Совершенствование технологий и технических средств для восстановления герметичности обсадных колонн

Штахов, Евгений Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Совершенствование технологий и технических средств для восстановления герметичности обсадных колонн
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологий и технических средств для восстановления герметичности обсадных колонн"

На правах рукописи

Штахов Евгений Николаевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

Специальность 25.00.15 - «Технология бурения и освоения скважин»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар 2005 г.

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Научно-производственное объединение «Бурение» (0АО«НП0 «Бурение»)

Научный руководитель: Заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор Рябоконь Сергей Александрович

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ, доктор

технических наук, профессор Ашрафьян Микиша Огостинович

кандидат технических наук Ярыш Александр Тарасович

Ведущая организация: ОАО «НК Роснефть-Краснодарнефтегаз»,

г.Краснодар

Защита состоится апреля 2005 г. на заседании

диссертационного совета Д.222.019.01 при ОАО «НПО «Бурение» по адресу: 350063, г.Краснодар, ул.Мира, 34

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «НПО «Бурение»

Автореферат разослан

2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат технических наук, с.н.с.

ЛИ.Рябова

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В течении 10-15 лет в условиях перестройки и изменения форм собственности в отрасли снизилась годовая добыча нефти, объем разведочного бурения сократился в 6-7 раз. Несмотря на то, что в Восточной и Западной Сибири и шельфе дальневосточных морей разведаны и разрабатываются новые месторождения, приращение разведанных запасов только на 65-Л-70% покрывает годовую добычу нефти, которая почти полностью приходится на разработанные и, в ряде мест, истощенные месторождения Западной Сибири и Урапо-Поволжья. Согласно объективным прогнозам перспектива развития отрасли на ближайшие 6-ИО лет базируется на те же освоенные районы.

Поздняя стадия разработки обуславливает и возраст скважин, который для 50 % Волжско-Уральского района превышает 20 лет. Коррозионные процессы, высокие давления закачиваемой воды приводят к росту случаев потери герметичности эксплуатационных колонн. Сложные условия ремонта (восстановление герметичности, прихваты внут-рискважинного оборудования) связаны со старением фонда ремонтируемых скважин.

Около 35 тыс. пробуренных и обустроенных скважин (23%) с потенциальной добычей более 42 млн. т. в год составляют бездействующий фонд. Существующие методы герметизации эксплуатационных колонн и отключения пластов трудоемки, малоэффективны, не обеспечивают герметичности колонн при больших депрессиях.

В этих условиях разработка эффективных и технологичных методов восстановления герметичности эксплуатационных колонн, отключения пластов, а также ликвидации прихватов внутрискважинного оборудования являются важной и современной задачей.

Цель работы. Повышение эффективности герметизации эксплуатационных колонн, а так же отключения пластов на основе новых технологических решений, разработки и модернизации технических средств.

Основные задачи исследований:

• Аналитические и экспериментальные исследования влияния характера и размеров нарушений обсадной колонны на несущую способность одно- и двухслойных пластырей под действием депрессии.

• Оценка перспектив применения двухслойных пластырей, доработка технологии их установки и специальных технических средств.

• Обоснование преимуществ и область применения тонкостенных металлических мостов на базе металлических тонкостенных пластырей. Разработка конструкции и технологии изготовления и установки металлических мостов для разобщения ствола и перекрытия нарушений обсадной колонны.

• Модернизация комплекса устройств и совершенствование технологии установки продольно-гофрированных пластырей по результатам исследований процесса запрессовки и напряженного состояния двухслойной трубы.

• Исследование возможности восстановления герметичности резьбовых соединений обсадных колонн путем радиальной пластической деформации концов труб в муфтах.

• Разработка конструкции глубинного гидродомкрата на базе рациональной схемы устройства для установки пластырей и технологии ликвидации прихватов НКТ и внутрискважинного оборудования в обсадных колоннах.

Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решались на основе аналитических и экспериментальных исследований, стендовых испытаний опытных образцов, промышленного освоения нового оборудования и внедрения современных технологий и технических средств при капитальном ремонте скважин.

Научная новизна заключается в следующем:

• Моделирование методом конечных элементов (МКЭ) позволило оценить напряженно-деформированное состояние дефектной части трубы с пластырем, нагруженной наружным давлением , выделить зоны концентраций напряжений, воспроизвести механизм деформирования пластыря вплоть до разрушения.

• Теоретически и экспериментально выявлено влияние характера и размеров нарушений обсадной колонны на устойчивость одно- и двухслойных пластырей под действием наружного давления, что позволило рассчитать допустимые предельные значения депрессий на пластыри при их установке на различные типы нарушений обсадных колонн.

• Анализом теоретических и экспериментальных исследований обоснована область эффективного применения двухслойных пластырей при проведении ремонтных работ по герметизации и восстановлению прочности крепи по размерам эксплуатационных колонн и величинам депрессии.

• На основании результатов экспериментальных исследований обоснованы рациональные режимы запрессовки пластырей в обсадную колонну, послужившие основой модернизации скважинных устройств и усовершенствования технологии ремонта скважин.

• Теоретически выявлена и экспериментально подтверждена возможность восстановления герметичности резьбовых соединений обсадных колонн радиальным пластическим деформированием концов трубы в муфте.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

• Теоретически и экспериментально доказана устойчивость двухслойных пластырей, установленных даже на больших дефектах (длинные продольные щели, разрыв колонны и др.) при соответствующей

подготовке ствола, к воздействию наружного давления более 20 МПа. Разработана технология изготовления и установки двухслойных пластырей. Это позволяет надежно проводить работы по изоляции нарушений на любой реальной глубине существующих скважин, успешно решать актуальные вопросы отключения пластов и т.д. Имеется положительный опыт применение двухслойных пластырей в ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «Мегионнефтегаз», СП «Вьетсовпетро».

• Сформулированы основные преимущества и область рационального применения тонкостенных металлических мостов. Разработаны конструкции тонкостенных металлических мостов на базе продольно-гофрированных пластырей. Успешное внедрение металлических мостов при выполнении сложных ремонтов на месторождениях Краснодарского края, позволило подтвердить такие их достоинства, как точность установки тонкостенной перемычки на заданной глубине, возможность изоляция близкорасположенных пластов, оперативность установки.

• Разработаны модернизированные комплексы устройств для установки стальных пластырей при ремонте эксплуатационных колонн основных типоразмеров, а также наборы стандартных пластырей, которые используются при ремонте обсадных колонн в целом ряде предприятий, в частности, в ОАО «Сургутнефтегаз» и месторождениях Кубани количество ежегодных ремонтов составляет 30*45 скважин.

• Разработан, изготовлен и испытан опытный образец устройства для герметизации резьбовых соединений обсадных колонн (Пат. 32179 РФ)

• Разработан и испытан гидравлический глубинный домкрат типа ГИД для ликвидации прихватов внутрискважинного оборудования в эксплуатационных колоннах, имеющий ряд положительных особенностей как в принципиальной схеме и величине силовых параметров, так и в технологии ведения работ. Домкраты успешно применены в ОАО «Тюмен-нефтегаз» и в ряде предприятий ОАО «Газпром» (Пат. 2190080 РФ).

• Разработан РД 39Р-0014700-709-2003 на технологию ремонта скважин с использованием металлических пластырей.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:

- краевой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (г.Краснодар, 1998г.)

- межотраслевых научно-практических конференциях ОАО НПО «Бурение»: «Вопросы промывки скважин с горизонтальными участками ствола» (г.Краснодар, 1998г.); «Технологии и материалы для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин»(г.Краснодар-Анапа, 2000г);

«Современная технология и технические средства для крепления и ремонтно-изоляционных работ нефтяных и газовых скважин» (г.Краснодар-Анапа, 2000г); «Техника и технология заканчивания и ремонта скважин в условиях АНПД» (г. Краснодар-Анапа, 2002г.); «Восстановление производительности нефтяных и газовых скважин»

(г.Краснодар-Анапа, 2003г); «Сервисное обеспечение бурения и ремонта скважин» (г.Краснодар-Анапа, 2004г); «Заканчивание и ремонт скважин в условиях депрессии на продуктивные пласты» (г.Краснодар-Анапа, 2004г).

-научно-практической конференции «Последние достижения: технологии реновации скважин и повышения эффективности нефтегазодобывающих предприятий» (г. Новый Уренгой, 2003г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей в открытой научно-технической печати, получено два патента Российской Федерации и утвержден один руководящий документ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Материал изложен на 169 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 37 рисунков. Список литературы включает 87 наименований.

Автор выражает особую признательность и благодарность научному руководителю заслуженному изобретателю РФ, доктору технических наук, профессору Рябоконь С.А. Автор считает своим долгом выразить благодарность к.т.н. Ледяшову О.А и к.т.н. Никитченко В.Г., а также сотрудникам ОАО НПО «Бурение», оказавшим помощь в работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности решаемых в диссертации проблем. Сформулированы цели и задачи работы, методы проведения исследований, определена её практическая ценность.

Первая глава посвящена анализу современного состояния техники и технологии восстановления герметичности обсадных колонн и отключения пластов. Проанализированы традиционные способы ремонта обсадных колонн, а также некоторые разработки, выполненные в этом направлении в последние годы. Определены основные недостатки применяемых методов ремонта, обуславливающие их низкую эффективность и ограничивающие область и объемы применения.

Показано, что поиск и разработка принципиально новых эффективных способов восстановления герметичности обсадных колонн продолжает оставаться актуальной задачей. Приводятся результаты широкого внедрения в 80-90-х годах в масштабах отрасли мотода ремонта обсадных колонн гофрированными стальными пластырями, который был разработан в НПО «Бурение»(ВНИИКРнефть), в том числе многочисленные примеры успешного применения способа для решения таких сложных задач, как отключение промежуточных пластов на глубинах до 2500 м, перекрытие интервала перфорации колонны сварной секцией пластыря длиной до 38 м и др.

Массовое внедрение пластырей характеризовалось высокими технико-экономическими показателями: коэффициент успешности возрос до 0,9-0,95, вместо 0,5-0,6 по сравнению с цементными заливками; снизилась стоимость и длительность операций в 2-2,5 раза, резко увеличилась продолжительность эффекта. За двадцатилетний период внедрения и производственного использования в основных нефтедобывающих регионах страны и за рубежом с помощью пластырей отремонтировано несколько тысяч скважин.

Рассмотрены основные причины прекращения или резкого уменьшения объемов применения способа в практике капитального ремонта скважин в настоящий период. Показано, что причинами уменьшения объемов являются снижение пластовых давлений на большинстве месторождений страны, где почти 90% скважин эксплуатируются с применением глубинных насосов, в связи с этим в процессе освоения и эксплуатации пластыри подвержены воздействию высоких депрессий, что приводит к потере их герметичности. В большинстве районов практически полностью вернулись к ремонту колонн традиционным и низкоэффективным способом - цементными заливками.

Далее в главе проведён сравнительный анализ отечественной и зарубежной технологий и технических средств ремонта обсадных колонн стальными пластырями. Показано, что, несмотря на наличие общих основных особенностей способа восстановления целостности обсадных колонн, приводящего к одинаковому конечному результату -запрессоке стального пластыря в дефектный участок колонны, разработки фирмы <^еаШегТъг&>, и ОАО НПО «Бурение» принципиально отличаются друг от друга в технологии проведения работ, применяемых технических средствах и режимах запрессовки.

Разработанные отечественные технологии изготовления продольно-гофрированных труб, устройства для расширения и запрессовки пластырей, гидромеханические скребки и все другие элементы комплекса универсальны, просты, технологичны и вполне соответствуют реальным условиям эксплуатации. В отличие от зарубежной технологии, отечественная технология предусматривает, в частности, возможность установки пластырей на участках колонны ниже муфт ступенчатого цементирования, ранее установленных пластырей в местах нарушения колонны.

В главе приведены результаты и анализ исследования напряжений, возникающих в колонне в процессе запрессовки пластыря, а также напряженного состояния двухслойной обсадной трубы после запрессовки. Результаты этих исследований были положены в основу принципиальной модернизации комплекса технических средств для ремонта эксплуатационных колонн; разработаны новые устройства комплекса; освоено изготовление пластырей второго слоя, ступенчатых пластырей, тонкостенных металлических мостов. Усовершенствована технология ремонта, предусматривающая установку, как обычных, так и двухслой-

ных пластырей. Это позволяет расширить область применения металлических пластырей, снизить трудоемкость ремонтных работ и повысить их эффективность.

Вторая глава посвящена аналитическим и экспериментальным исследованиям устойчивости и герметичности дефектных участков обсадных колонн, подверженных действию наружного давления, после запрессовки одно- и двухслойных пластырей.

В начале главы приведен анализ опубликованных расчетных методов определения прочности пластырей, установленных на типичных дефектах обсадных колонн, являющихся причиной потери их герметичности. Показано, что предложенные формулы не достаточно полно учитывают действие основных факторов, влияющих на устойчивость пластыря.

Отмечается, что современные аналитические методы исследований не позволяют дать достоверную количественную оценку такой сложной напряженной системы. Тем более, что применяемая в настоящее время техника производственной дефектоскопии обсадных колонн не всегда обеспечивает получение информации с необходимой точностью.

Приводятся результаты исследований несущей способности пластыря, установленного на типичном дефекте обсадной колонны, методом конечных элементов (МКЭ), который основан на общей системе физико-математических уравнений, определяющих устойчивость и прочность конструкции.

Исследования с использованием метода МКЭ позволили наглядно, на цветных моделях, представить напряженно-деформированное состояние двухслойной дефектной части трубы с пластырем под внешней нагрузкой; выделить места концентрации напряжений; воспроизвести динамику деформирования и разрушения пластыря.

Многолетний опыт эксплуатации тысяч скважин, отремонтированных стальными пластырями свидетельствует, что серийные пластыри толщиной 3 мм достаточно надежно выдерживают депрессию в эксплуатационной колонне до 9 МПа. При дальнейшем росте наружного давления на пластырь, установленный на дефектах обсадной колонны возможны потеря герметичности и смятие пластыря. Показано, что наиболее реальным, в настоящее время, способом повышения устойчивости гофрированных пластырей, а, следовательно, и глубины их установки, является увеличение толщины его стенки, путем запрессовки двухслойных пластырей.

Для достоверной оценки влияния размеров и формы нарушений колонны, режимов запрессовки пластырей на их устойчивость был выполнен большой объем исследований на экспериментальной установке, моделирующих условия, приближенных к реальным (рис.1).

Для удобства анализа, результаты испытаний 29-ти пластырей, установленных в дефектных патрубках обсадной трубы, были разбиты на три группы в зависимости от характера нарушений.

В первую группу включены результаты испытаний на смятие наружным давлением одно- и двухслойных «открытых» пластырей, установленных между отрезками обсадных труб диаметром 146мм - схема, имитирующая работу пластыря, запрессованного в месте разрыва обсадной колонны с осевым смещением.

1-насос

2- нагнетательная линия

3- корпус

4- уплотнительный узел

5- обсадная труба 6- пластырь

Рис. 1 Схема установки для опрессовки пластырей наружным давлением

Выполненный в работе анализ многочисленных теоретических и экспериментальных исследований смятия труб и, прежде всего, обсадных колонн, позволил установить, что формулы Г.М.Саркисова для определения критического давления ркр и методы Американского Нефтяного Института (АНИ) для определения сминающего давления рш приемлемы для оценки устойчивости пластыря при длине «открытого» участка Используя эти формулы для определения зависи-

мости критического РАР и сминающего Ри, от коэффициента К (отношение толщины стенки трубы к диаметру) в заданных пределах (К = 0,02-0,05, сталь 10 (<Тт=210-260 МПа)) и используя регрессионный анализ, получены выражения (1) и (2), устанавливающие связь между давлениями и коэффициентом К

где: 5 - толщина стенки пластыря, мм; Б- диаметр пластыря, мм. Как видно из выражений (1) и (2) расчетные давления связаны с толщиной стенки пластыря зависимостью, превышающей квадратичную.

В таблице 1 и на графиках рисунка 2 представлены результаты испытаний при нагружении наружным давлением «открытых» пластырей.

Таблица 1

Результаты испытаний при нагружении наружным давлением

«открытых» пластырей

№ Толщина Длина открытого Давление

п/п пласты- участка пластыря L, смятия Рси, *)

ря, мм мм МПа

1 3 735 4,0 -

2 3 230 8,0 -

3 3 127 12,2 -

4 3 25 18,0 -

5 6(3+3) 635 13,8 3,48

6 6(3+3) 222 23,0 2,88

7 6(3+3) 127 29,5 2,41

8 6(3+3) 25 44,0 2,44

*) Огношепие давлений смятия двухслойного Рсм2 и однослойного РСМ| пластырей при одинаковой длине открытого участка

При L = 750+800 (L = 6+7D) расчетные давления смятия однослойного Рси/ и двухслойного пластырей, подсчитанное по формулам для расчета Рп, обсадных труб (линии 4, 5 и 6), достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными (линии 1,2), (рис.2).

По мере уменьшения L давление смятия резко увеличивается (линии 1 и 2) в связи с возрастающим влиянием на смятие пластырей жестких патрубков по краям образца; значение PÎV2/Ptui - снижается.

Рис. 2 Изменение сминающих давлений одно и двухслойных пластырей при изменении «открытой длины».

Линии: 1 и 2 - изменение р„,| И рсм2>

4,5,6 - соответственно расчетные значения Рси|'И рсы2'при

0т=21О+26ОМПа;

7,8 - p«ii" И Рсмг" для образцов со сваркой по внутренней линии контакта.

Естественно, что наибольшее давление смятия получено для пластырей, установленных на негерметичных муфтах (L= 25~30мм). Для наглядной оценки влияния жесткости крепления концов «открытых» пластырей показаны линии 7 и 8 - результаты смятия пластырей, сваренных по контуру их контакта с патрубками, что приблизило образцы к монолитным ступенчатым трубам.

В практическом плане выражения (1) и (2) могут быть применены для расчета минимальных давлений устойчивости пластыря в заданных пределах: К = 0,02-0,05, марка стали пластыря - сталь 10 (ffT= 210 - 260 МПа), длина интервала негерметичности! 5:6D.

Из результатов испытаний устойчивости «открытых» пластырей в таблице 1 следует вывод, что пластыри, особенно двухслойные, могут надежно восстанавливать герметичность при таком сложном дефекте, как осевой выход трубы из муфтового соединения (Ь=10(Н200 мм), т.е. «сшивать» колонну.

Во вторую группу вошли образцы с установленными пластырями на искусственно выполненных локальных нарушениях обсадной колонны в виде небольшой по длине щели, сквозного отверстия, негерметичной муфты. Подобные сквозные каналы являются основными дефектами обсадных колонн: отдельные перфорационные отверстия, щелевые дефекты труб, прожоги кабелем, отдельные коррозионные каналы и, чаще всего, негерметичность резьбового соединения.

В таблице 2 сведены основные результаты экспериментов по оп-рессовке пластырей, установленных на локальных нарушениях колонны.

Таблица 2

Результаты экспериментов по опрессовке пластырей на локальных ____нарушениях__

№ Толщина Форма и размер Давление Отношение

п/п стенки нарушения, см смятия давлений

пластыря, мм Л МПа РсмТ^Рсм

1 3 Щель 15x0,8 29 -

2 3 Отверстие 0 2,9 24 -

3 3 Муфта 18 -

4 6(3+3) Щель 15x0,8 72 2,48

5 6(3+3) Отверстие 0 2,9 53 2,41

6 6(3+3) Муфта 44 2,44

Как видно из таблицы 2 на давление смятия, как одно, так и двухслойного пластыря, при том же качестве запрессовки существенно влияют, как форма, так и размер локального дефекта.

Устойчивость однослойных пластырей при перекрытии наиболее часто встречающихся локальных дефектов составила 18-29 МПа, что в два - три раза превысило установленный на практике предел допустимой депрессии (8-9 МПа).

Давление смятия двухслойных пластырей в тех же условиях (44+72МГТа) - на уровне расчетной устойчивости цельной трубы (Рсм'=52МПа). Отношение Р^/Ры/достаточно стабильно -2,41-5-2,5.

Приводится обоснование высокой устойчивости пластырей на локальных дефектах, связанной с действием взаимонапряженной двух- и

трехслойной системой, возникающей после запрессовки, а также с достижением при этом плотного контакта по контуру дефекта. Рассмотрена возможность использования некоторых положений теории пластин и оболочек, применительно к анализу устойчивости пластырей, установленных на локальных дефектах.

Отмечается удовлетворительная сходимость полученных данных с результатами определения устойчивости однослойных пластырей фирмой «'М'еаШегЮгд».

В таблице 3 представлены результаты третьей группы экспериментов - опрессовки пластырей на наиболее сложных для ремонта нарушениях обсадной колонны - длинных продольных щелях. Для испытаний использовались патрубки со щелями, прорезанными роликовым гидромеханическим перфоратором (*) и фрезой.

Таблица 3

Результаты опрессовки пластырей на длинных продольных

щелях

№ Толщина Характер и размеры Давление Отношение

п/п стенки пла- нарушения, смятия, давлении

стыря, см см Рш, МП а Р

1 3 Щель 82 х 1,5(5)* 10

2 3 Щель 82 х 1,5(5)* 11

3 3 Щель 84x1+1,5 14

4 3 Щель 80,5 х2,5-гЗ,4 13,8

5 6 (3+3) Щель 82 х 1,5(5)* 21 2,10

6 6(3+3) Щель 82 х 1,5(5)* 23 2,09

7 6 (3+3) Щель 84x1+1,5 32 2,28

8 6 (3+3) Щель 79,5x2,5+3,4 33 2,39

В скобках (столбец 3) указаны средняя ширина поверхности пластыря, не прилегающей к обсадной трубе в интервале нарушения.

При удовлетворительной устойчивости пластырей, установленных в патрубках со щелями, выполненными фрезой (поз. 3,4,7 и 8), устойчивость пластырей в патрубках, со щелями, выполненными роликовым перфоратором, оказалась значительно ниже. Геометрия этих патрубков была заметно нарушена, сечение трубы имело грушевидную форму, после запрессовки пластыря в интервале щели остались участки, не прижатые к трубе. Труба в этом случае не выполнила роль опоры, охватывающей и армирующей пластырь.

Как и при смятии «открытого» пластыря с ростом длины щелевого дефекта устойчивость пластыря значительно падает (см. табл. 2 и 3).

В главе описаны специфика выбора периметра второго слоя пластыря, его длины, особенности технологии запрессовки второго слоя; рассмотрены дополнительные технические средства, необходимые для проведения работ по данной технологии. Показано, что ремонт обсадной колонны двухслойными пластырями технологичен, по трудоемкости и продолжительности работ незначительно отличается от обычной установки однослойного пластыря в скважине.

Модернизация комплекса устройств для ремонта стальными пластырями и доработка РД на технологию ремонта проводились с учетом требований полного соответствия специфике установки пластыря второго слоя, а также ступенчатых пластырей, устанавливаемых «внахлест» в случае повторного проведения операции по восстановлению герметичности обсадной колонны.

Рассматривая перспективу применения двухслойных пластырей надо отметить, что, как показали исследования, их устойчивость на всех основных видах негерметичностей обсадных колонн, при прочих равных условиях, в раза превысила устойчивость однослойных

пластырей.

Можно считать, что величина устойчивости однослойных пластырей в 9МПа для двухслойных пластырей составляет 20 МПа и более, что вполне отвечает условиям надежного ремонта большинства нефтедобывающих скважин. При ремонте колонн с локальными дефектами, устойчивость много выше и приближается к прочности цельной трубы.

При ремонте сложных дефектов, таких как длинные щели, участки, ослабленные коррозией, а также при отключении пластов, установке пластырей должно предшествовать создание прочного цементного экрана за колонной.

Можно заключить, что метод восстановления герметичности обсадных колонн двухслойными пластырями является перспективным и конкурентоспособным по технико-экономическим показателям.

В третьей главе представлена новая разработка - тонкостенный металлический мост, который, как и двухслойные пластыри, следует рассматривать как результат развития и расширения области применения продольно-гофрированных труб при капитальном ремонте скважин.

Конструктивной особенностью моста являются цилиндрический участок корпуса, предназначенный для размещения дорнирующей головки устройства при спуске в скважину, и привариваемая к нему заглушка, герметично перекрывающая ствол скважины после запрессовки пластыря (рис. 3).

Рис. 3 Мост металлический тонкостенный 1 - корпус моста, 2 - штанга, 3 - головка, 4 - заглушка.

Основная часть моста представляет собой обычный пластырь, выбор периметра, длины и изготовление которого осуществляют по отработанной технологии.

Для отработки технологии изготовления, процесса установки и устойчивости металлического моста к воздействию внутреннего и наружного давлений была проведена серия экспериментов.

Испытания на модельных образцах, имитирующих скважинные условия показали, что металлические мосты легко выдерживают избыточное внутреннее давление до 15 МПа, внешнее на цилиндрический участок и заглушку следует ограничивать величиной 9-10 МПа. Однако при заполнении полости моста песком или цементом это давление может быть увеличено до 20-25МПа.

Технология подготовки ствола скважины, определение глубины установки и процесс запрессовки моста в обсадную колонну, а также применяемые при этом технические средства не отличаются от установки обычных пластырей, что и обеспечивает размещение его в стволе с точностью до 0,5 м. Для восстановления проходимости ствола скважины дно моста легко разрушается.

Важно отметить, что предложенное устройство совмещает в себе функции моста и пластыря, может одновременно разобщать ствол скважины и перекрывать нарушенные участки обсадной колонны практически любой длины. В частности, на трех эксплуатационных скважинах мостами длиной 7-10 м были одновременно перекрыты ствол и интервалы перфорации с целью перехода на эксплуатацию вышележащих продуктивных пластов.

Четвертая глава посвящена экспериментальным и теоретическим исследованиям метода восстановления герметичности резьбовых соединений обсадных труб путем радиального пластического деформирования концов трубы в муфтовом соединении.

Среди многих причин потери герметичности обсадных колонн негерметичность резьбовых соединений является наиболее частым видом нарушения. Отдавая должное разработкам резьбовых соединений повышенной прочности и герметичности, отмечается, что основной фонд нефтяных и значительная часть газовых скважин обсажены серийными муфтовыми трубами с треугольной безупорной конической резьбой. Поэтому разработка новых эффективных способов восстановления герметичности резьбовых соединений остается актуальной задачей.

Рассмотрен механизм нарушения герметичности конических резьб, влияние конструктивных и технологических факторов.

Отмечено, что при существующих методах восстановления герметичности резьбовых соединений обсадных колонн, ремонт их характеризуется низкой успешностью и незначительной продолжительностью эффекта. Более успешные способы герметизации, такие, как довинчивание незацементированной части колонны и установка металлических пластырей имеют ограниченную область применения, либо пока не получили достаточного распространения.

В работе исследован метод восстановления герметичности резьбовых соединений за счет пластического деформирования резьбовой части трубы в муфте до существенного уменьшения или полной ликвидации зазоров между витками под воздействием внутренней радиальной нагрузки.

Схема гидромеханического устройства для герметизации резьбовых соединений обсадных колонн (расширителя) показан на рисунке 4.

При создании начального давления МПа) и перемещении устройства по трубе вверх, клиновая головка, расширяясь, «находит» зазор муфтового соединения и фиксируется в нем за счет выдвижения сухарей 3 (рисТ46). Далее, с рабочим давлением 7 МПа, расширитель несколько раз перемещается по трубе на 0,2 -=-0,3 м, каждый раз деформируя внутреннюю трубу на величину уступа

Рис. 4 Гидромеханическое устройство для герметизации резьбовых соединений обсадных колонн (расширитель)

Проведенные стендовые испытания по восстановлению герметичности резьбовых соединений обсадных колонн диаметром 168,3 мм в стандартных муфтах с расчетным диаметральным зазором в резьбовом соединении 0,8 мм и измерения наружного диаметра образцов на участках деформации показали, что пластическое деформирование имело место при первых трех проходах расширителя, при четвертом проходе наблюдалось только упругое деформирование трубы, т.к. зазоры в резьбе были практически устранены.

Рассмотренный процесс деформирования трубы близок процессу дорнования, применяемому в машиностроении для получения отверстий в деталях с точной и качественной внутренней поверхностью. Применение элементов теории дорнования позволило использовать некоторые закономерности, в частности, особенность учета воздействия тягового усилия расширителя на деформацию трубы.

Были подробно проанализированы напряжения и деформации, возникавшие в патрубках при каждом проходе расширителя с использованием расчетных формул, в том числе формул для толстостенных и двухслойных труб.

Описана особенность конструкции клиновой головки расширителя, допускающая возможность ограничивать и регулировать предельное тяговое усилие в процессе пластического деформирования резьбового соединения обсадной колонны.

Рис. 5 Распределение сил, действующих на клин расширителя

Из условий равновесия усилий действующих на клин 1 при протягивании расширителя, представленных на рисунке 5, получены выражения (3) и (4)

где: Р - тяговое усилие;

К - окружное радиальное усилие взаимодействия сухарей 3 с трубой 5;

Я - усилие возвратной пружины 4;

- усилие, передаваемое на клин поршнем гидродомкрата; - угол клина; Ц/ И Ц; - коэффициент трения.

При установленной величине уступа 5 (рис. 4 б) предельное значение тяговой силы (выражение 3) может быть отрегулировано с учетом прочности колонны НКТ и других требований за счет величины Ок -изменением давления в гидроцилиндре.

Разработанная технология позволяет обеспечить эффективную борьбу с негерметичностью обсадных колонн, вызванную малыми утечками в резьбовых соединениях, без потери проходного диаметра со значительной продолжительностью эффекта.

По сравнению с довинчиванием резьбовых соединений на незаце-ментированном участке колонны, предлагаемый способ обеспечивает тот же эффект - устранение зазоров между витками резьбы, но практически по всей длине колонны и без использования специальной техники и трудоемких операций. Герметизация не зависит от качества нарезки резьбы, дефектов, напряженного состояния в обсадной колонне, т. к. уступы при осевом перемещении головки непосредственно «виток за витком» деформируют резьбовое соединение, значительно уменьшая или ликвидируя зазоры в резьбе.

В пятой главе приводятся анализ существующих конструкций гидравлических домкратов для ликвидации прихватов инструмента в' обсадных колоннах и результаты разработки основных параметров конструкции, а также особенностей эксплуатации глубинных гидравлических домкратов серии ГИД. ' '

Разработка направлена на устранение наиболее сложных и трудоемких аварий в скважинах - прихватов инструмента, которые наряду с восстановлением герметичности обсадных колонн представляют собой серьезные проблемы при проведении капитального ремонта.

В начале главы приводится анализ известных гидродомкратов, отмечены особенности и недостатки, затрудняющие их применение.

В основу разработки принципиальной схемы домкрата ГИД, а также основных его узлов, были заложены технические решения, реализованные в конструкции дорна Д1-И, выполненного по интегральной схеме.

В отличие от известных решений корпус силовых цилиндров домкрата соединен с гидравлическим якорем; ствол домкрата непосредственно соединен с ловильной колонный и далее, через ловильный инструмент с извлекаемым объектом. Кроме усилия, развиваемого гидроцилиндрами, на ствол домкрата дополнительно может передаваться усилие от грузоподъемной установки. Конструкция позволяет осуществлять контроль за ходом извлечения прихваченного объекта с поверхности, работы по его расхаживанию. Кроме того, с целью надежного сцепления якоря со стволом скважины, исключения скольжения и износа плашек и др. между якорем и цилиндрами установлен регулировочный клапан, обеспечивающий первоочередное включение якоря при создании давления.

Усилия, развиваемые домкратами серии ГИД, соответствуют прочности серийных ловильных инструментов, достаточны для того, чтобы при необходимости разорвать трубы и извлечь часть прихваченной колонны и составляют, зависимости от типоразмера, 45-120тн.

Разработанная технология ликвидации прихватов с использованием домкратов серии ГИД и проведенные промысловые подтвердили их работоспособность, соответствие техническим и эксплуатационным характеристикам и расчетным параметрам. Получен положительный опыт успешного применения домкратов при ликвидации прихватов инструмента на 12 скважинах.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе анализа техники и технологии восстановления герметичности обсадных колонн стальными пластырями выявлены и обоснованы основные технологические факторы, влияющие на успешность работ, послужившие основой принципиальной модернизации комплекса технических средств для ремонта эксплуатационных колонн.

2. Теоретические и практические исследования по оптимизации режимов запрессовки металлических пластырей, напряженно-деформированого состояния дефектной части обсадной колонны с установленным пластырем и их устойчивости под действием наружного давления положили основу для разработки новых устройств и освоения изготовления двухслойных пластырей, ступенчатых пластырей, тонкостенных металлических мостов, а также усовершенствования технологии ремонта, предусматривающей установку как обычных, так и двухслойных пластырей.

3. На основании теоретических и экспериментальных исследований показано, что наиболее реальным способом повышения устойчивости пластырей к воздействию внешнего давления в 2,4-2,5 раза является увеличение толщины его стенки за счет установки двухслойных пластырей. Порог устойчивости превышает 20 МПа и достаточен для надежной изоляции нарушений абсолютного большинства нефтяных скважин, для решения таких актуальных задач как отключение промежуточных пластов и др.

4. Разработаны тонкостенные металлические мосты на базе гофрированных пластырей. Их достоинствами являются возможность изоляции близко расположенных пластов, малая материалоемкость, значительное сокращение времени работ, повышение точности установки на заданной глубине. Кроме этого прочность, герметичность и долговечность металлических мостов значительно выше, чем у цементных мостов.

5. Теоретически доказано и экспериментально подтверждена возможность восстановления герметичности резьбовых соединений обсадных колонн радиальным пластическим деформированием концов трубы в муфтовом соединении. Установлено, что пластическая деформация резьбовой части трубы в муфте позволяет существенно уменьшать или полностью ликвидировать зазоры между витками резьбового соединения.

6. Разработано устройство и предложена технология, позволяющая восстанавливать герметичность резьбовых соединений обсадной колонны без уменьшения ее внутреннего диаметра.

7. Разработаны конструкция и технология ликвидации прихватов с использованием глубинных гидравлических домкратов, выполненных по новой схеме, которая позволяет проводить операции в скважине непосредственно в интервале прихвата без нагружения ловильной колонны и возможностью контроля за ходом извлечения прихваченного объекта с поверхности. При испытаниях получены положительные результаты.

8. Новизна двух технико-технологических решений, созданных при выполнении работы, подтверждена патентами РФ.

9. На основании результатов исследований разработан и утвержден руководящий документ «Инструкция по технологии ремонта обсадных колонн стальными пластырями» (РД 39Р-0014700-709-2003), отвечающий современным требованиям при выполнении работ по восстановлению герметичности обсадных колонн.

10. Экономическая эффективность от внедрения составила 265 тысяч рублей на одну скважинно-операцию в год.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мишин В.И., Буйко К.В., Штахов Е.Н Модернизированный комплекс устройств для ремонта обсадных колонн металлическими пластырями// Нефтяное хозяйство. -1999.-№ 2.-С. 33-35.

2. Применение металлических тонкостенных мостов при перекрытии интервалов перфорации / В.Г. Никитченко, Е.Н.Штахов, К.В. Буйко и др.//Нефтяное хозяйство. - 1999.-№ 3.-С.55-56.

3. Ледяшов О.А., Штахов Е.Н., Буйко К.В. Повышение устойчивости нарушенных участков обсадных колонн двухслойными пластырями// Нефтяное хозяйство. - 2000.-№3.- С.36-37.

4. Никитченко ВТ., Буйко К.В., Штахов Е.Н. Металлический тонкостенный разобщающий мост и технология его установки в обсаженных скважинах // Сб. научн. тр./ОАО НПО «Бурение». - Краснодар.-1998.-Вып 1.-С.158-163.

5. Ледяшов О.А., Штахов Е.Н., Буйко К.В. Перекрытие нарушенных и перфорированных участков обсадных колонн стыкосварными удлиненными пластырями // Сб. научн. тр./ОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 1999.-Вып.2.-С. 154-157.

6. Ремонт эксплуатационных колонн неокомских скважин Уренгойского газоконденсатного месторождения / Д.Н.Хадиев, А.А.Ахметов, Е.Н.Штахов и др. // Сб. научн. трУОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 1999.-Вып.2.-С.212-220.

7. Глубинный гидравлический домкрат для ликвидации прихватов в обсадных колоннах. // В.И.Мишин, К.В.Буйко, Е.Н.Штахов и др. // Сб. научн. трУОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 2000.-Вып. 5.-С.208-213.

8. Повышение прочности стенок обсадных колонн в интервале нарушения за счет запрессовки в них двухслойных пластырей / В.И.Мишин, ОАЛедяшов, Е.Н.Штахов и др. // Сб. научн. трУОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 2000.-Вып. 5.-С.214-218.

9. Рябоконь СА, Штахов Е.Н., Никитченко В.Г. Технология установки тонкостенных металлических мостов для перекрытия стволов скважин и нарушений обсадных колонн в условиях низких пластовых давлений // Сб. научн. трУОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 2002.-ВЫП.8.-С.193-198.

10. Восстановление герметичности резьбовых соединений обсадных колонн методом пластического деформирования. / Е.Н. Штахов, О. А. Ледяшов, В.Г. Никитченко и др. // Сб. научн. трУОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 2003- Вып. 10.-С. 149-152.

11. Опыт проведения сервисных работ по ремонту обсадных колонн металлическими пластырями. / Е.Н. Штахов, В.Г. Никитченко, А.В.Величко и др. // Сб. научн. трУОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 2ОО4.-Вып. 11 .-С. 195-199.

12. Особенности отечественной и зарубежной технологий ремонта обсадных колонн стальными пластырями. / Е.Н. Штахов, О.А. Ледяшов, В.Г. Никитченко и др. // Сб. научн. трУОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 2ОО4.-Вып 12 - С.217-227.

13. Глубинный гидродомкрат для ликвидации прихватов: Пат. 2190080 РФ / В.И. Мишин, О.А. Ледяшов, Е.Н. Штахов и др. -Опубл. 27.09.02, Б.И. №27

14. Устройство для восстановления герметичности резьбовых соединений обсадной колонны в скважине: Пат. 32179 РФ/ Е.Н.Штахов, СА.Рябоконь, ОАЛедяшов и др. - Опубл. 10.09.03, Б.И. № 25 .

ШТАХОВ Евгений Николаевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 17.03.2005. Формат 60х84'/,6 Бумага 8уеЬэСору. Печать трафаретная. Усл.-печ. л. 1,39. Тираж 100 экз. Заказ № 5039.

Изготовлено в типографии ООО "Просвещение-Юг"

с оригинал-макета заказчика г. Краснодар, ул. Селезнева, 2, тел./факс: 239-68-31.

£5.00

f -v.-f ■

2 2 ДПР 2005

1271

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Штахов, Евгений Николаевич

Введение

ГЛАВ А1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

1.1 .Способы восстановления герметичности обсадных колонн.

1.2.3арубежный опыт герметизации обсадных колонн пластырями.

1.3.Состояние работ по восстановлению герметичности обсадных колонн стальными пластырями.

1.4.Анализ исследований процесса запрессовки пластыря в обсадную колонну, а так же напряженного состояния двухслойной обсадной трубы после запрессовки пластыря.

1.5.Модернизированный комплекс устройств для установки стальных пластырей и рациональная технология проведения работ в скважине. 38 Выводы

ГЛАВА 2.ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ И ГЕРМЕТИЧНОСТИ

ОБСАДНЫХ КОЛОНН В ИНТЕРВАЛАХ, ПОДВЕРЖЕННЫХ

ДЕЙСТВИЮ ВЫСОКИХ ДЕПРЕССИЙ, ПУТЕМ

ЗАПРЕССОВКИ ДВУХСЛОЙНЫХ СТАЛЬНЫХ

ПЛАСТЫРЕЙ

2.1.Анализ несущей способности пластырей поврежденных участков обсадных колонн под действием депрессии.

2.2. Экспериментальные исследования влияния характера и размеров нарушений обсадных колонн на устойчивость установленных в них стальных одно- и двухслойных пластырей под действием наружного давления.

2.3.Сравнительная аналитическая и экспериментальная оценка устойчивости одно- и двухслойных пластырей.

2.4. Перспективы применения двухслойных пластырей

2.5.Разработка технологии и специальных технических средств 79 для установки двухслойных пластырей в обсадных колоннах 84. Выводы

ГЛАВА 3. ТОНКОСТЕННЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МОСТЫ ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ СТВОЛА СКВАЖИН И НАРУШЕНИЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

3.1.Технико-экономические особенности и область применения тонкостенных металлических мостов

3.2.Конструкция тонкостенного металлического моста, технические средства и технология изготовления, основные параметры.

3.3.Стендовые испытания и опыт установки металлических мостов 97 Выводы ЮЗ

ГЛАВА 4.ИССЛЕД0ВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ОБСАДНЫХ КОЛОНН ПУТЕМ РАДИАЛЬНОЙ

ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ КОНЦОВ ОБСАДНОЙ ТРУБЫ В МУФТОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

4.1.Анализ причин потери герметичности резьбовых соединений обсадных колонн в скважине

4.2. Предупреждение негерметичности и методы ремонтно-исправительной герметизации резьбовых соединений обсадных колонн

4.3.Разработка экспериментального устройства для пластического деформирования концов обсадных труб в скважинах. Выбор схемы, основные параметры процесса, принятые ограничения

4.3.1. Стендовые испытания опытного образца, результаты исследований

4.4. Анализ результатов исследований 123 Выводы

ГЛАВА 5.РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ

ИНСТРУМЕНТА В СКВАЖИНАХ

5.1.Технологии и технические средства, применяемые при ликвидации прихватов инструмента в обсаженных скважинах. 141 5.2.Обоснование основных параметров, разработка рациональной схемы и расчет силовых характеристик глубинных гидравлических домкратов 143 5.3.Технология ликвидации прихватов инструмента в обсадных колоннах с использованием глубинного гидравлического домкрата 154 Выводы 158 Основные выводы и рекомендации 160 Литература 162 Приложения

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование технологий и технических средств для восстановления герметичности обсадных колонн"

Актуальность проблемы. В течении 10-15 лет в условиях перестройки и изменения форм собственности годовая добыча нефти в отрасли снизилась до 456 млн. тонн, т.е. в 1,4 раза по сравнению объемом добычи 80-х годов, объем раз-(< ведочного бурения сократился в 6-7 раз. Несмотря на то, что в Восточной и Западной Сибири и шельфе дальневосточных морей разведаны и разрабатываются новые месторождения, приращение разведанных запасов только на 65-ь70% покрывает годовую добычу нефти, которая почти полностью приходится на разработанные и, в ряде мест, истощенные месторождения Западной Сибири и Урало-Поволжья. Согласно объективным прогнозам перспектива развития отрасли на ближайшие 6-г-Ю лет базируется на те же освоенные районы.

Поздняя стадия разработки обуславливает и возраст скважин, который для 50 % Волжско-Уральского района превышает 20 лет. Коррозионные процессы, высокие давления закачиваемой воды приводят к росту случаев потери герметичности эксплуатационных колонн. Сложные условия ремонта (восстановление герметичности, прихваты внутрискважинного оборудования) связаны со старением фонда ремонтируемых скважин.

Основные задачи исследований,:

• Обоснование преимуществ и область применения тонкостенных металлических мостов на базе металлических тонкостенных пластырей. Разработка конструкции и технологии изготовления мостов для перекрытия ствола и нарушений обсадной колонны.

• Разработка конструкции глубинного гидродомкрата на базе рациональной схемы устройства для установки пластырей. Технология ликвидации прихватов НКТ и внутрискважинного оборудования в обсадных колоннах.

Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решались на основе исследований, стендовых испытаний опытных образцов, промышленного освоения нового оборудования и внедрения современных технологий и технических средств при капитальном ремонте скважин.

Научная новизна заключается в следующем:

• Моделирование методом МКЭ позволило оценить напряженно-деформированное состояние дефектной части трубы с пластырем под нагрузкой, выделить зоны концентраций напряжений, воспроизвести механизм деформирования пластыря вплоть до разрушения.

• Систематизированы виды ремонтных работ по герметизации и восстановлению прочности крепи, размерам эксплуатационных колонн, величинам депрессии и глубины скважины, что позволило обосновать область эффективного применения двухслойных пластырей.

• Теоретически установлена и экспериментально подтверждена возможность восстановления герметичности резьбовых соединений обсадных колонн радиальным пластическим деформированием концов трубы в муфте.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

• Теоретически и экспериментально доказана устойчивость двухслойных пластырей, установленных даже на неблагоприятных дефектах при соответствующей подготовке ствола, к воздействию наружного давления более 20 МПа. Разработана технология изготовления и установки двухслойных пластырей. Это позволяет надежно проводить работы по изоляции нарушений на любой реальной глубине существующих скважин, успешно решать актуальные вопросы отключения пластов и т.д. Имеется положительный опыт применение двухслойных пластырей в ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «Мегионнефтегаз», СП «Вьетсовпетро».

• Сформулированы основные преимущества и область рационального применения тонкостенных металлических мостов. Разработаны конструкции тонкостенных металлических мостов на базе продольно-гофрированных пластырей. Успешное внедрение мостов при выполнении сложных ремонтов на месторождениях Краснодарского края, позволило выявить такие их достоинства, как точная установка тонкостенной перемычки на заданной глубине, возможность изоляция близкорасположенных пластов, оперативность установки.

• Разработан, изготовлен и испытан опытный образец устройства для герметизации резьбовых соединений обсадных колонн.

• Разработан и испытан гидравлический глубинный домкрат типа ГИД для ликвидации прихватов внутрискважинного оборудования в эксплуатационных колоннах, имеющий ряд положительных особенностей как в принципиальной схеме и величине силовых параметров, так и в технологии ведения работ. Домкраты успешно применены в ОАО «Тюменнефтегаз» и в ряде предприятий ОАО «Газпром».

• Разработано РД 39Р-0014700-709-2003 на технологию ремонта скважин с использованием металлических пластырей.

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Штахов, Евгений Николаевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

6.Разработано устройство и предложена технология, позволяющая восстанавливать герметичность резьбовых соединений обсадной колонны без уменьшения ее внутреннего диаметра.

8.Новизна двух технико-технологических решений, созданных при выполнении работы, подтверждена патентами РФ.

Ю.Экономическая эффективность от внедрения составила 265 тысяч рублей на одну скважинно-операцию в год.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Штахов, Евгений Николаевич, Краснодар

1. Аветисов А.Г., Кошелев А.Н., Крылов В.И. Ремонтно-изоляционные работы при бурении нефтяных и газовых скважин -М.; Недра, 1981.

2. Аликин М.А., Щербаков C.B. Метод конечных элементов в задачах нефтепромысловой механики. Москва «Недра», 1992г.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя.-М.: Машиностроение, 1974.-576с.( справочник конструктора-машиностроителя: В 2 т.: 4-е пераб. и доп., Т.1).

4. Блажевич В.А., Стриженов В.А. Проведение ремонтно-изоляционных работ в скважинах в сложных гидродинамических условиях. М.; ВНИИОЭНГ, 1981./обзорная информация. Серия: Бурение/.

5. Блажевич В.А., Умрихина E.H., Уметбаев В.Г. Ремонтно-изоляционные работы при эксплуатации нефтяных месторождений. -М.; Недра, 1981.-232с.

6. Булатов А.И., Рябоконь С.А. Состояние и пути повышения эффективности ремонтно-восстановительных работ./Нефтяное хозяйство. 1985.-№6.-с.26-30.

7. Билык С.Ф. Условные радиальные и контактные давления в резьбовом с< единении обсадных труб, свинченных с натягом и нагруженным осевым усилиел //Труды УкрНИИПНД.- 1976.- вып. 17. / Бурение нефтяных и газовых скважин/ • 76-81

8. Билык С.Ф. Герметичность и прочность резьбовых соединений труб нефтяного сортамента. М. : Недра, 1981. -352с.

9. Булатов А.И., Комнатный Ю.Д., Кошелев А.Т. О герметичности и про1 ности резьбовых соединений обсадных колонн. РНТС «Бурение», 1969. - №9. с.25-28.

10. Бухаленко Е.И., Бухаленко В.Е. Оборудование и инструмент для ремонта скважин.- М.: Недра . 1991.- 336 с.

11. Васильев С.И., Кошелев А.Т. Прочностной расчет и рекомендации по повышению успешности применения стальных пластырей для ремонта скважин. //Сб. тр./ СИБНИИНП. Тюмень -1989.-С. 22-26.

12. Вершинин В.Н., Кисельман M.JL, Поправка Д.Л , Никитченко В.Г., Никитин С.М. Технологические особенности сварки секций пластыря при ремонте обсадных колонн //Сб. тр./ СИБНИИНП. Тюмень -1987.С.38-40.

13. Вершинин Ю.Н., Никитин С.М., Леонтович Я.И., Кисельман М.Л. Изоляция обводнившихся пластов стальными пластырями. //Сб. тр./ СИБНИИНП. Тюмень -1987 г.С.34-37

14. Гайворонский A.A. Цыбин A.A. «Крепление скважин и разобщения плг стов».- М.; Недра, 1981, 367 с.

15. Тарифов K.M., Кадыров А.Х. и др. Технология отключения пластов. //Нефтяное хозяйство. 1990. - № 5.- с. 13-16.

16. Геофизические методы исследований скважин. Справочник геофизика /Под ред. Запорожца В.М.-М:Недра, 1983. 591 с.

17. Глубинный гидравлический домкрат для ликвидации прихватов в обсадных колоннах. // В.И.Мишин, К.В.Буйко, Е.Н.Штахов, О.А Ледяшов.// Сб. научн. тр./ОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 2000.-Вып. 5.-С.208-213.

18. Еременко Т.Е., Мочернюк Д.Ю., Тищенко A.B. Герметизация резьбовы соединений обсадных колонн нефтяных и газовых скважин. Киев,: Техник; 1967.-170с.

19. Ерёменко Т.Е. Билык С.Ф. Герметичность резьбовых соединений обсад ных колонн при наружном избыточеом давлении//Тр.ин-т /УкрГИПРОНИИнефть. 1974, вып. 16.-С.49-52

20. Захарчук З.И., Масич В.И. Пакеры и якори. Конструкции и облает применения.- М.:Гостоптехиздат, 1961.-79с.

21. Илюшин А.А Огиблов П.М. Упруго-пластические деформации полы цилиндров. М: Издательство Московского университета, 1969.23 .Инструкция по технологии ремонта обсадных колонн стальными пластырями РД 39Р-00147001 -769-2003.- Краснодар: 2003.- 22 с.

22. Инструкция по расчету обсадных колонн на особые условия эксплуатации ВРД 39-1.9-048-2001 ОАО «Газпром», ОАО СевКавНИПИгаз»,Москва, 2001.

23. Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин /Г.М.Саркисов, А.Е. Сароян, Ю.Г. Апанович и др.- Куйбышев, 1976. -152 с.

24. Инструкции по подготовке обсадных труб к спуску в скважину. РД-^ 132-78.-Куйбышев, 1980г.-86с.

25. Инструкция по эксплуатации забойного домкрата РДЗ9-0147585-16798

26. Кадыров А.Х. Герметизация эксплуатационной колонны и отключение пластов в скважине извлекаемыми металлическими пластами: Авторефер. дис. канд. техн. наук Бугульма, 2003.- 24с.

27. Коломоец A.B. Предупреждение и ликвидация прихватов в разведочном бурении. М.: Недра, 1985. -220с.

28. Латыпов Р.Ф., Шакуров P.A., Николаев Б.В. Эффективность ремонта обсадных колонн стальными пластырями / Нефтяное хозяйство.- 1987.-№2.

29. Ловильный, режущий и вспомогательный инструмент ЗАО «Сиб-ТрейдСервис»./ Каталог продукции.

30. Ледяшов O.A., Штахов E.H., Буйко К.В. Перекрытие нарушенных и перфорированных участков обсадных колонн стыкосварными удлиненными пластырями. // Сб. научн. тр./ ОАО НПО «Бурение». г. Краснодар.- 1999.-Вып.2.- С. 154-157.

31. Ледяшов O.A., Штахов E.H. Буйко К.В. Повышение устойчивости нарушенных участков обсадных колонн двухслойными пластырями. /Нефтяное хозяйство. 2000.- №3.- С.36-37.

32. Лившиц Л.Г. Поляченко A.B. Восстановление автотранспортных дета-лей.-М.: Колос, 1966. -310 с.

33. Мамедов A.A. Нарушения обсадных колонн и способы их предотвращения.- М.: Недра, 1990.- 240с.

34. Мишин В.И., Кисельман M.JI. Напряжения в обсадной колонне при ее ремонте стальными пластырями /Машины и нефтяное оборудование. -1981.-№ 9.- с.3-6.

35. Мишин В.И., Кисельман M.JL Осевые нагрузки на обсадную колонну при установке стальных пластырей / Нефтепромысловая геология, геофизика и бурение. 1984.- № 9 - с.38-42.

36. Мишин В.И., Буйко В.К., Штахов E.H. Модернизированный комплекс устройств для ремонта обсадных колонн металлическими пластырями /Нефтяное хозяйство. 1999,- №2,- С. 33-36.

37. Мочернюк Д.Ю. Исследование и расчет резьбовых соединений тру( применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.- М.: Недра, 1970.-135 с

38. Муслимов Р.Х.,Шумилов В.А. Ремонтно-изоляционные работы при добыче нефти. Казань: Таткнигиздат, 1975.-166 с.

39. Никитин С.М., Хаджимурадов A.B. Ремонт аварийных скважин путем зарезки и бурения вторых стволов с высоким качеством вскрытия продуктивных пластов. // Сб. научн. тр./ ОАО НПО «Бурение».- г.Краснодар.- 2003.-Вып.10.- С.192-197.

40. Никитченко В.Г., Буйко К.В., Штахов E.H. Металлический тонкостенный разобщающий мост и технология его установки в обсаженных скважинах. // Сб. научн. тр./ОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 1998.-Вып 1.-С.158-163.

41. Павельчак A.B. Кошелев А.Т. Ерёмин Г.А. О некоторых причинах негерметичности резьбовых соединений обсадных колонн. //Тр./ВНИИКРнефть.-1980. Вып. 19.-С. 148-152.

42. Павельчак A.B. Кошелев А.Т.Экспериментальные исследования флкн допроводящих каналов в резьбовых соединениях эксплуатационных колонн. Тр./ ВНИИКРнефть.-1983. С. 103-107.

43. Павельчак A.B.Разработка методов предупреждения негерметичности ремонтно-исправительной герметизации резьбовых соединений обсадных колош Авторефер. дис. канд. техн. наук Ивано-Франковск , 1985.

44. Повышение прочности стенок обсадных колонн в интервале нарушения за счет запрессовки в них двухслойных пластырей. / В.И.Мишин, О.А.Ледяшов, Е.Н.Штахов, К.В. Буйко, Г.Т. Вартумян // Сб. научн. тр./ОАО НПО «Бурение». -Краснодар.- 2000.-Вып. 5.-С.214-218.

45. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформации и напряжений. М.: Машиностроение, 1983. - 248 стр.

46. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлс нию материалов. Киев: Наукова думка, 1975.—699 с.

47. Подгорнов М.И., Пустовойтенко И.П. Ловильный инструмент: учебное пособие. М.: Недра, 1984.- 148с.

48. Проскуряков Ю.Г. Дорнование отверстий. Свердловск: Машгиз, 1961.192 с.

49. Проскуряков Ю.Г. Упрочняюще-комбинирующие методы обработки. М.\ Машиностроение, 1965.-289 с.

50. Проскуряков Ю.Г. Шельвинский Г.И. Дорнование цилиндрических о: верстий с большими натягами. Ростов-на-Дону: Из-во Ростовского Университ*та, 1982.- 168 с.

51. Сидоров И.А. Восстановление герметичности обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. М.; ВНИИОЭНГ, 1972. -95с.

52. Скребки гидромеханические для очистки внутренней поверхности обсадных колонн типа СГМ-1М. ТУ 3663- 08-00147001-2000. 2000. - 12с.

53. Сопротивление материалов. Писаренко Г.С. и др. Киев: Вища школ; 1979.-699с.

54. Справочник машиностроителя: в 3-х томах/ Под ред. Серемсена C.B. и Очекана М.С. М.: Машгиз, 1951.- 1098с.

55. Способ герметизации резьбовых соединений и стыков секций обсадны колонн в скважинах. Экспресс-информация, ВНИИЭГазпром, 1973, №21.- С.11 12.

56. Техника и технология восстановления герметичности эксплуатационных колонн / K.M. Гафиров, А.Х Кадыров и др.// Нефтяное хозяйство. 2002.-№ 9.-С.

57. Технология изоляции обводнившихся пластов наклонных скважин металлическими пластырями. РД 39-0147009-6.031-86.Краснодар. ВНИИКР-нефть,1986.

58. Технология повторной герметизации резьбовых соединений обсадных колонн. РД 39-1-844-82.-Краснодар, 1983.-40 с.

59. Трубы нефтяного сортамента: Справ. Руководство/. М.: Недра, 1987.

60. Устройство для установки металлических пластырей в колонне обсадных труб типа Д-1М ТУ 3663-214-00147001-2000. 2000. - 15с.

61. Устройство для определения периметра внутренней поверхности обсадной колонны типа ИП-1 ТУ 3663-212-00147001-2000. 2000. - 13с.

62. Хомко. Оборудование и сервис по ремонту труб./ Каталог продукциии услуг.

63. Шаблоны с гидроприводом типа ШГ-1. ТУ 3663-210-00147001-20002000. 12с.

64. Механический домкрат УКРНИИгаз /Нефтяное хозяйство. 1995.-№2.-С. 33.

65. Гидромеханическая дорнирующая головка для расширения гофрированного пластыря в обсадной колонне: А.с. 1745873А1 СССР Е 21В29/10 /Петров С. Ф., Ледяшов О.А., Кисельман М.Л., Юрьев В.А. Заявл. 06.01.86 Опубл. 1.07.92, Бюл. №25.

66. Устройство для ремонта обсадной колонны: А.с. 1051221 СССР /К.М. Гафиров, Р.Н.Разматов, Н.Р.Садыков № 3468798. Заявл. 09.07.82, Опубл. 30.10.83, Бюл.№40.

67. Способ восстановления герметичности обсадной колонны скважины: А.с. 827750 СССР / А.Т. Зайкуллин, Г.С. Абдрахманов, Р.Х. Ибатуллин, Ш.К. Шанметов № 2783534/22-03. Заявл. 25.06.79, Опубл. 07.05.81, Бюл. №17.

68. Расширитель: А.с. 87495 СССР / Г.С. Абдрахманов, Ю.С.Сафонов, РХ Ибатуллин и др. № 2785907/22-03. Заявл. 29.06.79. Опубл. 23.10.81, Бюл.№ 39

69. Способ ремонта обсадной колонны: А.с. № 1686124 /Ледяшов О.А., Петров С.Ф. и др.- Заявл. 24.02.89. Опубл. 23.10.91. Бюл.№39

70. Глубинный гидродомкрат для ликвидации прихватов: Пат. 2190080 РФ / В.И. Мишин, О.А. Ледяшов, Н.Н. Иващенко, Е.Н. Штахов, К.В. Буйко -Опубл. 27.09.02, Б.И. №27

71. Устройство для восстановления герметичности резьбовых соединений обсадной колонны в скважине. Пат. № 32179 /Штахов Е.Н., Рябоконь С.А., Ледяшов О.А., Иващенко Н.Н., Величко А.В. Опубл. 10.09.03, Б.И. №25.

72. Campise N.O. and Joulet L. New 'approach to casing patch //Oilweek. — 1996,- v.17.- №11. s.33-38

73. Jennings E.R and Vincent R.P. How Pan American repairs casing with glass-fabric-coated plastic liner /Oil and Gas J. 1959. - v.57. - №15

74. Jennings E.R Method and apparatus for lining wells. US. Pat. 3 028915.1. Apr. 10. 1952.

75. Patch casing with stressed steel liner. /Drilling. 1962. - №1

76. Skipper U. Method of well casing leak repaired with plastic patch /World oil. 1962,- v.154. - №1

77. Vincent R.P and Jennings E.R. Stressed Steel liner yields stronger Casing repairs /J. Petrol. Technol. 1962, - V. 14 -№12.

78. Weatherford. Fishing and Rental Tool Services. "Homco Internal Steel Liner Casing Patch"

Информация о работе

Штахов, Евгений Николаевич
кандидата технических наук
Краснодар, 2005
ВАК 25.00.15

Диссертация

Совершенствование технологий и технических средств для восстановления герметичности обсадных колонн - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы