Оборудование для капитального ремонта скважин

ЛЕКЦИЯ 8 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА СКВАЖИН Оборудование для капитального ремонта скважин с разъемными насосно-компрессорными трубами Агрегаты для капитального ремонта и освоения скважин являются многофункциональным видом оборудования, сущность которого заключается в том, что вместе с проведением спуско-подьемных операций с насосно-компрессорными и бурильными трубами, навесное оборудование позволяет проводить другие виды работ: промывки песчаных пробок, глушение и промывку скважин, бурение с циркуляцией промывочного раствора, фрезерование и разбуривание цементных пробок, проведение ловильных и других работ по ликвидации аварий в скважинах. Передвижные агрегаты на базе автомобиля Наиболее распространенным агрегатов для капитального ремонта скважин представителем долгое время являлся агрегат типа А-50У (рис. 9.106 и 9.107), грузоподъемностью 50 т, смонтированной на шасси автомобиля КрАЗ-25 с отбираемой навесным оборудованием мощностью 176,5 кВ. [9.2]. В состав агрегата входит: телескопическая двухсекционная вышка высотой 22,4 м с талевой системой оснасткой 3  4, талевым канатом диаметром 25 мм, кронблоком, талевым блоком; четырехскоростная лебедка с трансмиссией, коробкой отбора мощности, раздаточным редуктором; ротор с гидроприводом; гидравлическая, пневматическая системы управления агрегатом; насосная установка с насосом типа 9МГр, смонтированном на прицепе. Масса агрегата в транспортном положении 32 100 кг. Если в процессе работы установки необходимо проводить буровые работы или свинчивание и отвинчивание бурильных и насосно- компрессорных труб, то включают в работу ротор с диаметром проходного отверстия стола 142 мм. Для проведения промывочных и буровых работ используют насос с максимальным рабочим давлением 16 МПа, который монтируется отдельно на двухосном автоприцепе, массой 4124 кг. Управление всеми механизмами агрегата как при установке вышки в рабочее положение, так и при спуско-подъемных операциях осуществляется с открытого пульта, расположенного на раме агрегата у задней опоры мачты слева по ходу автомобиля. Рис. 9.106. Агрегат капитального ремонта А-50У в сборе с насосным блоком Рис. 9.107. Агрегат А-50У в рабочем и транспортном положениях вышки: 1 - автошасси Краз-257, 2 -управление коробкой отбора мощности, 3 коробка отбора мощности, 4 - карданный вал, 5,6 - кардан в сборе, 7 трансмиссия, ,9 - цепная передача (в кожухе), 10 - прицеп с насосом 9МГр, 11 - раздаточный редуктор, 12 - передний буфер, 13 - передняя опора мачты, 14 - средняя опора мачты, 15 - пневмоуправление, 16 - компрессорная установка, 17 - гидросистема, 18 - канатоукладчик, 19,20 - гидравлические домкраты, 21 - канат ограничителя подъема талевого блока, 22 - канат, 23 талевый блок, 24 - лебедка, 25 - мачта, 26 - управление топливный насосом двигателя. 27 - пульт управления, 28 - подключение электропневматического вентиля,29 - винтовой домкрат, 30 - ротор, 31 - клиновой ремень, 32 - рама, 33 - площадка оператора, 34 - промежуточный вал, 35 – рычаги Буровой барабан имеет две скорости вращения, что в сочетании с двумя скоростями коробки отбора мощности дает четыре скорости. При работе на первой скорости коробки отбора мощности шинно-механическими муфтами лебедки может быть включена первая или третья скорости вращения бурового барабана, при работе коробки отбора мощности на второй скорости – вторая или четвертая. На консольной части вала бурового барабана на подшипники посажена звездочка, соединенная цепью со звездочкой промежуточного вала привода ротора. С помощью зубчатой муфты можно включить либо буровой барабан, либо промежуточной вал. Ротор и промывочный насос имеют две скорости вращения. Кинематическая схема представлена на рис. 9.108. Отбор мощности на механизмы агрегата осуществляется от раздаточной коробки автомашины. С шестернями (Z=23, Z=32, Z=52, Z=43) коробки отбора мощности 1, включаемые зубчатой муфтой, что дает выходному валу две скорости вращения. От коробки отбора мощности вращение передается карданным валом коническому раздаточному редуктору 2. От первичного вала раздаточного редуктора вращение сообщается встроенному в редуктор маслонасосу, питающему гидродвигатель ротора 6 и домкраты подъема мачты. От шкива на первичном валу вращение передается клиновыми ремнями компрессорной установке. От вторичного вала редуктора 2 вращается трансмиссия 3. На валу трансмиссии насажена звездочка цепной передачи, которая передает движение лебедке. У лебедки 5 две шинно- пневматические муфты, свободно сидящие на подшипниках консольной части валов и предназначенные для включения бурового барабана. Рис. 9.108. Кинематическая схема агрегата А-50У: 1 - коробка отбора мощности, 2 - раздаточный редуктор, 3 - трансмиссия, 4 промывочный насос, 5 - лебедка, 6 - ротор, А - промывочный насос, В - гидромотор, С - компрессор, D - гидроротор Буровой барабан имеет две скорости вращения, что в сочетании с двумя скоростями коробки отбора мощности дает четыре скорости. При работе на первой скорости коробки отбора мощности шинно-механическими муфтами лебедки может быть включена первая или третья скорости вращения бурового барабана, при работе коробки отбора мощности на второй скорости – вторая или четвертая. На консольной части вала бурового барабана на подшипники посажена звездочка, соединенная цепью со звездочкой промежуточного вала привода ротора. С помощью зубчатой муфты можно включить либо буровой барабан, либо промежуточной вал. Ротор и промывочный насос имеют две скорости вращения.На консольной части трансмиссионного вала имеется фланец для крепления карданного вала привода промывочного насоса 4. Включение промывочного насоса осуществляется зубчатой муфтой, посаженной на том же консольном конце вала раздаточного редуктора. Агрегат А-50У (выпускался с 1978 по 1987 г.), с 1987 г. заменен агрегатом А-50М с повышенной грузоподъемностью до 60 т и более высокими скоростями подъема талевого блока. В настоящее время отечественной промышленностью освоен выпуск расширенной номенклатуры агрегатов для капитального ремонта и освоения скважин типа УПА-50, АР-32/40М, АР-60, АКИ-80, КОРО1-80, А60/80, А60/80М1, АРБ100. Установка УПА-50 (рис. 9.109) предназначена для выполнения спуско-подъемных операций при ремонте и освоении нефтяных и газовых скважин глубиной до 3500 м, не оборудованных стационарными вышечными сооружениями, а также для проведения работ по промывке скважин, ликвидации аварий, разбуриванию цементных пробок, монтажу-демонтажу устьевого оборудования. Установка - самоходная; смонтирована на шасси автомобиля КрАЗ250. Состоит из следующих основных узлов: подъемной лебедки, установленной на специальной раме, вышечного сооружения с талевой системой и системой механизации, задней опоры, трансмиссии и монтажной базы. Техническая характеристика в таблице 9.31. Отличительные особенности установки: моноблочная конструкция мачты, что позволяет работать как с вертикальным размещением труб, так и с укладкой их на мостки; возможность совмещения элементов спуско- подъемных операций, что сокращает продолжительность ремонта в целом; относительно высокий уровень механизации как основных, так и вспомогательных операций в процессе ремонта. Рис. 9.109. Подъемная установка УПА-50: 1 - шасси автомобиля, 2 - распределительный шкаф, 3 цилиндрический редуктор, 4 - топливный бак, 5 - конический редуктор, 6 лебедка, 7 - рабочая площадка, 8 - задняя опор, 9 - мачта, 10 - балкон, 11 талевый блок, 12 - кронблок Лебедка – однобарабанная двухскоростная с цепными приводами оснащена двумя дисковыми фрикционными муфтами пневматического действия, тормозными шкивами, симметрично размещенными на концах барабанного вала, а также винтовым механизмом противозатаскивателя. Талевая система - с четырехшкивным кронблоком с перекрещивающимися осями и раздвоенным талевым блоком с поперечным расположением среднего шкива. Таблица 9.31 Техническая характеристика установки УПА-50: Лебедка Наибольшее тяговое усилие каната на барабан лебедки, кН 122 Размеры бочки барабана (диаметр х длина), мм. 442х900 Диаметр реборд барабана, мм 1100 Емкость барабана, м 300 Тормозной шкив, диаметр, мм 1060 Тормозная лента, ширина колодок, мм 230 Ротор Статическая нагрузка на стол ротора, кН 800 Момент силы на столе ротора, Нм 12320 Проходное отверстие стола ротора, мм 142 -1 Частота вращения, с 1.4 Вышка Высота от земли до оси кронблока, м 29,4 Длина свечи поднимаемой колонны труб, м 16-21 Оснастка талевой системы 4х5 (восьмиструнная) Диаметр каната, мм 25 Диаметр шкива по дну желоба, мм 514 Высота расположения балкона верхнего рабочего м . 15 Емкость магазинов для насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм, м 4000 Привод установки Тяговый двигатель (дизельный трактора K-701M) ЯM3-8423 Мощность привода, кВт 224 Вспомогательная лебедка Допускаемая нагрузка на крюке полиспаста, кН 20 Количество лебедок 2 Габаритные размеры установки (в транспортном положении), мм 19050х4075х5030 Масса установки (в транспортном положении), кг 24500 Мачта - моноблочная. На ней размещены устройства комплексной механизации спуско-подъемных операций с вертикальным размещением труб. Из конструкции мачты исключена верхняя (вторая) секция, что существенно снизило ее массу и исключило необходимость в механизмах, связанных с выдвижением и креплением мачты. Задняя опора установки представляет собой двухопорную конструкцию с телескопическими гидравлическими домкратами. Домкраты имеют подпятники с винтовой нарезкой для контакта и крепления с фундаментом. Привод лебедки, насоса, ротора и других механизмов осуществляется от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности, установленную на раздаточной коробке, и цилиндрический и конический редукторы. Стол ротора приводится во вращение от конического редуктора через карданные и промежуточный валы. Приводной вал промывочного насоса получает вращение от ведомого колеса конического редуктора через соединительную муфту и карданный вал. Управление навесным оборудованием и механизмами - с пульта, размещенного на рабочей площадке и задней опоре установки. Отечественной промышленностью освоен выпуск агрегатов для капитального ремонта и освоения скважин. Установки подъемные УПА-60А, УПА-60/80 производства ОАО «Машиностроительный завод» г. Санк- Петербург [9.15] предназначены для проведения спуско-подъемных операций при освоении и подземном ремонте скважин, проведения работ по промывке песчаных пробок, глушению скважин, фрезерованию и разбуриванию цементных стаканов. Установка грузоподъемностью 60 т, смонтированная на шасси автомобиля КрАЗ-65101 или КрАЗ-65053, (однобарабанную с цепным шиннопневматическими приводом муфтами включают в себя: лебедку двухленточным включения тормозом барабана), и вышку (телескопическую двухсекционную высотой 22 м), гидроротор (с проходным отверстием стола 142 мм), для свинчивания-развинчивания труб и проведения буровых операций, гидросистему и систему управления, трансмиссию и механизмы для привода ротора и промывочного насоса. Привод навесного оборудования от тягового двигателя автомобиля. Отбираемая навесным оборудованием мощность 132,2 кВт, полная масса 24300 кг. Установка УПА-60/80 оснащена оборудованием но имеет грузоподъемность 80 т. аналогичным навесным В ОАО «Кунгурский машиностроительный завод» г. Кунгур [9.11] налажено производство агрегатов для подземного ремонта скважин с условным обозначением АР 32/40М, АР60, АР60/80, АР60/80М1. Агрегат АР32/40М монтируется на шасси автомобиля Урал-4320 или КрАЗ-63221. Установка включает: односекционная высотой 17,7 м или двухсекционная вышка (мачта) высотой 19,4 м с открытой передней гранью, оснащенная талевой системой грузоподъемность 32 т или оснасткой 3 2 обеспечивающая 3  4 грузоподъемность 40 т; лебедка однобарабанная с пневматической дисковой фрикционной муфтой с одношкивным тормозом; манифольд (стояк с буровым рукавом) с проходным сечение 76 мм на рабочее давление19,6 МПа; карданный привод бурового ротора; трансмиссия механическая с двухступенчатой раздаточной коробкой и пятиступенчатой коробкой передач; гидродомкраты (аутригеры) двухстороннего действия; гидрораскрепитель с тяговым усилием 5,5 т; вспомогательная гидроприводная лебедка. Привод навесного оборудования от тягового двигателя с отбираемой мощностью 169 кВт. Масса установки в транспортном положении 22000 кг.[9.11]. Комплектующее оборудование: приустьевая рабочая площадка; гидроротор-ключ с клиновой подвеской диаметром проходного сечения 142 мм максимальным крутящим моментом 459 кгс·м; вертлюг с диаметром проходного сечения 60 мм грузоподъемностью 40 т; буровой ротор с карданным приводом типа Р-250 или Р-410 соответственно с максимальным крутящим моментом 1000 и 1200 кгс·м; насосный блок с насосом типа НБ125 с приводной мощностью 77,2 кВт, производительностью 18 л/с и давлением 15,8 МПа; барабан перепуска талевого каната канатоемкостью 200 м. Агрегат АР60 грузоподъемностью 60 тс монтируется на шасси полноприводного автомобиля КрАЗ-63221.[9.11] Допускаемая нагрузка на крюке без установки оттяжек на грунт 40 т. В состав установки входят: вышка телескопическая двухсекционная высотой 22,6 м с талевой оснасткой 3  4, диаметром каната 25 мм; балкон верхового рабочего емкостью 280 труб диаметром 89 мм; лебедка одно или двухбарабанная, с дисковыми пневматическими муфтами и двухшкивным ленточным тормозом; вспомогательная гидроприводная лебедка; гидросакркпитель резьбовых соединений; манифольд (стояк с буровым рукавом); гидросистема, пневмосистема, освещение. Привод навесного оборудования от тягового двигателя с отбираемой мощностью 243 кВт, масса в транспортном положении 32000 кг. Комплектующее оборудование аналогичное агрегату АР32/40М за исключением прицепа с насосным блоком. Агрегат А60/80 грузоподъемностью 80 т монтируется на полноприводном шасси Брянского автомобильного завода БАЗ-690902 с двигателем мощностью 243 кВт или на шасси КрАЗ-63221 мощностью 294 кВт. Навесное оборудование аналогичное агрегату АР60, а в комплектующем оборудовании отсутствует прицеп с насосным блоком [9.11]. Комплекс оборудования КОРО1-80 (рис. 9.110) предназначен для проведения спуско-подъемных операций с насосно-компрессорными и бурильными трубами, фрезерования и райберования при ловильных работах, нагнетания технологических жидкостей в скважины в процессе их освоения и капитального ремонта, расположенные в умеренных и холодных макроклиматических районах.Техническая характеристика в таблице 9.32 [9.2]. Комплекс состоит из самоходной подъемной установки на шасси автомобиля высокой проходимости МАЗ-537 рабочей площадки, мостков, насосного и передвижных блоков: блока, противовыбросового оборудования, дизель-генераторной станции и инструментальной тележки. Подъемная установка включает: лебедку, вышку с талевой системой, трансмиссии, гидросистемы и системы управления. Установка оснащена системой механизации вертикальной установки труб с частичным совмещением операций с верхним рабочим. Система управления установкой преимущественно дистанционная, с использованием электропневмо- и гидравлических средств. Рис. 9.110. Комплекс оборудования КОРО1-80: 1 - автомобиль МАЗ-537, 2 - вспомогательная силовая установка, 3 – лебедка, 4 - гидроцилиндры подъема вышки, 5 - вышка, 6 - балкон верхнего рабочего, 7 - талевый блок, 8 - рабочая площадка, 9 - стволовая часть противовыбросового оборудования, 10 - приемные мостки, 11 - пульт управления противовыбросовым оборудованием, 12 - дизельная передвижная электростанция, 13 - насосный блок, 14 - инструментальная тележка Вышка – телескопическая двухсекционная ферменной конструкции с открытой передней гранью. Вышка поднимается двумя гидравлическими домкратами. Верхняя секция выдвигается специальной лебедкой с гидроприводом через канатно-блочную систему. Балкон верхнего рабочего, шарнирно закрепленный на третьем поясе верхней секции, с помощью полиспастной системы может поворачиваться вокруг шарнирного крепления одновременно с выдвижением верхней секции в рабочую позицию. Кронблок – пятишкивный, с тремя перекрещивающимися осями. Талевой блок – раздвоенный четырехшкивный. К талевому блоку подвешивается трехрогий крюк со штропами для укладки труб на мостки или специальный элеватор при спуско-подъемных операциях с размещением труб вертикально за палец». Лебедка – однобарабанная. К ребордам бочки барабана приварены цапфы вала, установленные на двух сферических роликовых подшипниках, размешенных в станине. Лебедка имеет тормоза двух типов: механический и электромагнитный порошковый. Механический тормоз размещение одного конца барабанного вала. Со стороны приводной шестерни-колеса консольно расположен ротор электромагнитного порошкового тормоза. Фрикционная муфта лебедки – однодисковая пневматическая; размещена консольно на трансмиссионном валу. Второй конец трансмиссионного вала с помощью карданного механизма выведен из станины для привода насоса, который закачивает жидкость в скважину. Лебедка оснащена механизмами противозатаскивания талевого блока и пневмоостановок вращения барабана. Привод лебедки – от двигателя автомобиля через его раздаточную коробку, коробку отбора мощности, карданный вал, раздаточную коробку установки, конический редуктор, трансмиссионный вал и цилиндрическую передачу на вал барабана лебедки. От трансмиссионного вала мощность отбирается для привода насоса, а от раздаточной коробки - на ротор через редуктор и цепные передачи. Привод исполнительных органов в подъемной установке – гидравлический. Гидросистема установки питается от двух гидронасосов. Один насос, установленный на валу раздаточной коробки, питает гидромоторы катушечного вала, механизированного ключа и цилиндра трубодержателя. Второй насос, работающий от индивидуального электромотора через редуктор, приводит в движение гидроцилиндры подъема: вышки, ног задней опоры, гидрораскрепителя и спайдера. Система управления установкой – преимущественно дистанционная с использованием электропневматических и гидравлических средств. Рабочая площадка – на рамном основании, состоит из верхней рамы с настилом из рифленого листа и нижнего основания, сваренного из труб диаметром 168 мм. Рама и основание имеют связку из несущей фермы с восемью опорами. Для повышения устойчивости площадки крайние опоры ее имеют дополнительные аутриггеры, а консольный конец верхней рамы с помощью винтовых шаровых упоров упирается в соответствующие шаровые подушки, предусмотренные на задней опоре вышки. Площадка имеет верхний и боковые проемы. На балках верхнего проема устанавливается и крепится подроторная рама в сборе с ротором. Боковые проемы служат для эвакуации или подвода устьевого оборудования (фонтанной арматуры, превенторного оборудования) при монтажно- демонтажных работах. Для этих целей на крайней передней опоре площадки установлен поворотный кран-балка. Мостки на полозьях, состоят из двух решетчатых пространственных ферм, собранных между собою встык. В середине мостков проходит желоб для труб, выполненных из уголкового проката. Стеллажи для укладки труб изготовлены в виде трехгранных ферм, размещенных сбоку мостков (по три с каждой стороны). Предусмотрены приставные площадки для членов бригады в процессе подачи труб на мостки. Насосный блок БНП-15Гр предназначен для нагнетания в скважину технологических жидкостей в процессе ремонта. Блок смонтирован на прицепе МАЗ-8926 и состоит из гидравлического насоса 15Гр, мерного бака и редуктора привода насоса. Привод насоса осуществляется от двигателя автомобиля через выводной конец трансмиссивного вала и карданный вал. Для устойчивости блока в процессе работы насоса прицеп оснащен четырьмя винтовыми домкратами. Блок противовыбросового оборудования ОП1а-180Х35 предназначен для герметизации устья скважины при капитальном ремонте. Блок состоит из комплекта оборудования, собранного по типовой схеме 1а (двух плашечных превенторов ПП-180Х35 с двумя линиями манифольда МПБ2-80Х350 и одной крестовиной), комплекта установки гидравлического управления ГУП100Бр-1 со вспомогательным пультом и комплекта установки ручного управления. Дизельная передвижная электростанция типа ЭСД-100-Т/400-А PK-VI, смонтированная на двухосном прицепе, предназначена для автономного питания потребителей электроэнергии как отдельных частей комплекса – электропорошкового тормоза, системы освещения, системы охлаждения тормозов, электродвигателя гидронасоса, так и другого оборудования, используемого в отдельных технологических процессах ремонта скважин – глиномешалки, вибросита, культбудки и др. Таблица 9.32 Технические характеристики оборудования КОРО1-80: Подъемная установка Грузоподъемность, т Диапазон скоростей подъема крюка, м/с Лебедка Размеры бочки барабана (диаметр х длина), мм Тормозные шкивы диаметр, мм Тормозные ленты ширина колодок, мм Вышка Высота вышки от земли до оси кронблока, м Расстояние от оси ног задней опоры до оси скважины, м Оснастка талевой системы 80 0,23—1,33 490х750 120 230 30 1,5 5х4 (восьмиструнная) Диаметр талевого каната, мм 25 Наибольшая длина свечи поднимаемой колонны труб, 16-20 Вместимость магазинов полатей для бурильных труб диаметром 73 мм (при длине свечи 18 м), м 4000 Привод установки Тяговый двигатель автомобиля Дизель Д12-25А Мощность привода, кВт 425 Габаритные размеры подъемной установки (в транспортном положении), мм 17200х3700х4700 Масса подъемной установки (в транспортном положении), кг 51700 Насосный блок Тип насоса 15Гр Полезная мощность, кВт 169 Наибольшее давление, МПа 40 3 Наибольшая идеальная подача, дм /с 16 Блок противовыбросового оборудования Условный проход стволовой части, мм 180 Рабочее давление, МПа 35 Условный диаметр уплотняемых труб, мм 33—127 Инструментальная тележка предназначена для перевозки вспомогательного оборудования и комплекта инструмента, применяемого в процессе ремонта. В качестве тележки используется автомобильный прицеп МАЗ-8926 грузоподъемностью 8 т. На тележке размещено также оборудование для охлаждения тормозной системы лебедки. Привод лебедки, ротора и других механизмов осуществляется от тягового двигателя монтажной базы – автомобиля МАЗ-537 через коробку отбора мощности, карданный вал и раздаточный редуктор. Инструментальная тележка предназначена для перевозки вспомогательного оборудования и комплекта инструмента, применяемого в процессе ремонта. В качестве тележки используется автомобильный прицеп МАЗ-8926 грузоподъемностью 8 т. На тележке размещено также оборудование для охлаждения тормозной системы лебедки. Привод лебедки, ротора и других механизмов осуществляется от тягового двигателя монтажной базы – автомобиля МАЗ-537 через коробку отбора мощности, карданный вал и раздаточный редуктор. Агрегат ремонтно-буровой АРБ100 предназначен для бурения ротором и забойными двигателями, освоения, ремонта и восстановления нефтяных и газовых скважин глубиной до 5000м. Агрегат состоит из блоков: - подъемный блок на полноприводном шасси высокой проходимости БАЗ69096 или КЗКТ-8014; блока бурового основания и приемных мостков на трехосном прицепе ОЗТП-84703В. Грузоподъемность агрегата – 100 т, мощность приводного двигателя 330 кВт [9.11]. Вышка телескопическая, двухсекционная с открытой передней гранью высотой 30 м, оснащенная талевым канатом диаметром 25,5 мм, оснасткой 4 х 5.и полатями верхового рабочего с емкостью магазина для труб бурильных до 2400 м и труб НКТ- 5000м. Агрегат оснащен лебедками: буровой с тяговым усилием 14 т, тартальной с тяговым усилием 7 т и вспомогательной гидроприводной лебедкой с тяговым усилием 3 т, гидрораскрепителем с развиваемым усилием 5 т, манифольдом (стояк с буровым рукавом) с проходным сечением 76 мм на рабочее давление 20 МПа. Масса в транспортном положении 48000кг, габаритные размеры подъемного блока 20000 х 3250 х 4500 мм. Комплектующее оборудование: буровой ротор РУП560 проходным отверстием 560 мм и механическим или гидравлическим приводом, допустимой нагрузки на стол 100 т, максимальным крутящим моментом 1600 ( гидравлический привод) и 2000 кгс  м (механический привод) с соответствующей частотой вращения 100 и 150 об/мин; вертлюг буровой ВБ100 с диаметром проходного сечения 75 мм, допускаемой нагрузкой 100т с допустимой частотой вращения ствола 360 об/мин; блок бурового основания и мостков с высотой от земли до подроторных балок 4500 мм, допускаемой нагрузкой 100 т. Передвижные агрегаты на базе трактора Установка АКИ-80 на шасси колесного трактора (рис. 9.111 и 9.112) предназначена для выполнения спуско-подъемных операций при ремонте и освоении нефтяных и газовых скважин глубиной до 5000 м, не оборудованных стационарными вышечными сооружениями, а также для проведения работ по промывке скважин, ликвидации аварий, разбуриванию цементных пробок, монтажу-демонтажу устьевого оборудования. Рис. 9.111. Подъемная установка АКИ-80 в рабочем положении: 1 - трактор к-701м, 2 - лебедка, 3 - задняя опора, 4 - домкрат подъема вышки, 5 - вышка, 6 - кронблок, 7 - трубодержатель, 8 - центратор, 9 - балкон верхнего рабочего, 10 - талевый блок, 11 - элеватор, 12 - рабочая площадка, 13 - ключ кпр-12, 14 - ротор (спайдер) Отличительными особенностями установки являются: специальная монтажная база высокой проходимости, созданная путем модернизации шасси трактора К-701М (удлинением рамы с применением двухосной тележки) под монтаж навесного оборудовании; оснащение системой механизации с установкой свечей (труб) за «палец», обеспечивающей совмещение элементов спуско-подъемных операций; использование в трансмиссии гидравлической коробки скоростей, необходимой в условиях дискретных режимов спуско-подъемных операций [9.10]. Рис. 9.112. Подъемная установка АКИ-80 в транспортном положении: Установка - самоходная; смонтирована на модернизированном шасси трактора K-701M. Состоит из следующих основных узлов: подъемной лебедки, вышечного сооружения с системой механизации и монтажной базы с трансмиссией. Лебедка – однобарабанная сварной конструкции с резьбовой нарезкой на бочке барабана для укладки каната. На валу лебедки с одной стороны консольно сидят дисковая фрикционная муфта пневматического действия и колесо привода лебедки, а с другой – колесо привода гидродинамического тормоза. Тормозная система лебедки состоит из механического двухленточного тормоза с колодками и гидродинамического тормоза типа ТСМ:22. Вышка - телескопическая двухсекционная ферменной конструкции с открытой передней гранью. Задняя опора - пространственная ферма; является продолжением конструкции ног вышки. Опорные ноги установки состоят из шести гидродомкратов (двух передних, двух средних и двух задних). Подъем и выдвижение верхней секции производятся с помощью гидродомкрата. Балкон верхнего рабочего шарнирно закреплен у первого пояса верхней секции. Талевая система оснасткой 5  4. Кронблок - пятишкивный, с тремя перекрещивающимися осями. Талевый блок - раздвоенный четырехшкивный; к нему подвешивается трехрогий крюк со штропами для укладки труб на мостки или специальный элеватор для спуско-подъемных операций с размещением труб вертикально за «палец». Для этого вышка оснащена системой механизации спуска, обеспечивающей совмещение по времени спуска и подъема со свинчиванием-отвинчиванием труб. Привод технологического оборудования осуществляется от коробки скоростей (рис. 9.113) через карданный вал 2, конический редуктор 3, цепной привод 10 и дисковую фрикционную муфту 11. Привод гидродинамического тормоза 7 - так же от цепного привода 8, размещенного на конце барабанного вала 9, через фрикционную муфту 6. Движение на ротор 15 передается от ведущего вала конического редуктора 3. Ограничительную фрикционную муфту 4, цилиндрический редуктор 5 карданных и промежуточных валов 12, цеп ной редуктор 13 и карданный вал 14. Рис. 9.113. Кинематическая схема установки АКИ-80: 1 - коробка скоростей «Аллиссон», 2 и 14 - карданные валы, 3 - конический редуктор, 4 - фрикционная муфта, 5 - цилиндрический редуктор, 6 - фрикционная муфта гидродинамического тормоза, 7 - гидродинамический тормоз, 8 - цепной редуктор, 9 - барабанный вал, 10 - цепной привод, 11 - дисковая фрикционная муфта, 12 - карданные и промежуточные валы, 13 - цепной редуктор привода ротора, 15 - ротор Гидросистема установки, питающаяся от насоса, установленного на коробке скоростей, приводит в действие: шесть гидроцилиндров опорных домкратов, гидроцилиндр подъема вышки, гидроцилиндр выдвижения верхней секции вышки, гидроцилиндр раскрепления труб, гидромотор лебедки трубодержателя, гидромотор вспомогательной лебедки, а также гидромотор ключа для свинчивания-развинчивания труб. Таблица 9.33 Технические характеристики установки АКИ-80 Лебедка Наибольшее тяговое усилие каната на барабан лебедки, кН Размеры бочки барабана (диаметрXдлина), мм. Диаметр реборд барабана, мм Емкость барабана, м Тормозной шкив, диаметр, мм Тормозная лента, ширина колодок, мм Ротор Статическая нагрузка на стол ротора, кН Момент силы на столе ротора, Нхм Проходное отверстие стола ротора, мм Частота вращения, с-1 Вышка Высота от земли до оси кронблока, м Длина свечи поднимаемой колонны труб, м Оснастка талевой системы Диаметр каната, мм Диаметр шкива по дну желоба, мм Высота расположения балкона верхнего рабочего м . Емкость магазинов для насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм, м Привод установки Тяговый двигатель (дизельный трактора K-701M) Мощность привода, кВт Вспомогательная лебедка Допускаемая нагрузка на крюке полиспаста, кН Количество лебедок Габаритные размеры установки (в транспортном положении), мм Масса установки (в транспортном положении), кг 122 442х900 1100 300 1060 230 800 12320 142 1.4 29,4 16-21 4х5 (восьмиструнная) 25 514 15 4000 ЯM3-8423 224 30 2 19050х4075х5030 24500 Пневмосистема установки предназначена для дистанционного управления и привода исполнительных органов: устройства управления включением скоростей, фрикционных муфт подъемной лебедки и ротора, механизма управления гидродинамическим тормозом, ограничителя подъема талевого блока, системы аварийного отключения лебедки, а также систем воздушного охлаждения тормоза. Питание указанных систем – от пневмостемы трактора К-701М. Управление установкой сосредоточено в трех местах: на панели в задней части монтажной рамы и на пульте бурильщика. Оборудование для капитального ремонта скважин с использованием непрерывной колонны труб . Трубы непрерывные гибкие Использование колонна непрерывных (гибких) труб (КНТ), наматываемых на барабан подъемного агрегата, вместо проведения традиционных операций свинчивания-отвинчивания резьбовых соединений труб НКТ, обеспечивает повышение эффективности процессов подземного ремонта и бурения скважин. Преимуществами проведения такой спуско-подъемных технологии операций являются: - безопасность с гибкой трубой, за счет исключения резьбовых соединений и отсутствие операций по перемещению труб НКТ на мостки и обратно;- сокращение времени спуска и подъема внутрискважинного оборудования на заданную глубину; - возможность выполнения работ в скважинах без их предварительного глушения; обеспечение герметичности устья скважины и обеспечение циркуляции технологической жидкости на всех этапах внутрискважинных операций; улучшение условий труда бригадам подземного ремонта скважин. Однако использование гибких труб требует создания специальной длинномерной гибкой трубы высокой циклической прочности и агрегатов для выполнения технологических операций с гибкой трубой. Основными параметрами КНТ являются диаметр и длина колонны гибких труб. В таблице 9.34 приведены значения диаметров КНТ в зависимости от максимального давления при [  ]=0,8  Ò = 400 МПа[68] и от глубины подвески [9.7]. Гибкие трубы изготавливают из малоуглеродистой, низколегированной и нержавеющей сталей. Малоуглеродистая сталь, например А-66 типа 4 имеет предел текучести 480 МПа, предел прочности при растяжении 550 МПа, удлинение при разрушении 30%. Небольшое количество труб изготавливают из сплавов титана. Прочность труб из низколегированных сталей выше прочности малоуглеродистых на 40% (предел текучести 690-760 МПа) при сохранении пластичных свойств [68]. Они имеет высокую прочность при статических и циклических нагрузках. Таблица 9.34 Диаметры КНТ в зависимости от глубины подвески и давления Недостатком их является снижение предела текучести до 550 МПа, при выполнении сварочных работ. Для изготовления непрерывных труб из изготовлении непрерывных характеристики труб нержавеющей позволило стали улучшить используется прочностные сталь 08Х18Н9Т. Использование титана и его сплавов при повысить надежность и исключит продольный шов при изготовлении. Прочностные свойства труб из сплава титана представлены в таблице. 9.35 Таблица 9.35 Прочностные свойства труб из сплава титана Характеристики гибких труб из стали 08Х18Н9Т (ГОСТ5632-72) по технологии производства отечественной фирмой АО «Филит» г. Москва представлены в таблице 9.36 [9.17]. Таблица 9.36 Характеристики гибких труб из стали 08Х18Н9Т Прочностные технологии характеристики АО «УралНИИТП» в представлены в таблице 9.37. сварных длинномерных соответствии труб по с ТУ 14-3-1470-86 Таблица 9.37 Прочностные характеристики сварных длинномерных труб Гибкие трубы, как и трубы НКТ, нормализованы по наружному диаметру и толщине стенки. Параметры гибких труб отечественного производства из стали 20 и 10ГМФ представлены в таблице 9.38 Параметры гибких труб производства США и Канады представлены в таблице 9.39 [9.17]. Таблица 9.38 Характеристики гибких труб отечественного производства Условный 20 25 26 33 42 48 60 73 Диаметр, мм Диаметр 20 25 26,8 33,5 42,3 48 60 73 наружный, мм Толщина стенки, 2;2,5;2,8 2,5; 3; 2,8; 3,2 2,8; 3,2 3,3 3; 3,5 3,5; 4 3,5;4 мм Испытательное давление, МПа для стали: 20 56 56 60 45 40 32 30 24 10ГМФ 90 90 95 83 64 53 48 38 Таблица 9.39 Характеристики гибких труб производства США и Канады Диаметр 22,2 наружный, мм Толщина стенки, 2,2 мм Масса 1 м, кг 1,09 Испытательное давление, МПа 73,2 Допускаемое растягивающее усилие, кН 65,5 25,4 31,8 38,1 44,5 50,8 60,3 1,7-2,8 1,9-4 2,4-4 2,8-4 2,8-4 3,3- 4 1,02- 1,4- 2,12- 2,84- 3,2-4,6 4,5-5,5 1,54 2,73 3,33 3,95 48,6- 43,9- 46,8- 45,9- 40,2- 38,4- 75,9 91,4 76,2 65,3 57,1 48,1 58,8- 83,4- 127,7- 170,5- 19,6- 26,5- 92,8 162,5 199,3 236,2 27,3 32,8 Агрегаты для работы с колонной непрерывных труб Агрегаты для работы с непрерывной колонной труб (КНТ), представляют собой комплекс оборудования для выполнения следующий технологических операций подземного ремонта: - транспортные операции по доставке оборудования; - спуко-подъемные операции с КНТ; - доставка, подогрев, подготовка технологических жидкостей, применяемых при подземном ремонте скважин; - операции промывки и закачки жидкости в скважину; - операции по восстановлению свойств технологических жидкостей (очистка, дегазация, подогрев). Агрегаты выполняющие соответственно спуско-подъемные подразделяются операции с КНТ; на: подъемные, - промывочные обеспечивающие подачу технологических жидкостей с КНТ и т.п. Агрегаты подъемные для работы с КНТ характеризуются следующими параметрами:- диаметром и длиной колонны труб; - диаметром барабана для хранения труб; - тяговым усилием при подъеме трубы, развиваемым транспортером; - скоростью перемещения трубы транспортером;- транспортной базой (тракторные, автомобильные, прицепные). Агрегаты подъемные для выполнения операций с КНТ, как правило, работают с устьевым скважинным устройством, обеспечивающим принудительный спуск и подъем КНТ. В отечественной технической литературе это устройство называется транспортером, в зарубежной – инжектором или инжекционной головкой. Конструкция транспортера реализуется в двух направлениях: - первое использование специальной пространственной металлоконструкции - опоры, которая удерживает транспортер и опирается на грунт четырьмя опорными плитами; - второе установка транспортера непосредственно на герметизатор устья скважины. Принципиальная схема компоновки оборудования с опорным транспортером представлена на (рис. 9.114) , с устьевым транспортером на (рис. 9.115). Рис. 9.114. Схема установки агрегата опорным транспортером: 1- кабина водителя; 2- бак гидросистемы; 3- барабан с КНТ; 4укладчик КНТ; 5- колонна гибких труб; 6- направляющая дуга; 7- монтажное устройство; 8- транспортер; 9- опора транспортера; 10- герметизатор устья; 11- арматура устья скважины; 12- рама агрегата; 13- емкость технологической жидкости; 14 – опора кабины оператора (кабина не показана) Рис. 9.115. Схема установки агрегата с устьевым транспортером: 1- кабина оператора; 2- барабан с КНТ; 3- укладчик КНТ; 4- колонна гибких труб; 5- механизм установки транспортера в рабочее положение; 6- направляющая дуга; 7- транспортер; 8- герметизатор устья; 9- превентор: 10 – арматура устья скважины; 11- устье скважины;12- шасси; 13- рама агрегата. Преимуществом опорного транспортера является в полной разгрузке устья скважины от поперечных усилий, возникающих при монтаже-демонтаже оборудования и действии агрегата, что исключает появление изгибающих моментов на элементы устьевого оборудования. Недостаток необходимость монтажа и закрепление опоры транспортера на фундаменте и использование канатных оттяжек [9.7]. В схеме устьевого транспортера монтаж-демонтаж осуществляется с помощью манипулятора, к которому жестко крепиться транспортер. При работе агрегата штоки гидроцилиндров, перемещающих элементы манипулятора, фиксируются, что обеспечивает жесткую связь транспортера с агрегатом. Преимуществом устьевого транспортера является комплексное использование манипулятора, упрощение монтажа оборудования на устье скважины. К недостаткам следует отнести; - возникновение поперечных сил, воздействующих на устье при монтаже и работе агрегата; - низкая жесткость манипулятора; - загрузка устья скважины весом транспортера и весом КНТ. В состав навесного оборудования в подъемных агрегатах для работы с КНТ входит барабан с КНТ, установленный в средней части шасси, а в кормовой части –транспортер и манипулятор - устройство для монтажа-демонтажа. В рабочем положении на скважине, установлены два гидравлических домкрата. В качестве привода навесного оборудования и гидропривода используется двигатель транспортной базы. Кабина работы оператора может быть расположена за кабиной водителя (рис. 9.116 «а»), на корме агрегата (рис. 9.116 «б»), между барабаном для КНТ и транспортером (рис. 9.116 «в»). Рис. 9.116. Виды компоновок агрегатов на шасси автомобиля: а – кабина оператора за кабиной водителя; б- на корме агрегата; в- между барабаном КНТ и трансформатором 1- кабина водителя; 2- кабина оператора; 3- барабан с КНТ; 4- укладчик трубы; 5- транспортер; 6- механизм установки транспортера в рабочее положение Транспортер или инжектор является устройством, обеспечивающим перемещение гибких труб вверх и вниз в заданном диапазоне скоростей, без проскальзывания рабочих элементов и повреждения наружной поверхности труб и ее геометрии. Наибольшее распространение получили транспортеры с одной и двумя тяговыми цепями, снабженные плашками, воздействующими на наружную поверхность гибкой трубы. Прижатие плашек к гибкой трубе обеспечивается гидравлическими домкратами. Схема транспортера с двумя цепями представлена на (рис.9.117 «а»). На корпусе 1 с двух сторон отгибкой трубы 3 размещены две двухрядные цепи5, состоящие из пластин 14 и втулок 13. Звенья цепи соединены пальцами 15 и плашками 16. Плашки расположены между звеньями цепей, как показано на (рис. 9.117 «б»). Рис. 9.117. Схема транспортера с двумя цепями: а- схема расположения цепей; б- схема расположения плашек; 1- корпус» 2,4- звездочки ведущие; 3- гибкая труба (КНТ); 5- цепь двухрядная; 6- регулятор давления; 7- насосная станция; 8, 9- звездочки направляющие; 10- гидроцилиндры; 11- каретки; 12ролики; 13- втулки; 14- пластины; 15- пальцы;16- плашки; 17- рабочие поверхности; 18- тыльные поверхности Каждая плашка установлена на двух пальцах, которые друг с другом соединены «в замок», в результате этого их тыльные поверхности 18 образуют непрерывную плоскость. Тыльные поверхности плашек взаимодействуют с роликами12, которые по три штуки закреплены в каретках 11. прижимаемые к цепи посредством гидравлических цилиндров 10. Гидроцилиндры управляются регулятором давления 6, к которым рабочая жидкость гидропривода подается от насосной станции 7. Каждая плашка установлена с возможностью углового перемещения порядка 3-50 относительно одного из пальцев цепи. Чем обеспечивается самоустановка рабочей поверхности 17 относительно гибкой трубы 3. Цепи с плашками перекинуты через ведущие звездочки 2,4 и направляющие 8,9. Каждая верхняя звездочка через редуктор соединена с гидравлическим мотором, приводящим ее в действие. Конструкция осей, на которых установлены нижние звездочки 8,9, предусматривает возможность их вертикального перемещения с помощью натяжных гидроцилиндров (на схеме не показаны). Работа транспортера для перемещения гибкой трубы происходит следующим образом. Для создания движения трубы 3 гидроцилиндры 10 прижимают каретки 11 с роликами 12 к тыльной поверхности 18 плашек 16, а они, рабочей поверхностью 17 соприкасаются с поверхностью гибкой трубы 3. Крутящий момент от гидромоторов передается редукторами ведущим звездочкам 2 и 4, которые обеспечивают перемещение цепей 5 и соединенных с ними плашек в нужном направлении. При движении плашек 16 ролики 12 катятся по тыльной поверхности 18. Необходимый закон изменения тягового усилия по длине контакта плашек с трубой устанавливается регуляторами давления 6 и изменениями диаметров гидроцилиндров 10. Гибкая труба или ее часть, не находящаяся в скважине, размещается на барабане (рис. 9.118 ). Барабан представляет собой цилиндрическую обечайку, подкрепленной изнутри ребрами жесткости и снабженной по бокам ребордами. Барабан вращается на валу, установленном на подшипниках качения. Диаметр барабана, в зависимости от диаметра гибкой трубы изменяется от 1,6 до 2 м, ширина барабана от 1,8 до 2,5 м. Закрепление конца гибкой трубы на барабане осуществляется специальными зажимами. Рис. 9.118. Барабан для хранения колонны гибких труб: 1- траверса; 2- катушка намотки КНТ; 3- механизм укладчика; 4подвижная каретка укладчика; 5- стопор катушки; 6- рама; 7фиксатор; 8- привод катушки; 9- трансмиссия; 10- крышка опоры подшипника; 11- привод механизма укладчика Внутренняя полость конца гибкой трубы соединяется через задвижку и обратный клапан с каналом, просверленным в валу барабана. На торце вала устанавливается жидкости от вертлюг, обеспечивающий подачу технологической насосов в полость вала и далее в колонну гибкой трубы. Зажимы для крепления конца трубы, соединительные элементы, задвижку и обратный клапан располагают во внутренней полости бочки барабана. В некоторых конструкция там же размещают и привод барабана – гидромотор и редуктор. Барабан оборудован укладчиком гибкой трубы (рис. 9.119) – устройством, обеспечивающим ровную укладку витков трубы при ее наматывании и разматывании. Конструкция укладчика гибкой трубы на барабане в виде двухзаходного винта, перемещающего каретку по направляющим, представлена на рис.9. Через каретку 5 пропускается гибкая труба, наматываемая на барабан. Винт 6 приводится в действие от вала барабана посредствам цепной передачи, обеспечивая ровную укладку трубы. Ролики каретки, направляющие гибкую трубу, соединяются гибким тросом со счетчиком, регистрирующим глубину ее спуска. Рис. 9.119. Укладчик непрерывной (гибкой) трубы на барабан: 1- реборда барабана; 2- траверса; 3- катушка намотки КНТ; 4- рама; 5- каретка укладчика труб; 6- двухзаходный винт Устьевое оборудование скважины, для проведения работ с КНТ требует установки дополнительных устройств, обеспечивающих выполнения работ с соблюдением правил безопасности. К таким устройствам относятся превентор, герметизатор устья скважины, транспортер с направляющей дугой и его основание. Эти устройства монтируются на устьевую арматуру, используемую при заданном способе эксплуатации. Для фонтанирующих и нагнетательных скважин это арматура фонтанная, для глубиннонасосных скважин – типовое оборудование устья. На верхний фланец верхней стволовой задвижки (рис. 9.120) монтируется четырехсекционный превентор, а над ним герметизатор, входящие в состав комплекса оборудования для проведении подземного ремонта с КНТ. Назначение превентора – обеспечение безопасности при возникновении нештатных ситуаций при проведении работ. Нештатными ситуациями являются внезапные выбросы и фонтанирование скважины, аварийная потеря работоспособности транспортера и герметизатора. Превентор включает секции: нижнюю герметизирующую 12 (рис. 9.120), - обеспечивающую герметичность полости скважины по всему поперечному сечению и обжатию непрерывной трубы плашками; удерживающую 11 - позволяющую удерживать колонну непрерывной трубы; перерезающую 10 для перерезания трубы; перекрывающую 9. Практическое применение имеют плашечные превентора с механическим или гидравлическим приводом. Предпочтительнее использовать превенторы с гидравлическим приводом, поскольку ручное управление затруднено из за расположения превентора на высоте 1,5-2 м нефтяной скважины, а газовой – на высоте 3-4 м [9.7]. На верхнем фланце верхней секции 9 превентора (рис. 9.120) монтируется герметизатор 8, обеспечивающий изоляцию внутренней полости скважины и колонны непрерывной трубы от внешней среды. При этом в изолирующих полостях могут находиться под давлением 16-20 МПа продукция скважины, технологические жидкости используемые при обработке скважины (растворы кислот, соляной раствор и т.п.). Рис. 9.120. Оборудование устья скважины для проведения работ с КНТ: 1- каретка; 2- гибкие трубы (КНТ); 3- направляющая; 4- крепление КНТ; 5- транспортер (инжектор); 6- полый вал барабана; 7- барабан с КНТ; 8- герметизатор; 9- секция превентора прекрывающая; 10- секция превентора перерезывающая; 11- секция превентора удерживающая; 12секция превентора герметизирующая; 13 – выкид из КНТ; 14- выкид затрубного пространства Герметизатор должен исключать утечки в зазоре между корпусом и поверхностью непрерывной трубы во время ее движения со скоростью до 1 м/с, и обеспечивать пропуск в полость скважины инструментов и приборов, наружный диаметр которых превышает наружный диаметр непрерывной трубы в 1,2-1,5 раза. Основным рабочим узлом герметизатора является уплотнительный элемент, из эластомера, представляющий собой контактное уплотнение, через которое проходит непрерывная труба. Материалом уплотнительного элемента может быть маслобензоизносостойкая резина или полиуретан. В процессе работы уплотнительный элемент может обеспечивать плотное прижатие к поверхности трубы или гарантированный зазор. Сила обжатия трубы уплотнительным элементом определяется давлением рабочей жидкости в гидроцилиндре гидропривода. Конструктивно герметизаор может быть с осевым или радиальным расположением приводного гидроцилиндра. расположением приводного цилиндра Герметизатор надежен и прост, с но осевым имеет значительные осевые габариты и массу. Герметизатор с радиальным расположением гидроцилиндров (рис. 9.121) имеет меньшую массу и осевые размеры. Рис. 9.121. Схема герметизатора устья с радиальным расположением гидроцилиндров: 1- корпус герметизатора; 2- цилиндр; 3- плунжер; 4гибкая труба В такой конструкции усилие прижатия уплотнительного элемента создается несколькими плунжерами гидроцилиндров, установленными в боковой поверхности перпендикулярно к оси трубы. Недостатком конструкции является неравномерное изнашивание уплотнительного элемента, в основном в средней части, при малых рабочих давлениях в гидроцилиндрах, а равномерное прижатие и износ при высоких давлениях порядка 5-6 МПа. Приводные гидроцилиндры должны имеет запас хода, позволяющий сжимать изношенные уплотнительные работоспособности герметизатора. элементы, обеспечивая сохранение