Посібник призначений для вивчення студентами та працівниками, зайнятими у видобуванні нафти та газу технології обслуговування свердловин колонами гнучких труб. Зміст 1 З історії впровадження 12 2 Основні переваги КГТ 13 3 Сфера застосування КГТ 15 Частина 1 ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ РОБОТИ ГНУЧКИМИ ТРУБАМИ 1.1 Склад обладнання для роботи гнучкими трубами 18 1.2 Блок привода 19 1.3 Гідравлічна система 20 1.4 Кабіна управління 22 1.5 Котушка з трубами 23 1.5.1 Радіус барабана 25 1.5.2 Місткість котушки 26 1.5.3 Укладач труб 27 1.5.4 Вертлюг 28 1.5.5 Лічильник довжини труб 30 1.5.6 Система змащування труб 31 1.6 Штовхач 32 1.7 Гідравлічні двигуни 40 1.8 Індикатор ваги 41 1.9 Основа для штовхача 43 1.10 Напрямна арка, або гусак 44 1.11 Противикидне обладнання 46 1.11.1 Сальник-очищувач, або сальник 46 1.11.2 Розрахунковий тиск у свердловині 51 1.11.3 Будова превенторів 51 1.11.4 Глухі плашки превентора 53 1.11.5 Зрізні плашки превентора 54 1.11.6 Утримувальні плашки 56 1.11.7 Трубні плашки 56 1.11.8 Комбіновані превентори 58 1.11.9 Універсальний превентор 59 1.11.10 Акумулятори 60 1.11.11 Лубрикатор-стояк 65 1.11.12 Схеми монтування противикидного обладнання 66 1.11.13 Додаткові вузли противикидного обладнання 70 1.11.14 Вимоги до системи поверхневих трубопроводів 72 1.11.15 Противикидне обладнання для сірководневих свердловин 81 1.12 Правильний станок 81 1.13 Монтування агрегату 82 1.13.1 Планування підготовчих робіт 82 1.13.2 Загальна перевірка перед початком робіт 87 1.13.3 Монтування обладнання на суші 88 1.13.4 Монтування на напівзанурених бурових верстатах 93 1.14 Демонтування установки 96 1.15 Перевірка обладнання 99 1.15.1 Блок живлення та первинний двигун 99 1.15.2 Пульт управління 100 1.15.3 Контур превенторів і сальника-очищувача 101 1.15.4 Контур штовхача 103 1.15.5 Контур котушки й укладача труб 105 1.15.6 Ланцюги штовхача 106 1.15.7 Напрямна арка для труб 106 1.16 Процес опресування обладнання 107 1.16.1 Використання різально-ущільнювального превентора 107 1.16.2 Глухі плашки та лубрикатор 108 1.16.3 Котушка гнучких труб та інструменти, що спускаються 108 1.16.4 Обладнання для цементування 109 1.17 Опресування ПВО 110 1.17.1 Облік опресувань 111 1.17.2 Опресування поверхневих трубопроводів 112 1.17.3 Загальні правила опресування 113 1.18 Безпечна робота крана 114 1.18.1 Налагодження на робочому місці 114 1.18.2 Правила безпечної роботи крана 115 1.18.3 Правила безпеки під час транспортування крана 116 1.19 Загальні правила безпечної експлуатації 116 1.20 Вимоги до обслуговуючого персоналу 117 Додаток А Контрольний лист перевірки обладнання перед початком роботи 118 Додаток Б Контрольний лист монтування обладнання 119 Додаток В Процес опресування поверхневого обладнання і ПВО 121 Додаток Г Процес спуску у свердловину 123 Додаток Д Контрольний лист спуску у свердловину 125 Додаток Е Контрольний лист на завершальні роботи 126 Контрольні питання 127 Частина 2 СВЕРДЛОВИННІ ІНСТРУМЕНТИ 129 2.1 З'єднувачі 130 2.1.1 З'єднувачі вальцьованого типу 130 2.1.2 Клинове, або шліпсове з'єднання 132 2.1.3 Посадочний з'єднувач 134 2.1.4 Комбіновані клинові з'єднувачі з посадочними гвинтами 135 2.1.5 З'єднувачі для важких умов роботи 136 2.1.6 Штифтові з'єднувачі 136 2.1.7 Різьбові з'єднувачі 136 2.1.8 З'єднання для електричного кабелю 137 2.2 Зворотні клапани 138 2.2.1 Кулькові зворотні клапани 138 2.2.2 Подвійний відкидний зворотний клапан 140 2.2.3 Пружинні зворотні клапани 143 2.2.4 Зворотний клапан-пробовідбірник 143 2.2.5 Регульований зворотний клапан 144 2.3 Циркуляційні перевідники 144 2.3.1 Циркуляційний перевідник подвійної дії 144 2.3.2 Багаторазовий промивний перевідник 145 2.4 Роз'єднувачі 145 2.4.1 Механічні роз'єднувачі 146 2.4.2 Гідравлічний роз'єднувач за допомогою кульки 149 2.4.3 Гідравлічний роз'єднувач тиском 150 2.4.4 Спеціальні гідравлічні роз'єднувачі 150 2.4.5 Компонування над вибійним двигуном 152 2.5 Захоплювачі 153 2.5.1 Механічні захоплювачі 153 2.5.2 Захоплювач із гідравлічним роз'єднанням 154 2.5.3 Гідравлічний захоплювач 154 2.5.4 Гідравлічний ловильний інструмент MARK-ІІ-A і MARK-ІІІ-A 155 2.5.5 Швидкий захоплювач 157 2.6 Гідравлічні труболовки 158 2.6.1 Зовнішня труболовка - овершот 158 2.6.2 Внутрішня труболовка - шліпс 160 2.6.3 Ущільнювач високого тиску 161 2.7 Відхилювачі 161 2.7.1 Шарнірний обертовий відхилювач 161 2.7.2 Гідравлічний інструмент для фіксації 163 2.7.3 Компонування з вибійним двигуном 163 2.8 Центратори 163 2.8.1 Механічний центратор із дугоподібними пружинами 163 2.8.2 Гідравлічний дугоподібний центратор 164 2.9 Локатори кінця труб 165 2.9.1 Механічний локатор кінця труб 165 2.9.2 Гідравлічний локатор кінця труб 166 2.10 Ежекційна шламоловка 166 2.11 Якір верхньої та нижньої дії 167 2.12 Гідравлічні пакери 167 2.13 Гідравлічний пакер для підвіски хвостовика 169 2.14 Клапан для двоступеневого цементування 169 2.15 Пристрій для підвіски гнучких труб 170 2.16 Вибійні двигуни 170 2.16.1 Силова секція 170 2.16.2 Трансмісійна секція 172 2.16.3 Тихохідний вал і секція опори 172 2.16.4 Бурильні молотки 174 2.17 Яси та акселератори (прискорювачі) 174 2.17.1 Яс 174 2.17.2 Ловильний акселератор (прискорювач) 177 2.17.3 Обслуговування ясів і прискорювачів 180 2.18 Інструмент для промивання 181 2.18.1 Промивний інструмент із башмаком, що обертається 182 2.19 Долота і розширювачі 184 2.19.1 Долота та фрезери 184 2.19.2 Розсувні розширювачі 187 2.20 Труборізки 189 2.21 Відхилювачі - уіпстоки 190 2.22 Стопорне шарнірне з'єднання 191 2.23 Підвіски для гнучких труб 191 2.23.1 Різьбові підвіски для гнучких труб 191 2.23.2 Шпилькові та фланцеві підвіски 191 2.23.3 Подвійні підвіски для закінчення свердловин 192 2.24 Інші інструменти 193 2.25 Різі на інструментах 194 Контрольні питання 195 Частина 3 ГНУЧКІ ТРУБИ 3.1 Матеріали для виготовлення труб 197 3.2 Технологія виготовлення труб 198 3.2.1 Термічна обробка 200 3.3 Сталі для колон гнучких труб 200 3.4 Механічні властивості сталей 201 3.5 Зварювання труб 204 3.5.1 Поздовжній шов 204 3.5.2 Косий шов 205 3.5.3 Стиковий шов "труба до труби" 205 3.6 Неруйнівний контроль (NDI) гнучких труб 211 3.7 Механічні випробування труб 214 3.8 Розміри, вага та допуски 215 3.9 Властивості нових гнучких труб 217 3.9.1 Зминальний тиск (круглої труби без осьового навантаження) 217 3.9.2 Розтяжне навантаження на тіло труби 221 3.9.3 Внутрішній тиск, який відповідає межі текучості 221 3.9.4 Руйнівний внутрішній тиск 222 3.9.5 Крутний момент межі текучості й межі міцності 222 3.9.6 Приклад розрахунку труб 223 3.9.7 Геометричні розміри гнучких труб 226 3.9.8 Механічні властивості гнучких труб 228 3.10 Складні способи навантаження труб 237 3.11 Допустимі значення тиску і натягу 247 3.12 Властивості гнучких труб із титанового сплаву 253 3.13 Подвійні концентричні колони 254 3.14 Ступінчасті колони 254 3.15 Колони із плавною зміною товщини стінки 256 3.16 Гнучкі труби для трубопроводів 258 3.16.1 Марки сталі труб для трубопроводів 259 3.16.2 Зовнішнє покриття труб для трубопроводів 260 3.16.3 Хвостовик із гнучких труб із внутрішнім покриттям 262 3.17 Сертифікати і документація на труби 262 3.18 Корозія та розтріскування гнучких труб під впливом навколишнього середовища 264 3.18.1 Атмосферна і місцева корозія 265 3.18.2 Електрохімічна корозія 265 3.18.3 Точкова та боріздкова корозія 266 3.18.4 Сірководневе розтріскування 267 3.18.5 Орієнтоване водневе розтріскування, викликане напруженням 269 3.18.6 Корозійні рідини при роботі ГТ 271 3.18.7 Вплив корозії на надійність ГТ 272 3.18.8 Основні принципи зниження ризику виходу зі строю ГТ у вологому середовищі кислих свердловин 272 3.19 Ерозія труб 274 3.20 Деформація труб 274 3.21 Сили, які діють на гнучкі труби 278 3.21.1 Згинання і стискування гнучких труб 278 3.21.2 Моделювання величини сили у гнучких трубах 280 3.22 Втрати тиску під час промивання 282 3.22.1 Втрати тиску в трубах 282 3.22.2 Втрати тиску в кільцевому просторі 286 3.23 Видовження труб 290 3.23.1 Визначення вільної довжини труб 290 3.24 Втома гнучких труб 291 3.24.1 Тріщини втомлюваності 292 3.24.2 Метод довжини спуску 293 3.24.3 Метод рейсів та дослідне моделювання 293 3.24.4 Теоретичне моделювання 295 3.24.5 Контроль діаметра труб та овальності 299 3.24.6 Хвилястість поверхні 301 3.24.7 Механічні впливи на труби 301 3.24.8 Оцінювання роботоздатності за втомою 301 3.25 Проектування колони гнучких труб 303 3.26 Експлуатація труб 304 Контрольні питання 306 Частина 4 РОБОТА ГНУЧКИМИ ТРУБАМИ 4.1 Загальні правила роботи колонами гнучких труб 307 4.2 Вибір діаметра гнучкої колони 309 4.3 Вибір елементів вибійного компонування 311 4.4 Виклик припливу та газліфтний спосіб експлуатації 312 4.4.1 Зниження рівня рідини 312 4.4.2 Газліфтна експлуатація свердловин 320 4.4.3 Видалення рідини з газових свердловин 341 4.4.4 Експлуатація свердловин через гнучкі труби 346 4.4.5 Досвід застосування газліфта у Північному морі 346 4.5 Видалення твердих частинок різної щільності 348 4.5.1 Причини виносу піску та його попередження 349 4.5.2 Проектування процесу очищення 350 4.5.3 Вимивання піску 354 4.5.4 Швидкість виносу частинок 355 4.5.5 Типи рідини 360 4.5.6 Загальний порядок роботи під час вимивання піску 361 4.5.7 Вимивання піску при низькому пластовому тиску 362 4.5.8 Типи гелів 364 4.5.9 Приготування гелів 366 4.5.10 Видалення твердих частинок газом 368 4.5.11 Приклади розрахунків 368 4.5.12 Приклад виконання операції з використанням порцій гелю та азоту 369 4.5.13 Очищення піною 373 4.5.14 Очищення зворотною циркуляцією 373 4.5.15 Приклади очищення свердловини зворотним промиванням 379 4.5.16 Прихоплення гнучких труб 380 4.5.17 Обладнання для очищення свердловин 382 4.6 Видалення парафінових пробок 384 4.7 Видалення гідратних пробок і розтоплення їх у свердловині 385 4.8 Гідромоніторне промивання 391 4.9 Кислотна обробка через гнучкі труби 392 4.9.1 Промивання кислотою 393 4.9.2 Обробка пласта кислотою через гнучкі труби 394 4.9.3 Приклад обробки пласта кислотою через гнучкі труби 395 4.9.4 Селективна дія на пласт 397 4.10 Цементування 399 4.10.1 Вибір рецептури цементного розчину 400 4.10.2 Температура стовбура свердловини під час цементування 402 4.11 Дослідження цементних розчинів та буферних рідин 403 4.11.1 Визначення водовідділення 403 4.11.2 Визначення стабільності за статичних та динамічних умов 404 4.11.3 Випробування на сумісність буферної й очищувальної рідини 407 4.11.4 Дослідження гідрофільності буферної та очищувальної рідини 408 4.11.5 Інші дослідження буферної та очищувальної рідини 409 4.11.6 Визначення міцності гелю або граничної статичної напруги зсуву 409 4.11.7 Метод дослідження в зменшеному масштабі 410 4.11.8 Способи регулювання міграції газу 417 4.11.9 Додаткові способи регулювання міграції газу 425 4.11.10 Буферні й очищувальні рідини 429 4.12 Спуск і цементування хвостовиків 433 4.12.1 Вибір цементного розчину 434 4.12.2 Додаткові дослідження 434 4.12.3 Утворення твердих відкладів під час буріння 434 4.12.4 Формування відкладів твердих частинок під час цементування 438 4.12.5 Інструменти для цементування свердловин малого діаметра 440 4.13 Установлення цементних мостів 445 4.13.1 Способи встановлення цементних мостів 446 4.13.2 Проектування процесу встановлення цементного моста 447 4.13.3 Ізолювальні матеріали 448 4.13.4 Об'єм цементного розчину 449 4.13.5 Тиск закачування 450 4.13.6 Дослідження цементу 451 4.13.7 Процес розміщення цементу 452 4.13.8 Зворотна циркуляція 456 4.13.9 Обладнання для цементування 457 4.13.10 Спеціальні пристрої 460 4.13.11 Порядок роботи з установлення цементного моста 462 4.14 Цементування під тиском 464 4.14.1 Підготовка свердловини 466 4.14.2 Матеріали 468 4.14.3 Проектування цементного розчину для закачування під тиском 469 4.14.4 Технологія цементування інтервалу перфорації під тиском 469 4.14.5 Приклад цементування під тиском із зворотним змиванням цементу 476 4.14.6 Приклад ізоляції припливу води спеціальним матеріалом 477 4.14.7 Обладнання для цементування під тиском 478 4.14.8 Випробування якості цементування під тиском 479 4.14.9 Очищення свердловини 479 4.14.10 Використання пакерів 480 4.14.11 Аварійні роботи 481 4.15 Ремонт свердловин шляхом спуску хвостовика 482 4.15.1 Ремонт свердловин шляхом ізоляції окремої ділянки 483 4.15.2 Подовження хвостовиків НКТ гнучкими трубами 483 4.16 Розбурювання твердих відкладів у свердловині 485 4.16.1 Компонування для фрезування гнучкими трубами 485 4.16.2 Послідовність операцій під час фрезування 489 4.17 Обрізання НКТ та обсадних колон 494 4.18 Буріння бокового стовбура 498 4.18.1 Приклад фрезування вікна із цементного моста 500 4.18.2 Буріння бокового стовбура з уіпстока 504 4.19 Буріння гнучкими трубами 511 4.20 Буріння на незбалансованому тиску 517 4.20.1 Вибір промивної рідини 519 4.20.2 Вибір свердловини 521 4.20.3 Компонування низу для буріння на незбалансованому тиску гнучкими трубами 525 4.20.4 Типовий порядок роботи 526 4.20.5 Характеристики вибійного двигуна для буріння на незбалансованому тиску 526 4.21 Глушіння свердловин за допомогою гнучких труб 527 4.22 Робота гнучкими трубами при високих тисках 531 4.23 Робота у свердловинах із значним відхиленням 537 4.24 Ремонт багатовибійних свердловин 538 4.25 Геофізичні дослідження 544 4.26 Установлення піскових фільтрів 548 4.26.1 Методи регулювання виносу піску 549 4.26.2 Розклинювальний матеріал і гравій 554 4.26.3 Рідина-носій 555 4.26.4 Вибір фільтра 555 4.26.5 Розширювані фільтри (ESS) 556 4.26.6 Спуск фільтра у свердловину 557 4.27 Ловильні роботи 560 4.27.1 Конструкція ловильної колони 561 4.27.2 Порядок роботи під час ловіння труб 567 4.27.3 Успішність ловильних робіт 567 4.28 Ліквідація свердловини 569 4.29 Використання ГТ у якості трубопроводів 570 4.30 Робота в непередбачуваних та аварійних випадках 571 4.31 Аварії та ускладнення, які мали місце під час роботи гнучкими трубами 583 Контрольні питання 585 Скорочення 586 Використана література 587