2603

Комплекс оборудования для испытания скважин с разработкой узла раздельного вращения колонн (Магистерская работа 12А1)-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

ID: 189444
Дата закачки: 02 Марта 2018
Продавец: nakonechnyy.1992@list.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), КОМПАС, Microsoft Word

Описание:
Комплекс оборудования для испытания скважин с разработкой узла раздельного вращения колонн (Магистерская работа 12А1)-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода

Данная магистерская работа выполнена на тему: "Комплекс оборудования для испытания скважин с разработкой и исследованием узла раздельного вращения колонн".
В первых двух главах приведены назначения и комплектность оборудования предназначенного для испытания скважин.
Разработаны техническое предложение по совершенствованию конструкции испытателя пластов многоциклового действия. Выполнено технико- экономическое обоснование подтверждения целесообразности предлагаемой модернизации.
В пятом разделе приведен комплекс расчетов на прочность, надежность элементов испытательного оборудования. Шестой и седьмой разделы охватывают комплекс ремонтных и организационно - технических мероприятий по оборудования предназначенного для испытания скважин.
Восьмой и девятый, разделы характеризуют мероприятия по охране труда и безопасности в чрезвычайных ситуациях, охране окружающей среды.
Расчет экономического эффекта от внедрения модернизированной конструкции испытателя пластов многоциклового действия показал целесообразность модернизации.


Комментарии: 4.1 Формирование технического предложения
Техническое предложение относится к испытательным устройствам для исследования скважин при их испытании, и может быть использована в нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслях промышленности. В связи с дефицитом углеводородных залежей в нашей государстве выявления новых месторождений или доразведка месторождений, которые эксплуатируются, становится важной задачей. Решить такую задачу возможно только за счет широкой реализации комплексных исследований скважин, проведение геологоразведочных работ с целью дальнейшего изучения закономерностей формирования и размещения залежей нефти и газа. Только глубокое бурение, комплекс исследовательских работ по стволу скважины, испытание перспективных интервалов дают окончательный ответ о наличии промышленных запасов нефти и газа.
Эффективное проведение исследовательских работ возможно только с применением специальных устройств, позволяющих получить достоверную информацию о насыщенности пласта флюидами, его гидродинамические и фильтрационные свойства. В процессе сооружения скважин в зависимости от объема поставленных задач, проводят испытания продуктивных пластов или их исследования. Заметный прогресс в проведении этих работ достигнут главным образом за счет создания ряда комплексов инструментов багатоциклової действия, внедрение новых технологических процессов отбора и анализа проб пластовых флюидов, применение экспресс-методов обработки результатов испытания, и переход к использованию в таких процессах современных ЭВМ.
Объем задач, которые ставятся перед испытанием любого пласта, зависит от назначения скважины; перспективности испытываемого пласта; способа испытания; устойчивости горных пород в всплывающей части скважины; состава и свойств промывочной жидкости; технических возможностей оборудования и аппаратуры, которые есть в наличии; квалификации персонала.
В общем случае в процессе проведения испытаний продуктивных пластов должны быть решены следующие задачи:
1) выявление потенциальных нефтегазоносных пластов в разрезе скважины, бурится;
2) установление точных глубин залегания продуктивных пластов и их эффективных толщин;
3) определение положения ВНК, ГНК и ГВК;
4) проведение пробной эксплуатации скважин и установление оптимального технологического режима эксплуатации;
5) отбор проб пластового флюида и определение его физико-химических свойств;
6) определение типа залежи;
7) определение коллекторских свойств пород и гидродинамической характеристики продуктивных пластов;
8) получение исходных данных для подсчета запасов нефти и газа и составление перспективного проекта разработки месторождения;
9) оценка состояния ствола скважины в интервале испытания.
Актуальность технического предложения обусловлена важностью обеспечения высокой надежности работы оборудования для испытания скважин в сложных геолого-технологических условиях, которые характерны для глубоких скважин. Необходимость изучения больших глубин в Донецко-Днепровской впадине, как одной из основных газоносных провинций Украины, уже хорошо разведаны. Главными этапами проведения испытания является вызов притока, и настувне закрытия скважины для снятия КВТ, которые требуют пребывания испытательного инструмента на забое в течение длительного времени. Для сложных геолого-технологических условий Донецко-Днепровской впадины, которые могут быть обусловлены большими глубинами объектов испытания, данная задача решается применением усовершенствованной конструкции испытателя пластов багатоциклової действия (ВПБД) и запорно-поворотного промывочного клапана (ЗППК). Для обеспечения возможности управления испытательным оборудованием предлагается разработать и использовать узел раздельного вращения колонны труб, который позволил бы оставлять неподвижным пакер и вращать верхнюю часть бульних труб. Это позволит повысить надежность проведения испытания также и за счет предотвращения аварийных ситуаций, когда вследствие прихоплення невозможно поднять из забоя испытательный инструмент. Нижняя часть розбурюваного пакера тогда останется на забое, в то время, когда испытательная компановка будет поднята на поверхность.
Особенно актуальным является решение этой задачи в случае испытания скважин в режиме пробной эксплуатации. Этим обусловлена целесообразность модернизации и исследования работы комплекса оборудования для испытания скважин с разработкой узла раздельного вращения колонн.

4.2 Выбор и описание технического предложения
Характерной особенностью испытателей багатоциклової действия (ВПБД) является возможность создания большого количества (в случае необходимости) открытых и закрытых циклов во время испытания пластов. Это позволит получить более достоверную информацию для определения гидродинамических характеристик испытываемого пласта. Также конструкция узлов испытателя позволяет вращать колонну труб в течение всего периода испытания, что практически исключает возможность ее прихоплення, а также отбирать пробу пластового флюида в герметичный контейнер для проведения физико-химических исследований. Оборудование сохраняет свою работоспособность при перепадах давления на пакері до 40 МПа и температуре окружающей среды до 200 0С. На сегодня используют комплексы багатоциклового испытательного оборудования диаметрами 146, 127, 95, 80 и 65 мм и существуют три варианта компоновки багатоциклового оборудования. Первый тип компоновки предусматривает возможность испытания пласта, расположенного ниже пакеруючого элемента. Для осуществления неограниченного количества открытых и закрытых периодов испытания, в компоновку включено устройство для раздельного вращения колонны труб, который устанавливается непосредственно под испытателем пластов. Второй тип компоновки предусматривает установку распределительного устройства между двумя пакерами с использованием устройства для раздельного вращения колонны труб.
Для испытания пласта расположенного между двумя пакерами используют третью компоновку.
Согласно технического предложения второй тип компоновки испытательного оборудования сможет решить задачи в случае испытания скважин в режиме пробной эксплуатации.
В процессе бурения скважин особое место занимают гидродинамические исследования, которые позволяют получить приток пластового флюида, отобрать натурные пробы, оценить характеристику коллекторских свойств пласта и степени его загрязнения в призабойной зоне. Суть этих методов заключается в том, что выполняется изоляция продуктивного горизонта от действия столба жидкости (буровой) и от остальных продуктивных горизонтов, создается перепад давления в данном объекте для того, чтобы получить движение пластового флюида со стороны массива коллектора к скважине, чтобы зарегистрировать объемную скорость притока и характер изменения давления в скважине против испытуемого объекта на протяжении всего периода испытания и конечно отобрать представительные пробы пластового флюида. Значение этих исследований очень велико, поскольку на основе их анализа удается определять продуктивные пласты и отличать их от непродуктивных, получать обширную информацию, которая позволяет существенно сокращать общие затраты на бурение.
Для испытания объектов в открытом стволе в процессе бурения чаще всего используются аппараты, которые спускаются в скважину на бурильных трубах. В обсажених эксплуатационной колонной, кроме названных выше, используются гидродинамические испытатели пластов на базе струйных аппаратов, которые спускаются в скважину также на трубах бурильных или насосно - компрессорных.
Применение испытателей пластов стало неотъемлемой частью технологического цикла строительства разведочных скважин. Несмотря на все различия в технологии испытания целью этих методов является получение кривых притока и кривых восстановления давления. Испытатели на трубах состоят из следующих основных узлов: фильтра, пакера, собственно испытателя с уравнительным и главным впускным клапанами, запорного и циркуляционного клапанов. Эти испытатели предназначены для испытания скважин в одно-, двух-, багатоциклових режимах и рассчитаны для исследования скважин в открытом стволе и после спуска эксплуатационной колонны.
На рис. 4.1 отражена схема компоновки испытателя пласта с глубинными приборами и пробоотборником с закреплением пакера на стенках скважины. Пакерування и испытания осуществляются с упором башмака 17 на забой скважины. В компоновке испытателя применяют один пакер 11 и фильтр 13 с манометром 12, который устанавливается напротив интервала испытания на бурильных трубах. Над пакером расположен яс 10, испытатель 9, запорно-поворотный клапан 8, бурильные трубы 7 и 10, циркуляционный клапан 5. Второй манометр 6 установлен над пакером. Также над пакером в бурильных трубах размещается пробоотборник. В зависимости от плана работ и интенсивности выхода газа из бурильных труб при открытии запорно-поворотного клапана испытание может проводиться в одно - и двоцикловому режимах.
Компоновка испытателя пластов багатоциклової действия до модернизации изображена на рис.4.1.

Рисунок 4.1 – Компоновка испытателя пластов багатоциклової действия
до модернизации
1 – пробный клапан; 2 – стол ротора; 3 – задвижка привентора; 4 – колонна бурильных труб; 5 – циркуляционный клапан; 6 – верхний манометр; 7 – бурильная труба;
8 – запорно-вращающийся двоцикловий клапан; 9 – испытатель пластов; 10 – яс;
11 – пакер гидравлический; 12 – основной манометр для записи КВТ; 13 – щелевой фильтр; 14 – уравнительный клапан; 15 – контрольный манометр; 16 – обводненные бурильные трубы; 17 – опорный башмак.
Испытатель пластов багатоциклової действия до модернизации работает следующим образом. В процессе спуска испытателя пластов в скважину впускной клапан находится в закрытом положении, а уравнительный клапан находится в открытом положении, обеспечивая пропуск промывочной жидкости через внутреннюю полость патрубка-переходника, щелевые прорези втулки и радиальные отверстия в затрубное пространство скважины. При передаче нагрузки на испытатель пластов, одновременно с пакерування ствола скважины, происходит закрытие уравнительного клапана, система полых штоков и полая штанга под действием сжимающей нагрузки, вместе с тормозящим устройством (поршнем-реле), без торможения перемещается в крайнее нижнее положение. При этом манжета перемещается в суженный осевой канал патрубка-переходника, герметично перекрывая радиальные отверстия. Закрытие уравнительного клапана обеспечивает розєднання підпакерної зоны от действия высокого давления затрубного надпакерного пространства скважины. После закрытия уравнительного клапана под действием дальнейшего сжимающего нагрузки медленно (на протяжении 3-4 минут) открывается впускной клапан испытателя пластов благодаря движению полого штока вместе с тормозящим устройством и гидравлическому торможению в крайнее нижнее положение, перемещая манжету из втулки в суженную часть патрубка-переходника. Радиальные впускные отверстия выводятся за пределы втулки, совмещая зону испытания через осевые переферійні каналы патрубка-переходника, радиальные впускные отверстия, внутренний осевой канал штоков с внутренней полостью бурильной колонны.
При открытии впускного клапана пониженное давление в бурильных трубах передается в підпакерну зону испытания, снижает в ней давление, вызывая приток из пласта.
Для закрытия скважины на глубине нахождения испытателя пластов, с целью получения закрытого периода испытания, необходимо сначала натянуть бурильную колонну до начального собственного веса и, кратковременно увеличив ее затем (не более 1 минуты) на расчетную величину, снова снизить до собственного веса. При этом впускной клапан мгновенно закрывается, а уравнительный клапан остается закрытым, поскольку его тормозной поршень тормозит передвижение штоков вверх,удерживая их в крайнем нижнем положении.
Компоновка испытателя пластов багатоциклової действия до модернизации включает запорно-поворотный промывочный клапан ЗППК (рис.4.2). Клапан данного типа предназначен для испытания скважин диаметром от 190 до 295 мм в комплексе с узлами АПР, как и изображено на рисунке 4.1. Он обеспечивает многократное открытие-закрытие за счет возможности неограниченного вращения колонны труб вправо, что позволяет:
– получать многократный вызов и перекрытия притока флюида из пласта;
– при испытании глубоких скважин автоматически заполнять колонну труб производится полная заправка картриджей промывочной жидкостью на заданную высоту;
– в случае прихоплення колонны труб проводить підпакерну циркуляцию, устанавливать нефтяные и кислотные ванны и проводить другие необходимые операции, которые уменьшают силу прихоплення;
– проводить багатоциклове испытания нескольких объектов за один спуск АПР с полной регистрацией кривых притока и восстановления давления.
Для исключения преждевременного открытия впускного клапана 21 вращения колонны труб в процессе спуска не допускается, а детали 3, 9, 18 не должны перемещаться относительно корпуса. В сжатом положении клапана шток 3 выходит из зацепления с корпусом и торцом опирается через разделительный поршень 5 на подшипник 6, гнездо которого заполнено консистентной смазкой. На наружной поверхности полого штока 18 выполнен по десять витков правой и левой трапецеидальной резьбы, концы которой сопряженные между собой и образуют таким образом бесконечную винтовую канавку. По этой канавке скользит скоба 15, жестко связанная с пальцем 14, который в зависимости от положения скобы 15 в канавке имеет ограниченную возможность вращения относительно своей оси.
Регулировка зазора между штоком 18 и скобой 15 осуществляется гайкой 13. В гильзе 10 выполнены две продольные пазы, по которым перемещается штифты 12, которые жестко закреплены в корпусе. После пакерування и передачи сжимающего нагрузки на хвостовик или опорный якорь, во время вращения клапана вправо, скоба 15 скользит по бесконечной винтовой канавке штока 18, перемещая вверх или вниз гильзу 10 и связанную с ней втулку 19, меняя направление через каждые десять оборотов. При этом втулка 19 перемещается вместе с впускным клапаном 21, поскольку между втулкой 19 и гильзой 10 установлен опорный подшипник двустороннего действия 16, который закреплен гайкой 17.

Рисунок 4.2 – Запорно-поворотный промывочный клапан ЗППК
1 – шток; 2 – переходник верхний; 3 – гильза; 4 – храповик; 5 – пружина;
6 – сферическая опора; 7 – нижняя опора; 8 – штифт; 9 – гайка специальная;
10 – винт; 11 – корпус; 12 – верхняя гильза; 13 – нижняя гильза; 14 – клапан;
15 – переходник нижний; 16 – пружина; 17 – седло; 18 – уплотнительное кольцо.
Если втулка 10 находится в верхнем положении, то впускной клапан открыт. При следующем вращении перевідника 1 и группы деталей 3, 9, 18, 21, 22 на десять оборотов втулка 19 перемещается в нижнее положение и щели оказываются ниже уплотнения 20 – впускной клапан закрыт.
Недостатком компоновки испытателя пластов багатоциклової действия до модернизации является то, что она:
- не обеспечивает надежного контроля за управлением уравнительным и впускным клапанами для осуществления закрытого периода испытания;
- требует применения дополнительного оборудования для управления клапанной системой;
- требует создания дополнительных растягивающих усилий для выравнивания давления над и под пакером для его снятия, поскольку его работа зависит от давления гидростатического столба жидкости затрубного пространства скважины, особенно при испытании глубоких и сверхглубоких скважин.
Поэтому для улучшения работы комплекса оборудования для испытания скважин необходимо разработать и исследовать новую компоновку испытательного оборудования с узлом раздельного вращения колонн (рис.4.3).
Поставленная цель достигается через реализацию следующих задач:
– аналитический обзор и описание компоновочных схем и конструкций оборудования для испытания скважин;
– место и роль в этом комплексе испытателей, промывочных клапанов, пакеров и других составляющих;
– обзор конструкций испытательного оборудования, основные технические характеристики;
– типы конструктивных исполнений испытательного оборудования;
– рассмотрение вопроса разработки и исследования новой компоновки испытательного оборудования.
Компоновку испытательного оборудования выбирают в зависимости от условий и режимных задач, указанных в плане работ, диаметра и глубины скважины, испытания в открытом стволе или в обсадной колонне с опорой на забой или упором на стенки скважины, испытания с одним пакером или с селективным разобщением, одноциклових или багатоциклових режимах вызова притока флюида. В полную компоновку комплекса испытательного оборудования «снизу - вверх» входят: опорный башмак или якорь, толстостенный патрубок с манометром и уравнительным устройством, нижний пакер, фильтр, патрубок с манометром, верхний пакер, безопасный замок, пробоотборник, ясе гидравлический, патрубок с манометром, испытатель пластов, запорный клапан, компенсатор, циркуляционный клапан или сливной клапан, бурильные (НК) трубы и устьевая головка. Усовершенствованный багатоцикловий комплекс ВПТ-146 предназначен для испытания перспективных объектов в обсаженных и необсаженной скважинах глубиной до 7000 м в диапазоне диаметров 75 - 295 мм с перепадом давления до 45 МПа и температуре на забое до 200 ° С. Конструктивные особенности комплекса описаны в соответствующей инструкции по эксплуатации. Технико-технологической особенностью комплекса является наличие сменной клапанной системы для обеспечения возможности испытания коллекторов с аномально высоким пластовым давлением (АВПТ) и устьевой головки вертлужного типа. В процессе испытания управления клапанной системой осуществляется вращением и (или) перемещением колонны труб при значительных депрессиях на пласты, которые испытываются. Это повышает надежность работ в глубоких или наклонно-направленных скважинах.
Испытатели пластов багатоциклової действия (ВПБД) предназначены для испытания скважин глубиной до 5000 м в диапазоне диаметров 118 - 295 мм с перепадами давления до 35 МПа и температуре на забое до 150 °С и обеспечивают нормальное и селективное испытание объектов в багатоциклових режиме, с опорой и без опоры на забой скважины. В комплекс ВПТ-146 входят якоря размерного ряда (поставка по заказу потребителя) и запорно-поворотный багатоциклових клапан, что обеспечивает возможность проведения испытания по схеме «снизу-вверх» без опоры на забой нескольких объектов (до первого продуктивного интервала) за одну спуско-подъемную операцию.

Рисунок 4.3 –Компоновка для модернизируемого испытателя пластов
багатоциклової действия с узлом раздельного вращения колонны труб
1 – бурильные трубы; 2 – циркуляционный клапан; 3 – бурильные трубы; 4 – переходник; 5 – патрубок; 6 – патрубок; 7 – штуцер; 10 – испытатель пласта; 11 – устройство для раздельного вращения; 12 – патрубок; 13 - пробоотборник; 14 – яс; 16 – пакер;
17 – переходник; 18 – розприділюючий устройство; 21 - пакер; 22 – фильтр;
23 – переходник; 24 – хвостовик.
Комплекс спускается в скважину на насосно-компрессорных или бурильных трубах, работает в режиме багатоциклової технологии. Управление комплексом осуществляется путем передачи осевой нагрузки на испытатель пластов для открытия впускного клапана и небольшого натяжения труб для его закрытия.
Компоновка для модернизируемого испытателя пластов с распределительным устройством между пакерами и устройством для раздельного вращения колонны труб позволяет проводить багатоциклові испытания путем вращения или осевыми перемещениями колонны труб.
Узел раздельного вращения колонн устанавливается непосредственно под испытателем пластов и при спуске в скважину и подъеме из нее он находится в растянутом состоянии.
При передаче стискуючої силы штоки свободно перемещаются в крайнее нижнее положение до контакта нижней опоры подшипника 11 с верхним торцом перевідника 14. При этом шток 9 выходит из зацепления с корпусом 10. После пакерування скважины и открытия впускного клапана испытателя пластов давление во внутренней полости устройства резко снижается и становится равным давлению в трубах. В результате этого происходит перераспределение сил, которые действуют за счет гидравлической неуравновешенности на подвижные детали устройства (штоки 1 и 9).
При передачи оборудования розтягуючої силы шток начнет перемещаться вверх только после закрытия впускного клапана испытателя пластов. Кроме того, в нижнем или промежуточном положении штока 1 относительно корпуса 2 можно свободно вращать колонну труб. Через корпус 2, который постоянно находится в зацеплении со штоком 1, вращение передается на штоки 9 и 12. Таким образом, устройство позволяет вращать колонну труб в процессе открытых и закрытых периодов испытания. По окончании испытания натяганням колонны труб сначала закрывается впускной клапан испытателя пластов, затем начинается перемещаться вверх шток 1, после чего розтягуюча сила через корпус 2 и перевідник 8 передается на шток 9, который при перемещении в крайнее верхнее положение входит в зацепление с корпусом 10. При использовании этого устройства в комплекте испытательного инструмента запорно-поворотный клапан не применяют.

4.3 Сравнение модернизированного (разработанного) объекта с прототипом

Поиски в направлении повышения эксплуатационной надежности испытания привели к созданию модернизированного испытателя пластов багатоциклової действия с узлом раздельного вращения колонны труб.
Данные устройства являются наиболее универсальными, надежными, безопасными при эксплуатации, сертифицированы и имеют разрешение на применение на опасных производственных объектах.
Технико-экономическая эффективность заключается в экономии затрат времени на повторное испытание объекта в случае получения недовостановленных кривых восстановления давления в случае наличия поглощающих пластов и ограничения времени испытания.
Представлены инновационные разработки имеют следующие особенности:
- проведение работ по испытанию скважин осуществляется оперативно, независимо от степени загруженности буровой бригады;
- отсутствует необходимость привлечения специализированной бригады по испытанию скважин;
- минимизировано влияние на окружающую природную среду вредных факторов от производственной деятельности при проведении работ на скважинах по данным технологиям.

4.4 Результаты реализации технического предложения

В результате реализации технического предложения выполнен сравнительный анализ применения комплекса испытательного оборудования с использованием узла раздельного вращения колонны труб О-127, обоснованно рациональную конструкцию устройства для эффективного выполнения работ по испытанию скважины.
При модернизации конструкции компновки испытательного оборудова багатоциклової действия, включающий узел раздельного вращения колонны труб, ожидается усовершенствование технологии проведения работ, что даст возможность:
- повысить эффективность процесса испытания;
- уменьшить затраты финансов, материалов и времени на ликвидацию прихоплень в случае их возникновения;
- повысить информативность и качество проведения самого испытания.
4.5 Выводы к разделу “Описание технического предложения”

В разделе “Описание технического предложения” мы сформировали техническое предложение по модернизации оборудования для испытания скважин, состоит в разработке надежной конструкции усовершенствованной конструкции испытателя пластов багатоциклової действия (ВПБД) и запорно-поворотного промывочного клапана (ЗППК). Для обеспечения возможности управления испытательным оборудованием предлагается разработать и использовать узел раздельного вращения колонны труб, который позволил бы оставлять неподвижным пакер и вращать верхнюю часть бульних труб. Это позволит повысить надежность проведения испытания также и за счет предотвращения аварийных ситуаций, когда вследствие прихоплення невозможно поднять из забоя испытательный инструмент. Нижняя часть розбурюваного пакера тогда останется на забое, в то время, когда испытательная компановка будет поднята на поверхность.
Разработаны современные технические и технологические решения по управлению испытательным оборудованием позволяют отказаться от традиционной технологии выполнения работ. Благодаря модернизации значительно сокращается время выполнения работ, материальные и трудовые затраты на испытание скважины.
В данном разделе магистерской работы выполнено сравнение модернизированного (разработанного) объекта с прототипом на основе сравнительного анализа. Следовательно, можно сделать вывод, что внедрение технического решения повлияет на продолжительность и эффективность работ по испытанию скважин.

Размер файла: 7,2 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.