Способ растепления гидратопарафиновых пробок в нефтяных и газовых скважинах

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для ликвидации гидратопарафиновых пробок в нефтяных и газовых скважинах. На скважине заменяют планшайбу без подъема насосно-компрессорных труб на эксцентрическую планшайбу с вертикально расположенным технологическим отверстием. Замену производят посредством отсоединения полированного штока от канатной подвески, жесткого захвата за внутренние стенки патрубка колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) для снятия нагрузки с планшайбы и удержания колонны НКТ на весу и фиксации планшайбы в верхнем положении хомутом. Для временного удержания колонны НКТ в подвешенном состоянии на период замены отвернутой планшайбы на эксцентрическую планшайбу используют разобранную монтажную планшайбу. Монтажную планшайбу по частям - корпус с одной стороны и прикрепляемую к корпусу съемную пластину с другой стороны подводят под зафиксированную отвернутую планшайбу. Собирают монтажную планшайбу. Устанавливают ее на патрубок колонны НКТ. Удаляют отвернутую планшайбу. Устанавливают эксцентрическую планшайбу на верхний фланец крестовины устьевой арматуры скважины. Вводят в технологическое отверстие планшайбы на верхнем фланце крестовины устьевой арматуры скважины нагреватель. Спускают его в пространство между обсадной колонной и НКТ. Прожигают отверстие в пробке затрубного пространства. Прокачивают рабочий агент через отверстие в пробке до полной ликвидации пробки. Технический результат заключается в снижении материально-технических затрат при производстве работ по растеплению гидропарафиновых пробок в нефтяных и газовых скважинах, внутри НКТ которых имеются штанги или посторонние предметы. 9 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для ликвидации гидратопарафиновых пробок в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ ликвидации гидратных и парафиновых пробок в скважинах и устройство для его осуществления [1] , технологией которого предусмотрен спуск в насосно-компрессорные трубы (НКТ) скважины до верхней границы пробки электронагревателя на многожильном кабеле, подключенного к источнику тока, перевод материала пробки в расплавленное состояние включением электронагревателя и продвижение его по мере плавления материала пробки. При наличии в НКТ штанг или посторонних предметов (оборванный скребок или исследовательский прибор, кабель), находящихся выше интервала расположения пробки, этот способ нельзя применить, т.к. электронагреватель с кабелем невозможно спустить до пробки.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ растепления гидратопарафиновой пробки в нефтяных и газовых скважинах, внутри НКТ которых имеются посторонние предметы, включающий спуск нагревателя в пространство между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами через отверстие в планшайбе, прожигание отверстия в пробке этого пространства и прокачку рабочего агента до ее полной ликвидации [2].

Однако этот способ позволяет ликвидировать гидратопарафиновые пробки только в затрубном пространстве и только в тех скважинах, устьевая арматура которых снабжена эксцентрической планшайбой с вертикально расположенным технологическим отверстием, обеспечивающим беспрепятственный ввод электронагревателя в затрубное пространство скважин.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится то, что известный способ предусматривает спуск электронагревателя в затрубное пространство лишь в те скважины, которые имеют эксцентрическую планшайбу с отверстием. Как известно [3], отверстие в такой планшайбе выполнено вертикально и предназначено для технологических целей (спуск в скважину различных исследовательских приборов). Однако ввиду того, что фонд эксплуатационных скважин, оборудованных такими планшайбами, незначителен, то применение известного способа носит ограниченный характер.

Основная же часть эксплуатационного фонда скважин снабжена либо планшайбами с отверстием для ввода и герметизации кабеля, по которому подается электроэнергия к погружному электроцентробежному насосу (ЭЦН), либо планшайбами вообще без какого-либо отверстия. При этом, если скважина, снабженная отверстием под кабельный ввод для ЭЦН, эксплуатируется фонтанным способом или штанговой глубинно-насосной установкой (ШГН), то это отверстие вообще не используется и оно герметично закрывается заглушкой. Конструкция данной планшайбы такова, что она совместно с присоединенной к ней через верхний патрубок колонны НКТ концентрично монтируется на фланец крестовины, а отверстие кабельного ввода выполнено под углом 25-30^o к вертикальной оси планшайбы. Поскольку ось планшайбы и ось отверстия кабельного ввода лежат в одной вертикальной плоскости, то ввод нагревателя в затрубное пространство через такое отверстие произвести невозможно, т.к. нагреватель упирается при этом в патрубок колонны НКТ. Следовательно, произвести растепление гидратопарафиновых пробок в скважинах, внутри НКТ которых находятся штанги или посторонние предметы, не представляется возможным.

Выход из положения имеется, если произвести замену планшайбы с отверстием под кабельный ввод для ЭЦН (либо вообще без отверстия) на эксцентрическую планшайбу с вертикально расположенным технологическим отверстием.

Однако такая замена планшайбы традиционным способом путем подъема колонны НКТ талевой системой агрегатов для подземного или капитального ремонтов скважин на длину ее верхнего патрубка (0,5-1,0 метра) в условиях прихвата колонны пробкой, располагающихся в большинстве случаев до 500-700 метров от устья, является невозможной, поскольку при этом в условиях упругой деформации в теле верхней трубы возникают растягивающие напряжения, превышающие допускаемые. Расчеты показывают, что при подъеме колонны НКТ, например, длиной 1500 метров, составленной из труб диаметром 73 мм с толщиной стенки 5,5 мм и изготовленной из стали группы прочности К, имеющей разрывное напряжение 687 МПа, на высоту 0,7 метра при наличии пробки в затрубном пространстве на глубине 250 метров растягивающие напряжения в теле верхней трубы достигают 700 МПа, что превышает величину разрывного напряжения и является недопустимым. Кроме того, в результате натяжения колонны НКТ растягивающие усилия передаются на пробку и при ее небольшой мощности она может разрушиться. В результате возможен неуправляемый выброс газонефтяной смеси на прилегающую к скважине территорию, что также является недопустимым.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение материально-технических затрат при производстве работ по растеплению гидратопарафиновых пробок в нефтяных и газовых скважинах, внутри НКТ которых имеются штанги или посторонние предметы.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в создании условий для растепления гидратопарафиновых пробок.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе растепления гидратопарафиновой пробки в нефтяных и газовых скважинах, включающем ввод в технологическое отверстие планшайбы на верхнем фланце крестовины устьевой арматуры скважины и последующий спуск электронагревателя в пространство между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами (НКТ), прожигание отверстия в пробке затрубного пространства, прокачку рабочего агента через отверстие в пробке до полной ликвидации пробки, что планшайбу заменяют на скважине без подъема насосно-компрессорных труб на эксцентрическую планшайбу с вертикально расположенным технологическим отверстием посредством отсоединения полированного штока от канатной подвески, жесткого захвата за внутренние стенки патрубка колонны НКТ для снятия нагрузки с планшайбы и удержания колонны НКТ на весу и фиксации планшайбы в верхнем положении хомутом, а для временного удержания колонны НКТ в подвешенном состоянии на период замены отвернутой планшайбы на эксцентрическую планшайбу используют разобранную монтажную планшайбу, которую по частям - корпус с одной стороны и прикрепляемую к корпусу съемную пластину с другой стороны подводят под зафиксированную отвернутую планшайбу, собирают монтажную планшайбу и устанавливают на патрубок колонны НКТ, удаляют отвернутую планшайбу и устанавливают эксцентрическую планшайбу на верхний фланец крестовины.

Благодаря осуществлению операции по замене существующей планшайбы на эксцентрическую планшайбу с вертикально расположенным технологическим отверстием возможно обеспечение беспрепятственного ввода электронагревателя в затрубное пространство скважин, внутри НКТ которых находятся штанги или посторонние предметы, и дальнейшее проведение работ по растеплению гидратопарафиновых пробок.

Для реализации способа используют известное устройство для разрушения гидратных и парафиновых пробок [4], работающее при соответствующем переключении контактов на устье либо в режиме электронагревателя, либо в режиме омического сопротивления кабеля (режим греющего кабеля).

На фиг. 1 представлены элементы устьевой арматуры скважины и оборудование, используемое для замены планшайбы; на фиг.2 - то же самое, но уже с отвернутой планшайбой и установленной на ее место монтажной планшайбой; на фиг. 3 - конструкция монтажной планшайбы (разрез); на фиг.4 - конструкция монтажной планшайбы (вид сверху); на фиг.5 - подготовленная к установке эксцентрическая планшайба 20 с вертикально расположенным технологическим отверстием; на фиг.6 - эксцентрическая планшайба 20 навернута на патрубок колонны НКТ и установлена на проставки 27; на фиг.7 - эксцентрическая планшайба 20 центрирована относительно уплотнительного кольца 24 крестовины 7; на фиг.8 - эксцентрическая планшайба 20 окончательно установлена на место и закреплена шпильками с гайками 6; на фиг.9 - разрез А-А фиг.1.

Представленные на фиг.1 элементы устьевой арматуры скважины и оборудование, используемое для замены планшайбы, включают в себя патрубок 1 колонны НКТ, подлежащую замене планшайбу 2, пустотелую труболовку, состоящую из нижней 3 и верхней 13 частей ее штока, конуса 4 на нижней части штока 3 с плашками 5, муфты 12, навернутой на верхнюю часть штока 13, и трубы 14. Для крепления планшайбы служат шпильки с гайками 6. На нижний фланец крестовины 7 монтируют упоры 8, на которые устанавливают домкраты 9, выдвижные штоки 10 которых упираются в элеватор 11, посаженный под муфту 12 навернутой на верхнюю часть штока 13 труболовки.

Изображенные на фиг.2 элементы устьевой арматуры скважины и оборудование, используемое для замены планшайбы, включают в себя зафиксированную в верхнем положении на элеваторе 11 хомутом 15 отвернутую от патрубка 1 планшайбу 2 и установленную на ее место монтажную планшайбу 16, которая предназначена для временного удержания колонны НКТ в подвешенном состоянии на период замены отвернутой планшайбы 2.

Конструкцию монтажной планшайбы 16, показанной на фиг.3 (вид спереди) и фиг. 4 (вид сверху), выполняют разборной, состоящей из корпуса 17, съемной плашки 18, которая крепится к корпусу 17 болтами 19. Перед установкой монтажной планшайбы на место отвернутой планшайбы ее сначала разбирают на составные части, а затем корпус 17 с одной стороны подводят под отвернутую планшайбу, а с другой - съемную плашку 18, которую крепят к корпусу 17 болтами 19. Собранная монтажная планшайба 16 (фиг.2) накручивается на патрубок 1 колонны НКТ.

На фиг.5 показано то же, что и на фиг.2, но взамен открученной планшайбы на элеваторе 11 хомутом 15 зафиксирована в верхнем положении подготовленная к установке эксцентрическая планшайба 20, вертикально расположенное технологическое отверстие которой герметично закрыто заглушкой 21.

На фиг. 6 изображено то же, что и на фиг.5, но монтажная планшайба уже демонтирована, а эксцентрическая планшайба 20 навернута на патрубок 1 колонны НКТ и установлена через проставки 22 на верхний фланец крестовины 7.

На фиг.7 показано то же, что и на фиг.6, но установленная через проставки 22 на верхний фланец крестовины 7 эксцентрическая планшайба 20 центрирована своей канавкой 23 относительно уплотнительного кольца 24 крестовины 7.

На фиг. 8 изображено то же, что и на фиг.7, но проставки уже убраны, а эксцентрическая планшайба 20 окончательно установлена через герметизирующее кольцо 24 на верхний фланец крестовины 7 и закреплена шпильками с гайками 6.

На фиг.9 показан разрез А-А фиг.1, где представлены проточные каналы 25, расположенные между плашками 5 труболовки.

Наличие этих проточных каналов дает возможность осуществлять прокачку рабочего агента, а также работу скважины без демонтажа нижней части штока 3 и плашек 5 труболовки (см. фиг.1).

Предложенный способ реализуют следующим образом.

При установлении факта наличия в трубном пространстве колонны НКТ штанг или посторонних предметов и при отсутствии технологического отверстия в планшайбе или, если оно выполнено так, что не дает возможности осуществить спуск электронагревателя в затрубное пространство скважины, то для создания условий для растепления гидратопарафиновых пробок в скважине производят сначала без подъема НКТ замену имеющейся планшайбы на эксцентрическую планшайбу с вертикально расположенным технологическим отверстием, позволяющим беспрепятственно осуществить этот ввод и произвести затем растепление пробок.

Для замены планшайбы на скважине сначала стравливают до атмосферного давление в затрубном пространстве и НКТ. После чего полированный шток отсоединяют от канатной подвески балансира станка-качалки, демонтируют сальник и тройник, установленный на верхнем фланце планшайбы. Затем производят жесткий захват за внутренние стенки патрубка колонны НКТ любым известным способом. В нашем случае на фиг.1 показан вариант использования пустотелой труболовки, которую вводят в патрубок 1 колонны НКТ на 150-200 мм ниже планшайбы 2. После чего производят натяжение труболовки за муфту 12 усилием 3-5 тонн. В результате, при ходе нижней части штока 3 вверх его конус 4 раздвигает плашки 5, которые зубьями врезаются в тело патрубка 1 колонны НКТ и производят его жесткий захват.

Затем расслабляют гайки 6 крепежных шпилек планшайбы 2 и усилием от руки они снова закручиваются до упора в планшайбу 2. После чего производят дальнейшее натяжение за муфту 12 труболовки до полного снятия нагрузки с планшайбы 2.

Натяжение производят любой грузоподъемной техникой, которая своими техническими характеристиками соответствует требованиям и условиям производства. Таковыми могут быть, например, агрегаты для подземного и капитального ремонтов скважин, грузоподъемные краны, домкраты. На фиг.1 показан вариант использования домкратов. Для их установки на нижний фланец крестовины 7 монтируют упоры 8, на которые устанавливают домкраты 9. Выдвижные штоки 10 домкратов 9 упираются в элеватор 11, посаженный под муфту 12 верхней части штока 13 труболовки.

Величина создаваемого усилия при натяжении должна быть равной сумме весов подземного оборудования (НКТ, насос, штанги) с учетом действия архимедовой силы и веса столба жидкости, находящейся в НКТ.

После снятия нагрузки с планшайбы 2 крепежные шпильки с гайками 6 удаляют и производят отворачивание планшайбы 2 от патрубка 1 колонны НКТ путем вращения влево.

Отсоединенная от НКТ планшайба 2 фиксируется в верхнем положении (см. фиг. 2) хомутом 15. После чего разобранную монтажную планшайбу 16 по частям подводят под зафиксированную отвернутую планшайбу 2, собирают ее и накручивают на патрубок 1 колонны НКТ.

Затем снимают нагрузку с домкратов 9 и колонна НКТ остается висеть на монтажной планшайбе 16. Далее снимают элеватор 11, удаляют отвернутую планшайбу 2 и взамен нее вводят подготовленную к установке эксцентрическую планшайбу 20 с вертикально расположенным технологическим отверстием, закрытым заглушкой 21 (см. фиг.5). Элеватор 11 устанавливают на место, эксцентрическую планшайбу 20 фиксируют в верхнем положении хомутом 15 и домкратами 9 снимают нагрузку с монтажной планшайбы 16 в порядке, аналогичном описанному выше. После чего монтажную планшайбу 16 отворачивают от патрубка 1 колонны НКТ, разбирают на составные части и удаляют, а на ее место накручивают эксцентрическую планшайбу 20 с вертикально расположенным технологическим отверстием, герметично закрытым заглушкой 21 и домкратами 9 сажают через проставки 22 (фиг. 6) на верхний фланец крестовины 7. Затем эксцентрическую планшайбу 20 центрируют своей канавкой 23 относительно уплотнительного кольца 24 (фиг. 7), снимают с нее нагрузку, удаляют проставки 22 и окончательно разгружают на уплотнительное кольцо 24 верхнего фланца крестовины 7 и крепят шпильками с гайками 6 (фиг.8).

Далее все оборудование (домкраты, элеватор, упоры) демонтируют, затем отворачивают муфту 12 труболовки, удаляют ее трубу 14 и отворачивают верхнюю часть штока 13 труболовки (фиг.1). Удаление нижней части 3 штока с плашками 5 на данном этапе работ не производят, т.к. наличие проточных каналов 25 между плашками 5 труболовки (см. фиг. 9) обеспечивает возможность беспрепятственной циркуляции жидкости как в процессе работы скважины, так и при прокачке рабочего агента.

После чего монтируют ранее снятые тройник, сальник и производят спуск электронагревателя на бронированном многожильном кабеле в затрубное пространство между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами.

Извлечение нижней части штока 3 с плашками 5 (фиг.8) осуществляют после подъема колонны НКТ, производимого при капитальном ремонте скважины. Для этого патрубок 1 отворачивают от планшайбы 20 и остальной части колонны НКТ и обратным ходом выпрессовывают нижнюю часть штока 3 с плашками 5.

Источники информации 1. Патент РФ 2003781, Е 21 В 43/24, 1991.

2. Патент РФ 2110670, Е 21 В 37/06, 36/04, 1997.

3. Шакиров А.Ф. Каротаж, испытание, перфорация и торпедирование скважин. - М., "Недра", 1987, с.135.

4. Патент РФ 2112134, Е 21 В 37/00, 36/04, 1995.

Формула изобретения

Способ растепления гидратопарафиновой пробки в нефтяных и газовых скважинах, включающий ввод в технологическое отверстие планшайбы на верхнем фланце крестовины устьевой арматуры скважины и последующий спуск нагревателя в пространство между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами (НКТ), прожигание отверстия в пробке затрубного пространства, прокачку рабочего агента через отверстие в пробке до полной ликвидации пробки, отличающийся тем, что планшайбу заменяют на скважине без подъема насосно-компрессорных труб на эксцентрическую планшайбу с вертикально расположенным технологическим отверстием, посредством отсоединения полированного штока от канатной подвески, жесткого захвата за внутренние стенки патрубка колонны НКТ для снятия нагрузки с планшайбы и удержания колонны НКТ на весу, и фиксации планшайбы в верхнем положении хомутом, а для временного удержания колонны НКТ в подвешенном состоянии на период замены отвернутой планшайбы на эксцентрическую планшайбу используют разобранную монтажную планшайбу, которую по частям, корпус с одной стороны и прикрепляемую к корпусу съемную пластину с другой стороны подводят под зафиксированную отвернутую планшайбу, собирают монтажную планшайбу и устанавливают на патрубок колонны НКТ, удаляют отвернутую планшайбу и устанавливают эксцентрическую планшайбу на верхний фланец крестовины устьевой арматуры скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9