Эксплуатация нефтяных скважин‚ особенно тех‚ что оборудованы штанговыми скважинными насосами (ШСН)‚ регулярно сопряжена с различными осложнениями и авариями. Одной из наиболее частых и специфических проблем является отворот колонны насосных штанг — самопроизвольное разъединение (развинчивание) штанг в процессе работы установки. Это приводит к падению нижней части колонны вместе с насосом на забой‚ остановке добычи и необходимости проведения сложных ловильных работ.
Причины и профилактика отворотов штанг
Отворот штанг происходит преимущественно из-за кручения колонны при вращении ротора или из-за переменных нагрузок в искривленных скважинах. В процессе возвратно-поступательного движения и вращения колонны штанг резьбовые соединения могут ослабевать и раскручиваться.
Для предотвращения этой аварии применяются различные технические решения:
- Спиралевидные металлические стержни: насосные штанги оснащаются спиралевидным стержнем. В скважинах глубиной более 450 метров такие штанги устанавливаются в колонне с чередующимся направлением спирали. Это приводит к тому‚ что движение потоков жидкости способствует постоянному завинчиванию штанг‚ препятствуя их самопроизвольному отвороту.
- Противоотворотные канатные штанги: современные устройства включают в себя шарнирные муфты‚ устанавливаемые на участках искривления скважин и в нижней части колонны. Они выполняются в виде стакана и полуштанги со сферической головкой‚ что компенсирует изгибающие напряжения и снимает часть нагрузки с резьбы.
- Скребки-завихрители и направляющие: в искривленных скважинах целесообразно применять специальные штанговые направляющие и торцевые укороченные пластинчатые скребки. Они не только борются с отложениями парафина механическим путем‚ но и центрируют колонну‚ снижая риск отворота.
Специфика ловильных работ при отвороте
Если профилактические меры не помогли и произошел обрыв или отворот‚ возникает необходимость в ловильных работах — комплексе мероприятий по извлечению оставленной в скважине колонны штанг‚ насосно-компрессорных труб (НКТ) или посторонних предметов.
Подъем колонны штанг в случае обрыва или отворота производится в следующей последовательности:
- Сначала поднимается оставшаяся на поверхности верхняя часть колонны штанг.
- Если есть основания полагать‚ что насос находится в работоспособном состоянии‚ на штангах спускается ловитель. Он позволяет захватить оставшуюся колонну‚ соединить ее с поднятой частью и вновь опустить в скважину для продолжения эксплуатации (если это технологически возможно).
- Альтернативный путь: ловильные работы могут не проводиться сразу. В таком случае начинается подъем НКТ до выхода оборвавшейся штанги. Захватив ее‚ продолжают подъем штанг‚ а затем оставшейся части НКТ.
Определение местоположения аварии
Особое внимание при ловильных работах уделяется определению местоположения прихвата или отворота‚ а также отделению неприхваченной части колонны. Это необходимо для того‚ чтобы не усугубить аварию и точно знать‚ на какую глубину спускать ловильный инструмент.
Инструменты для ловли и извлечения штанг
Для успешного проведения ловильных работ в нефтяных скважинах применяется специализированный аварийный инструмент. Конструкции ловителей постоянно совершенствуются.
Штанголовители
Наиболее распространенным инструментом для извлечения оборванных штанг является штанголовитель комбинированный ШК. Он предназначен для ловли как за тело штанги‚ так и за ее муфты; ШК позволяет извлекать штанги всех размеров из колонны НКТ диаметрами 60‚ 73 и 89 мм.
Принцип работы: верхний конец инструмента проходит в ловитель‚ а через нижний‚ средний и верхний корпуса входит в клапан‚ откидывая плашки и проникая внутрь ловильных труб. При подъеме ловителя трубы или штанги надежно захватываются плашками в одном или нескольких корпусах ловителя.
Метчики и колокола
- Ловильные колокола, применяются для захвата за наружную поверхность бурильных и обсадных колонн при ловильных работах с одновременной промывкой скважины.
- Метчики — верхний конец метчика оснащается резьбой замка‚ а нижний, ловильной левой или правой резьбой. Метчиками с левой резьбой извлекают колонну по частям (при необходимости отворачивать оставшуюся колонну снизу)‚ с правой — извлекают целиком.
Овершоты и труболовки
Используются для захвата за наружную поверхность труб. Часто применяются в комбинации с другими инструментами для извлечения деформированных НКТ и насосных штанг.
Сложные сценарии и сопутствующие операции
Ловильные работы при отвороте штанг часто осложняются сопутствующими факторами:
- Прихват колонны: если штанги или НКТ оказались прихвачены‚ требуется процедура отделения неприхваченной части колонны труб‚ обуривание и освобождение прихваченной части.
- Металлические осколки: в скважине могут остаться мелкие металлические предметы (куски резьбы‚ обломки клапанов)‚ которые требуется удалить до начала основного ловления.
- Деформация колонны: падение оборванной штанги может деформировать НКТ‚ что требует извлечения прихваченных пакеров и деформированных труб с использованием режуще-истирающих инструментов.
- Адресный отворот эксплуатационной колонны: в случаях‚ когда авария привела к негерметичности‚ может потребоваться отворот самой обсадной колонны. Для этого применяется устройство УОЭК-146 (168)‚ позволяющее без применения машинных ключей‚ гидравлического якоря‚ ротора и бурильных труб разъединить эксплуатационную колонну точно в заданном стыке в скважинах диаметром 146 и 168 мм;
Ловильные работы при отвороте колонны штанг, это сложный и ответственный процесс‚ требующий глубокого понимания технологии бурения и ремонта скважин. Экономическая эффективность откачки нефти сильно зависит от времени безаварийной работы скважины. Применение современных штанголовителей‚ метчиков и колоколов‚ а также использование противоотворотных устройств (спиралевидных стержней и шарнирных муфт) на этапе эксплуатации позволяет минимизировать риски и значительно сократить время подземного ремонта скважин.