Для чего применяется расширитель гидравлический

РАЗДВИЖНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСШИРИТЕЛИ

Раздвижные расширители с приводом от гидравлики цирку­ляционной системы скважины нашли широкое применение в ми­ровой практике, что объясняется преимуществами их конструк­ций. Прежде всего это возможность оперативного приведения инструмента из транспортного в рабочее положение включением, выключением или регулировкой режимов промывки, а следова­тельно, и избирательного расширения скважины в любых интер­валах независимо от их числа и расположения. При этом появ­ляется возможность пропускать глинистые породы и не нараба­тывать естественный раствор, наличие которого приводит к кольматации продуктивного пласта и общему снижению экс­плуатационных параметров скважины.

Раздвижные механические расширители были впервые разра­ботаны в России, а за рубежом в это время отдавали предпочте­ние нераздвижным конструкциям, состоящим из эксцентричных лопастей, фрез, роликов и цепных звеньев, установленных по боковой поверхности бурильной колонны.

Расширитель спускают в заданный интервал и начинают про­мывку скважины. В начальный момент промывки насос прессует пока поршень под действием давления внутри инструмента не опустится и не откроются обводные промывочные каналы в кор­пусе расширителя. При спуске поршня подвижной шток нижним торцом воздействует на породоразрушающие органы, сообщая им вращательный момент. Полное раскрытие лопастей происходит за счет осевой нагрузки инструмента.

После полного раскрытия лопастей режим циркуляции уже не оказывает влияния на их выход и диаметр расширения. После

Окончания работ (при подъеме инструмента) лопасти убираются в корпус. Расширитель приводится в транспортное положение, когда верхние кромки лопастей упираются в башмак обсадной колонны. Поршень и шток в этот момент на них не действуют, так как насос выключен.

Портное положение необходимо его поднимать до упора, что не всегда удобно (например, при поинтервальном расширении).

Гидравлический расширитель Асеева (рис. 4.36) отличается от предыдущей конструкции тем, что для раскрытия породоразру­шающих лопастей, помимо гидравлического усилия, используют

Вес инструмента при опоре долота на забой. Корпус расширителя состоит из двух частей, соединенных между собой левой резьбой, которая не допускает раскручивания верхней части 1 корпуса расширителя при правом вращении инструмента.

Лопасти 7 проворачиваются на круглых пальцах 9 своими от­верстиями эллиптической формы, допускающими передвижение лопастей 7 в направлении, перпендикулярном к оси расширите­ля. Наружные кромки лопастей 7 скошены в сторону, обратную их вращению. Вдоль оси всего расширителя через верхний шток 3, поршень 2 и нижний шток 6 просверлен сплошной канал 10 Для прохождения промывочной жидкости. Площадь сечения верхней части канала 10, начиная от конца верхнего 3 штока до фланца, вдвое больше площади сечения нижней его части. Во фланце просверлено боковое отверстие, диаметр которого равен осевому каналу.

Во время спуска в скважину расширителя его корпус висит на штоке, удерживаемый фланцем. При достижении долотом за­боя штоки с поршнем перемещаются относительна корпуса вниз. Клин на конце нижнего штока входит в пространство между по- родоразрушающими лопастями, выдвигая их в рабочее положе­ние.

После расширения промывку останавливают и инструмент поднимают вверх. Шток с поршнем поднимают относитель­но корпуса расширителя, освобождая породоразрушающие лопа­сти. При подъеме инструмента и контакте лопастей с породой, а затем и с башмаком обсадной колонны они убираются в кор­пус.

Один из принципов создания давления в надпоршневой зоне и удержания за счет этого расширителей в рабочем положении при перемещении корпуса относительно штока вверх использует­ся сейчас для производства расширителей ведущими зарубежны­ми фирмами.

Несколько усовершенствовали конструкцию расширителя Ка­пелюшникова сотрудники Татарского нефтяного НИИ (рис. 4.37). Породоразрушающие лопасти были заменены на шарошеч­ные лапы, а подвижной поршень снабдили пружиной. Расшири­тель состоит из корпуса 5, в котором выполнены сквозные пазы для размещения на осях 6 породоразрушающих органов 7. Внут­ри корпуса 5 имеется сквозной канал, в котором установлен под­вижной поршень 2 с толкателем 3 в нижней части. Поршень подпружинен пружиной 4, а корпус 5 имеет в верхней части пе­реходник 1 для соединения с бурильными трубами.

Расширитель спускают в заданный интервал и фиксируют у верхней границы продуктивного интервала. Включают промывку. Под действием перепада давления на поршне 2 он опускается, сжимая пружину. При перемещении поршня вниз относительно корпуса толкатель воздействует на верхнюю поверхность шаро­шечных лап и передает на них раскрывающий момент. Начинают вращение инструмента и проводят забурку. Расширение осуще­ствляют сверху вниз. При этом осложняется промывка расши­ренного интервала, так как формируемая каверна имеет боль­ший диаметр и выполняет функцию, аналогичную шла­мовой трубе. Разбуренный шлам при недостаточной мощ­ности насосного оборудования и наличии в пласте песка сред­них и крупных фракций оседает в пилот-стволе, предназна­ченном под отстойник. Конструкция низа расширителя, исклю­чающая возможность забойной промывки или подсоединения

Источник

Гидравлические расширители, определение

Гидравлические расширители

переносной аварийно-спасательный инструмент с гидроприводом, предназначенный для расширения узких проемов, подъема и перемещения различных предметов, удержания грузов в фиксированном положении, деформирования и стягивания. Диаметр пережимаемой стальной трубы — 100 мм.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на расширители, являющиеся исполнительными гидроустройствами аварийно-спасательного переносного инструмента с гидроприводом (далее — АПИГ), предназначенные для расширения проемов, перемещения и фиксации плит, блоков, их обломков и т.п., пережимания тонкостенных труб при проведении спасательных, аварийно-восстановительных работ в зонах чрезвычайных ситуаций.

Настоящий стандарт применяется совместно с ГОСТ Р 50983.

Лексическое значение: определение

Общий запас лексики (от греч. Lexikos) — это комплекс всех основных смысловых единиц одного языка. Лексическое значение слова раскрывает общепринятое представление о предмете, свойстве, действии, чувстве, абстрактном явлении, воздействии, событии и тому подобное. Иначе говоря, определяет, что обозначает данное понятие в массовом сознании. Как только неизвестное явление обретает ясность, конкретные признаки, либо возникает осознание объекта, люди присваивают ему название (звуко-буквенную оболочку), а точнее, лексическое значение. После этого оно попадает в словарь определений с трактовкой содержания.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.513-84 Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения

ГОСТ 12.2.040-79 Система стандартов безопасности труда. Гидроприводы объемные и системы смазочные. Общие требования безопасности и конструкции

ГОСТ 12.2.086-83 Система стандартов безопасности труда. Гидроприводы объемные и системы смазочные. Общие требования безопасности к монтажу, испытаниям и эксплуатации

ГОСТ 33-82 Нефтепродукты. Метод определения кинематической вязкости и расчет динамической вязкости

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 17216-71 Промышленная чистота. Классы чистоты жидкостей

ГОСТ Р 8.568-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

ГОСТ Р 50983-96 Инструмент аварийно-спасательный переносной с гидроприводом. Общие технические требования

ОСТ 1 00378-87 Отраслевая система единства измерений. Порядок выбора средств измерения температуры

ОСТ 1 00380-80 Отраслевая система единства измерений. Выбор средств измерений массы, силы, ускорений для контроля технологических процессов производства и проведения измерений

ОСТ 1 00422-81 Отраслевая система единства измерений. Порядок проведения работ по метрологическому обеспечению испытательного оборудования

Словари онлайн бесплатно — открывать для себя новое

Словечек и узкоспециализированных терминов в каждом языке так много, что знать все их интерпретации попросту нереально. В современном мире существует масса тематических справочников, энциклопедий, тезаурусов, глоссариев. Пробежимся по их разновидностям:

3 Определения

В настоящем стандарте применяют следующий термин с соответствующим определением:

расширитель: Исполнительное гидравлическое устройство АПИГ, выполняющее операции перемещения, фиксации и пережимания.

Введение

Одним из основных источников водоснабжения являются гидрогеологические скважины.

В буровых скважинах движение воды осуществляют в прямом (из скважины) направлении. На весь период эксплуатации скважины стенки ее в пределах продуктивного пласта должны быть устойчивыми. Это достигается установкой в скважине фильтра, назначение которого состоит в предохранении стенок скважин от обрушения и в очистке воды, поступающей на дневную поверхность от твердых примесей.

В зависимости от крупности частиц горной породы продуктивного пласта, конструкции фильтров могут применяться от самых простых–трубчатых с перфорацией или каркасно-стержневых, до самых сложных–гравийных.

4.1. Определение параметров эрлифта

Расчетная схема для определения параметров установки показана на рис. 5. Исходные данные для расчета: глубина скважины; высота уровня излива воды над поверхностью земли; глубина статического уровня от уровня излива воды hст; глубина динамического уровня воды от уровня излива hдин; необходимый расход воды для подъема водо-воздушной смеси.

4.2. Определение параметров гидромониторного разрушения пород

Учитывая, что разрушение структурных связей породы происходит в том случае, если создаваемое струей давление на забой превышает критическое для данного типа грунта, в качестве параметров гидромониторного разрушения пород выделены :

Выводы

1. В магистерской работе на основании выполненного анализа и обобщения продуктивности техники и технологии сооружения гравийных фильтров, отмечено, что ограниченность применения таких фильтров при освоении гидрогеологических скважин во многом обусловливается сложностями, возникающими при формировании полостей в прифильтровой зоне скважины, служащей для размещения в ней достаточного объема сортированного гравия, и недостаточной эффективностью очистки скважины от разбуренной породы. Поэтому дальнейшее развитие и совершенствование техники и технологии расширения водоприемного интервала гидрогеологических скважин в местах сооружения гравийного фильтра является важной задачей.

2. Ограниченность технического уровня широкого класса созданных расширителей, с точки зрения их применения для сооружения гравийных фильтров, явилась основной предпосылкой для постановки задачи разработки нового расширителя для формирования каверн в границах нужного интервала скважины с повышенными показателями качества очистки скважины, и адаптированного, прежде всего, для условий, когда разрез скважины сложен песками и неустойчивыми песчано-глинистыми отложениями.

3. Обоснованы параметры и разработан новый гидромониторный расширитель, выполненный на основе технического объединения узлов, реализующих гидромониторное разрушение боковых пород расширяемой полости, и обратную схему циркуляции жидкости в скважине при выносе песчано-глинистых эмульсий на поверхность. При этом сменные гидромониторные насадки могут использоваться в различных по твердости породах при неизменной подаче жидкости силовым наземным насосом.

4. Расчет эрлифта при использовании выбранной колонны с концентричным расположением водоподъемных труб ТБС-70Р и воздухоподающих труб, выполненных на базе ЛБТН-24 для извлечения разрушенной породы из скважины показал, что при глубине динамического уровня до 300 м и глубине скважины до 600 — 700 м можно использовать широко распространенные компрессоры, создающие давление 1 – 1,2 МПа.

5. Повышенные показатели применения разработанного устройства обусловливаются возможностью расширять скважину на различную длину при одновременном обеспечении надежности очистки скважины от выбуренной породы.

Источник

Технологии для расширения стволов скважин

Процесс расширения ствола является распространенной и немаловажной операцией при строительстве скважины.

Процесс расширения ствола является распространенной и немаловажной операцией при строительстве скважины. Эта операция позволяет снижать риски возникновения аварийных ситуаций в процессе крепления стенок, а также позволяет увеличить дебит за счет возможности спуска в скважину максимально доступной колонны обсадных труб.

Развитие технологий бурения и проводки, увеличение глубин залегания углеводородов и необходимость роста производительности скважин придают задаче по увеличению диаметра ствола пробуренной скважины все большую актуальность. Расширители различного типа находят повсеместное применение как при ремонте существующего фонда скважин, например, при ЗБС, так и при освоении шельфовых месторождений, где вопросы повышения эффективности и безопасности приобретают особую важность.

Основные преимущества, которые дает увеличение диаметра скважины:

Для выполнения операций по расширению ствола скважины могут использоваться буровые инструменты, имеющие различные принципы работы. В общем случае все инструменты можно разделить на две крупные группы по признаку возможности изменения рабочего диаметра инструмента в процессе выполнения работ. При таком разделении в одну группу попадут инструменты с фиксированным диаметром инструмента, такие как бицентричные долота и наддолотные эксцентриковые калибраторы, а в другую — инструменты с изменяющимся диаметром рабочих органов, или расширители. Первые имеют рабочий диаметр, ограничиваемый диаметром проходного отверстия обсаженной части скважины, вторые же характеризуются возможностью увеличения диаметра рабочих элементов уже после спуска в скважину. Преимущества и недостатки инструментов обоих типов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнительная характеристика инструментов для расширения ствола скважины

Инструмент с фиксированным диаметром рабочих элементов (бицентричные долота и эксцентриковые калибраторы)

Инструмент с изменяемым диаметром рабочих элементов (расширители)

Простота технологической операции и конструкции оборудования

Возможность увеличения ствола до 25% от исходного диаметра

Более сложная и дорогая конструкция

Не необходимости проведения дополнительных СПО

Желательно проведение расширения пробуренного интервала отдельным рейсом

Возможность расширения всего интервала до требуемой глубины

Сложность работы в наклонных и горизонтальных стволах

Стабильность работы измерительного оборудования (MWD)

Остаётся нерасширенный участок на длину компоновки ниже расширителя

Осложненная работа инструментов измерения в процессе бурения (MWD)

Соосность расширенного ствола с исходным

Необходимость создания и поддержания повышенных давлений при активации шаром

Слабый контроль за направлением при бурении ЗД

Полный контроль за направлением бурения

Несмотря на ощутимый эффект применения расширителей при строительстве скважин, следует помнить, что данная операция сложна и может приводить к прихватам и затяжкам. По данным некоторых специалистов, до 20% всех прихватов происходит именно в процессе расширения ствола скважин.

Успех и качество данной операции во многом зависит от качества и технологичности используемого оборудования, поэтому необходимо особенно тщательно подходить к выбору применяемого инструмента. Экономия на оборудовании может привести к значительным потерям средств как в случае возникновения осложнений при проведении работ по расширению, так и при последующих операциях — спуске обсадной колонны или концевика и цементировании.

На протяжении многих лет достаточно простые конструкции расширителей удовлетворяли потребности нефтяной промышленности. Однако с началом активного применения направленного бурения, значительным увеличением протяженности и усложнением геометрии скважин возникла потребность в использовании современных высокотехнологичных инструментов, отвечающих всем требованиям высокопроизводительного бурения — так началась эра современных расширителей, которые уже успели получить повсеместное распространение.

Наряду с уже хорошо себя зарекомендовавшими инструментами с механическим и гидравлическим принципом активации, появились и инновационные устройства с радиочастотной активаций (RFID). Данный метод, к примеру, позволяет значительно расширить области применения расширителей и снизить стоимость проведения работ, обеспечивая возможность многократной активации и деактивации инструмента в процессе бурения, что позволяет исключить необходимость многократного проведения СПО для расширения различных интервалов в одной скважине.

Первым таким расширителем, активирующимся в скважине с применением метода радиочастотных меток, стал инструмент RipTide TM компании Weatherford, вобравший в себя весь накопленный компанией опыт эффективного конструирования расширителей различных типов. Стоит отметить, что надежность работы и возможность применения различных методов активации бурового расширителя RipTide обеспечивается его конструктивными особенностями (рис. 1).

Рисунок 1. Варианты конструкции расширителя RipTide

Двухкомпонентная конструкция расширителя, состоящая из контроллера и тела расширителя, позволяет адаптировать его компоновку под конкретные задачи. Рабочие характеристики расширителя регулируются такими параметрами, как диаметр тела расширителя, размер резцов, диаметр омывающих насадок, а также метод активации. Более простой способ активации сбрасываемым шаром применим для однократной активации инструмента за один спуск, а применение радиочастотной активации актуально при работе на больших глубинах или при расширении нескольких интервалов за одну СПО.

К преимуществам расширителя RipTide также следует отнести сбалансированность конструкции блока резцов, состоящего из трех разнесенных на 120° режущих головок, что обеспечивает значительное снижение вибрации инструмента в процессе бурения. В свою очередь, резцы, профиль и вооружение которых подбирается для конкретных условий бурения, оснащены высокопрочными премиальными поликристаллическими, или PDC, вставками, характеризующимися высокой ударной прочностью и эрозионной стойкостью (варианты конструкции резцов и поликристаллических вставок приведены на рис.2). А широкое разнообразие типоразмеров расширителя RipTide позволяет выполнять работы по расширению интервалов скважин практически любой конструкции.

Рисунок 2. Варианты конструкции резцов

Конструктивные особенности расширителей RipTide определяют его следующие преимущества:

Расширитель RipTide может эксплуатироваться с роторными и роторными управляемыми системами (РУС), причем как в вертикальных, так и в наклонных скважинах. Совместимость с РУС позволяет использовать инструмент при выполнении работ по наклонно—направленному бурению на протяженных интервалах бурения.

Примером использования расширителя RipTide 8500 с РУС может служить работа, проведенная специалистами Weatherford на месторождении в Восточной Сибири в феврале 2015 года. Она заключалась в бурении скважины с одновременным расширением ее ствола. Решение об установке расширителя в КНБК РУС было принято с целью уменьшения рисков прихватов компоновки в результате подвижек нестабильных пород в процессе бурения. Данное решение было принято как альтернатива использованию дорогостоящего раствора на углеводородной основе (РУО).

При выполнении работ с использованием расширителя RipTide 8500, активируемого шаром, за один рейс было пройдено 458 м в породах Булайской и Бельской свит различной крепости (от 5% до 95%). Бурение под эксплуатационную колонну диаметром 215,9 мм проводилось с последующим расширением ствола до 228,6 мм. В качестве вооружения расширителя применялись блоки резцов для средних пород с PDC вставками размерами 9,5 мм.

В процессе реализации проекта были выбраны следующие режимы:

— расход насосов 2000—2200 л/мин.

При таких показателях средняя скорость бурения превысила 20 м/ч.

Износ вооружения расширителя после его подъёма на поверхность приведён на рисунке 3.

Рисунок 3. Внешний вид расширителя и износ вооружения блока резцов до и после рейса

Относительно невысокая скорость бурения была вызвана значительной неоднородностью пород в указанном интервале, что приводило к возникновению вибраций и вынуждало снижать нагрузки на долото. Несмотря на это, общий результат работы показал хорошие механические характеристики при бурении с одновременным расширением ствола скважины, а также продемонстрировал высокую надёжность и безотказность конструкции расширителя (рис. 4).

Рисунок 4. Сбалансированная конструкция блока резцов

Другим примером эффективного использования расширителей является совместное применение бурового расширителя RipTide и расширяемого хвостовика MetalSkin ® на морской скважине с большим углом отклонения в Мексиканском заливе. Буровой расширитель RipTide серии 6000 размером 6,5 дюймов был применен для проработки и расширения ствола скважины до 7 дюймов на участке длиной 227 м, после чего был успешно установлен 6×7 5/8—дюймовый хвостовик для необсаженных скважин MetalSkin с целью изоляции участка сланцевых пород, набухающих под воздействием воды. Расширяемый хвостовик MetalSkin длиной 277 м был установлен на глубине 2573—2850 м с нахлестом 41 м без цементирования. В результате применения указанных технологий был получен достаточно большой диаметр проходного канала, что позволило оператору преодолеть зону полной потери циркуляции с помощью 5 7/8—дюймового бурового долота. Кроме того, механический барьер также позволил оператору использовать морскую воду вместо бурового раствора на нефтяной основе и успешно достичь проектной глубины.

Конструкция расширителя позволяет подобрать оптимальную компоновку расширителя и выбрать один из предпочтительных методов активации — механический или радиочастотный. К настоящему моменту в базе операций компании Weatherford насчитывается порядка 3000 работ с применением расширителей RipTide, при этом на начало 2015 года свыше 400 работ по всему миру было проведено с применением расширителей RipTide, активируемых радиочастотными датчиками RFID. При этом реализовывались проекты для крупнейших мировых нефтегазовых компаний.

Расширитель RipTide может быть активирован как при помощи традиционного механизма падающего шара, так и с помощью электроники, когда небольшие, но очень прочные датчики RFID внутри бурильной трубы передают информацию на электронный считыватель, расположенный на контроллере инструмента (рис. 5). Модель бурового расширителя RipTide с радиочастотной активацией (RFID) — это первый в отрасли автоматический буровой расширитель.

Рисунок 5. Радиочастотный датчик RFID

В случаях, когда стоимость эксплуатации буровой велика и перед буровыми бригадами стоят задачи минимизации непроизводственного времени, например, при бурении на шельфе, то буровые компании—подрядчики и операторы месторождений все чаще обращают внимание на расширители с возможностью многократной активации и деактивации блоков резцов при бурении без проведения СПО.

Для решения поставленной задачи компанией Weatherford был использован расширитель RipTide с RFID серии 10625, спущенный совместно с РУС, благодаря чему удалось расширить промежуточную часть ствола скважины в интервале 2124—2577 м, пройдя 452,63 м сланцевых пород с пропластками аргеллитов и песчаника и осуществив за один спуск пятикратную активацию инструмента: при наземных испытаниях, ниже башмака диаметром 11 ¾ дюйма, на башмаке для короткой проработки, на проектной глубине и при наземных испытаниях после подъёма. Результатом данной работы для оператора стал успешный и безопасный спуск обсадной колонны диаметром 9 5/8 дюйма до проектной глубины.

В целом, такие технологические решения Weatherford, как бурение с одновременным расширением ствола скважин и возможностью многократной активации инструмента, наряду с приемлемой стоимостью услуг позволяют заказчикам компании находить все новые возможности для оптимизации проектов и сокращения их себестоимости.

Автор: Анатолий Шлапаков, к.т.н., менеджер по аренде высокотехнологичного бурового инструмента, Weatherford Россия

Источник