Для лучшего центрирования обсадных колонн и более качествен­ной цементации затрубного пространства рекомендуется на обсад­ных трубах через 10 – 20 м по длине колонны устанавливать направ­ляющие фонари.

В практике сооружения технологических скважин находят приме­нение два вида соединений металлических обсадных колонн – резь­бовое, муфтовое и с помощью электросварки. Трубы из нержавею­щей стали соединяются в колонну только с помощью сварки. При­менение электродуговой сварки по сравнению с резьбовыми соеди­нениями позволяет уменьшить металлоемкость скважин, упростить их конструкцию, повысить герметичность колонны.

Сварка ОТ над устьем скважины может производить­ся как автоматическими, так и полуавтоматическими сварочными установками. Наиболее широко используются сварочные установки УГОТ-1, в состав которых входят сварочные автоматы А-950 или А-1208, позволяющие осуществлять сварку труб дуговым способом в защитной среде углекислого газа. Полуавтоматическая сварка труб производится двумя полуавтоматами А-537 при одновременном уча­стии двух сварщиков.

Для сварки труб из нержавеющей стали используются электроды марки ЦЛ-11. Перед сваркой на трубах протачиваются фаски под углом 45°.

При оборудовании неглубоких технологических скважин металли­ческими колоннами с целью уменьшения диаметра скважины и об­садных колонн допускается уменьшение диаметра соединительных муфт путем обточки.

При спуске в скважину полиэтиленовых обсадных и эксплуатаци­онных колонн применяют два вида соединений – термоконтактную сварку встык и резьбовое.

Способ сварки полиэтилена основан на том, что при сближении деталей (труб), предварительно нагретых до определенной темпера­туры, между ними образуется соединение, которое после охлаждения обладает достаточной прочностью. Необходимым условием качест­венной сварки полиэтиленовых труб является зажатие и центриро­вание свариваемых труб, нагрев кромок до требуемой температуры и на заданную глубину, а также сжатие их после нагрева с необхо­димым усилием. Увеличение глубины прогрева более 2 – 4 мм при­водит к некоторому снижению прочности сварного шва. С увеличе­нием давления в месте контакта нагретых поверхностей полиэтиле­новых труб прочность шва возрастает.

Изменение глубины прогрева свариваемых труб приводит не толь­ко к изменению прочности сварного шва, но и к изменению размеров утолщения в виде валика, образующегося вдоль всего шва после осадки. С увеличением глубины прогрева ширина и высота валика увеличиваются. Минимальное давление в месте контакта сваривае­мых поверхностей должно быть 0,15 МПа. Это обеспечит прочность сварного шва при растяжении не ниже 90 % прочности основного-материала.

На прочность сварного соединения большое влияние оказывает чистота свариваемых поверхностей труб. Наличие загрязнений в ма­териале труб непосредственно у свариваемых кромок значительно снижает прочность сварного шва. Поэтому при производстве свароч­ных работ рекомендуется торцы труб очищать и обезжиривать аце­тоном, так как наличие масел, нефтепродуктов и других жирных веществ может привести к образованию трещин в свариваемом шве.

Термоконтактная сварка встык осуществляется с применением нагревательных плит с встроенными в них электрическими спираля­ми. Температура прогрева определяется в основном при помощи тер­мометров. Степень нагрева плиты при монтаже колонн можно уста­навливать при помощи индикаторов – двухцветных карандашей, си­него и желтого цвета. Нагрев является достаточным, если соответ­ствующий карандаш плавится при соприкосновении с плитой и не оставляет следа при движении по плите.

При термоконтактной сварке встык величина сварного валика достигает 5–6 мм, что снижает сечение труб в месте сварки. Для уменьшения величины сварного валика перед сваркой подготавли­вают кромки свариваемых труб. Для этого в трубах ПВП «СТ» с внутренней стороны торцов срезают фаски на глубину до 5 мм или протачивают трубы под установку металлической втулки. В неко­торых случаях металлическая втулка является и ограничителем по­дачи (сжатия) труб после их прогрева.

В настоящее время при использовании существующих установок для сварки полиэтиленовых труб большинство операций, связанных со сваркой труб, выполняются с применением неквалифицированно­го ручного труда. Из недостатков такого способа соединения следует отметить трудности поддержания необходимой чистоты свариваемых поверхностей труб, а также субъективную оценку параметров свар­ки – температуры нагревателя и удельного давления при оплавле­нии и соединении труб. В то же время соблюдать параметры сварки, близкие к оптимальным, может только опытный сварщик, в связи с чем кроме членов буровой бригады при креплении и оборудовании технологических скважин требуется присутствие высококвалифицированного сварщика.

С целью повышения эффективности соединения полиэтиленовых труб на предприятиях ПВ металлов разработаны и применяются специальные установки для сварки верти­кальных и горизонтальных трубопроводов, позволяющие механизи­ровать и автоматизировать процесс сварки полиэтиленовых колонн. Схема этой установки показана на рис. 7.

Рис. 7.   Полуавтоматическая уста­новка   для сварки полиэтиленовых труб УСВТ-2:

1 – стойка мачты буровой установки; 2 – ротор; 3 – лебедка; 4 – центратор; 5 – пневмоцилиндр;

6 –  торцовочное при­способление; 7 – терморегулятор; 8 – на­гревательный элемент; 9 – регулятор дав­ления;

10 – переключатель; 11 – мано­метр; 12 – свариваемые трубы; 13 – ра­ма крепления к мачте; 14 – платформа буровой установки.

Центрирующие приспособления сварочной установки консолью крепятся к стойке мачты бурового агрегата. Шарнирные соединения позволяют свободно отводить и подводить центраторы к месту свар­ки над ротором. Необходимое давление при оплавлении и сварке со­здается пневматическим цилиндром, который одновременно позволя­ет смыкать и размыкать торцы труб. Разогрев нагревательного эле­мента осуществляется от генератора буровой установки. Имеющийся блок контрольно-измерительных приборов позволяет устанавливать заданную величину температуры. Поверхность нагревательного эле­мента покрыта антиадгезионным материалом, армированным фторо­пластом, в результате чего на нагревателе не остается следов от расплавленного полиэтилена. Торцовка труб осуществляется непо­средственно перед сваркой с помощью специального приспособления. Выполнение этой операции непосредственно перед сваркой труб спо­собствует улучшению качества свариваемого шва из-за меньшего окисления поверхностного слоя торцов ОТ.

При торцовании концов труб в механических мастерских имеет место значительное окисление поверхностного слоя до начала сварки и спуска труб в скважину, что отрицательно сказывается на ка­честве шва.

Применение полуавтоматической электронагревательной установ­ки позволяет сократить затраты времени и способствует улучшению технологии сварки и условий труда. Кроме того, автоматическая установка оптимальных параметров сварки и упрощение операций в результате использования малой механизации позволяют произво­дить спуск обсадных и эксплуатационных колонн силами буровой бригады.

Основываясь на анализе аварийности скважин, оборудованных по­лиэтиленовыми колоннами, можно сделать вывод, что большинство аварий колонны связано со сварными соединениями, так как при наличии нескольких нарушений колонны расстояния между ними кратны длине свариваемых отрезков.

С целью повышения эффективности сооружения технологических скважин на предприятиях подземного выщелачивания металлов раз­работаны различные типы резьбовых соединений для толстостенных полиэтиленовых труб типа Т и СТ, изготавливаемых из полиэтилена высокой плотности. Наиболее широко применяются три типа резьбо­вых соединений полиэтиленовых труб: замковое, муфтовое и «тру­ба в трубу».

Резьба для муфтового соединения и соединения «труба в трубу» нарезается непосредственно на полиэтиленовых трубах и муфтовых заготовках на труборезном станке. Для замкового соединения вна­чале в специальных пресс-формах изготовляются необходимых раз­меров заготовки элементов соединения, затем на них нарезается резьба, а перед спуском труб в скважину элементы замкового со­единения (ниппель и муфта) привариваются к трубам при помощи термоконтактной сварки.

Определение возможных параметров резьб на полиэтиленовых трубах вытекает из исходных характеристик полиэтиленовых труб, к которым относятся геометрические параметры труб и их техниче­ские характеристики. При оценке параметров резьб учитываются: величина нагрузок, условия работы и монтажные характеристики.

Для повышения герметичности резьбовых соединений полиэтиле­новых труб разработана специальная герметизирующая смесь, которая имеет хорошую адгезию к полиэтилену и обладает высокой химической стойкостью к растворам серной, со­ляной и азотной кислот, а также к щелочам. В готовом виде герме­тизирующая смесь представляет собой полупрозрачную вязкотекучую жидкость. Она сохраняет пластические свойства в течение всего периода эксплуатации полиэтиленовой колонны, что позволяет осу­ществить ее разборку после окончания эксплуатации скважины.

Применение резьбовых соединений при спуске полиэтиленовых обсадных и эксплуатационных колонн в процессе сооружения техно­логических скважин позволяет значительно сократить затраты вре­мени, упростить технологию спуска колонн при достаточной проч­ности соединений. В то же время при использовании резьбовых со­единений с увеличением длины трубы возрастают трудности при ее свинчивании вследствие недостаточной продольной устойчивости по­лиэтиленовых труб.

Металлопластовые трубы при спуске их в скважину соединяются между собой при помощи резьбового муфтового соединения. При этом муфты армированы металлической сеткой или спиралью. Со­единительные муфты для металлопластовых труб разработаны по ТУ 95.660–69.

Стеклопластиковые трубы. В практике сооружения технологиче­ских скважин ПВ применяются два способа соединений стеклопластиковых труб при спуске их в скважину – с помощью накидных металлических муфт и с помощью резьбовых соединений.

Фанерные трубы. При оборудовании технологических скважин фа­нерными трубами последние соединяют между собой при помощи ко­нусной муфты и клея. Клей наносится на конусные и торцовые поверхности труб. На конусные поверхности муфт клей не наносится.

Для спуска фанерных труб в скважину применяют стальные хо­муты. Для предупреждения повреждения труб при зажиме хомутов предусматривается постановка на трубу резиновых прокладок.

При сооружении технологических скважин ПВ применяются два способа монтажа полиэтиленовых труб при спуске их в скважину:

а) путем поочередного наращива­ния отрезков труб длиной 6 – 12 м, соединяемых между собой с по­мощью резьбовых соединений или с использованием термических ме­тодов (обычно сварка встык);

б) полностью собранная на поверхности колонна труб опускается в скважину с помощью специальных приспособлений.

При использовании второго варианта спуск обсадных и эксплуа­тационных колонн в скважину можно осуществить только в случае применения труб из ПНП или труб из ПВП типа Л. При этом в под­готовительном цехе или на специальной площадке возле буровой ус­тановки из отрезков труб, имеющих длину 6 – 12 м, сваривают в горизонтальном положении плеть длиной, соответствующей глуби­не скважины. Перед спуском труб в скважину производят опрессовку сваренной полиэтиленовой колонны путем нагнетания воды или воздуха под давлением, равным допустимому внутреннему давлению для соответствующего типа труб с целью определения ее герметичности.

В процессе спуска в скважину собранной и испытанной на по­верхности полиэтиленовой колонны труб к ее нижнему концу под­соединяют утяжелитель, отстойник, фильтр, средства гидроизоляции и др. Для плавного изменения направления движения колонны из горизонтального положения в вертикальное на столе ротора уста­навливают различные направляющие устройства, чаще всего в виде дуги, на которую укладываются полиэтиленовые трубы. С помощью лебедки бурового станка добиваются плавного перехода колонны в вертикальное положение.

При применении этого метода спуска полиэтиленовых труб зна­чительно уменьшаются затраты времени на оборудование технологи­ческих скважин ПВ. При этом вследствие сокращения затрат времени на спуск колонны труб повышается надежность ее посадки на конечную глубину из-за меньшего осаждения шлама и релаксации стенок скважины.

Дополнительным преимуществом рассматриваемого способа об­садки является то, что трубы свариваются в колонну в стационар­ных условиях подготовительного цеха, где имеются возможности для поддержания оптимального режима сварки и надежного контроля качества шва. Кроме того, на прочность соединения оказывают меньшее влияние погодно-климатические факторы – уменьшается по­падание в получаемый в процессе сварки шов влаги, пыли, песка и др.

Из недостатков обсадки скважин с использованием заранее подготовленных колонн следует отметить значительное снижение гиб­кости труб при понижении температуры. Установлено, что необходи­мая гибкость труб сохраняется при температуре окружающей среды не ниже 5 – 10 °С. При более низких температурах имеют место об­рывы труб в месте перегиба на дуге.

В настоящее время в качестве направляющих приспособлений для спуска заранее подготовленной полиэтиленовой колонны труб чаще всего используются арки.

Такие арки имеют сущест­венный недостаток, связанный с невозможностью их примене­ния при широком изменении диаметров и жесткости поли­этиленовых труб. Кроме того, при монтажно-демонтажных работах и перевозке приспо­собления имеют место допол­нительные затраты времени, связанные с установкой арки. С целью повышения эффективности спуска труб в скважину за счет расширения диапазона изменения диаметров спускаемых труб и сокращения затрат времени и труба на его монтаж, демон­таж и перевозку предложено устройство, показанное на рис. 8. Устройство имеет арку, состоящую из звеньев 2 с направляющими роликами 3 в местах их соединения, где предусмотрены также винтовые съемные домкраты 4 для регулирования радиуса кривиз­ны арки. Концы съемных домкратов зафиксированы в опорном баш­маке 5.

Перед началом спуска полиэтиленовой колонны 6 устройство мон­тируется на устье скважины, а после окончания работ по ее спуску домкраты убирают, а арку укладывают вдоль стойки мачты 7 и за­крепляют с помощью крюка 8.

Основным достоинством предложенного устройства является то, что оно позволяет легко регулировать радиус кривизны арки с уче­том жесткости полиэтиленовых труб.

Отличительной особенностью полиэтиленовых, полипропиленовых и фанерных труб является их незначительная плотность, по величи­не меньшая плотности большинства ПЖ.

Рис. 8. Устройство для спуска полиэтиле­новых труб в скважину

Наиболее перспективным и экономически выгодным способом снижения плотности жидкости в скважине является химическое аэрирование ее, при котором ПЖ обрабатыва­ется специальными реагентами – пенообразователями и поверхно­стно-активными веществами (ПАВ). Обработанные растворы обладают также повышенными струк­турными свойствами и характеризуются незначительной фильтраци­ей. Однако применение аэрированных растворов в качестве ПЖ приводит к удорожанию работ, а во многих слу­чаях их применение является невозможным.

Другим направлением, обеспечивающим эффективный спуск полиэтиленовых обсадных и эксплуатационных колонн, является увели­чение массы самих колонн с помощью различных утяжелителей, а также использование заталкивающих устройств. Для спуска полиэтиленовых труб в основном применяются утяжели­тели, а заталкивающие устройства ввиду сложности технологии спус­ка труб практического применения не нашли.

Для спуска полиэтиленовых колонн применяют утяжелители стационарные и съемные (рис.9). В качестве стационарных утяжели­телей используются чугунные, металлические, железобетонные стерж­ни и ОТ с различными инертными наполнителями. Они присоединяются к нижней части полиэтиленовой колонны или рав­номерно распределяются по ее длине.

Рис. 9.  Утяжелители для спуска полимерных труб:

а – съемный утяжелитель в ви­де звеньев бурильных труб; б – стационарный утяжелитель; в – стационарный утяжелитель с равномерно распределенной массой по длине колонны:

1 – обсадная или эксплуатацион­ная колонна; 2 – бурильные трубы; 3 – манжета; 4 – фильтр;   5 – утяжелитель;   6 – секции утяжелителя

Применение стационарных утяжелителей, расположенных в ниж­ней части колонны, является наиболее простым способом спуска по­лиэтиленовых труб, однако их применение требует увеличения глу­бины бурения на длину утяжелителя, что с учетом стоимости самих утяжелителей приводит к снижению технико-экономических показа­телей сооружения технологических скважин. Кроме того, чугунные, металлические и железобетонные утяжелители при применении кис­лотных растворителей способствуют засорению продуктивных рас­творов.

Для съемных утяжелителей можно использовать чугунные, метал­лические и железобетонные стержни, устанавливаемые внутри поли­этиленовой колонны на специальных упорах, а также звенья БТ, опущенные внутрь колонны (см. рис. 9, а).

Съемные утяжелители в виде стержней, устанавливаемых внутри колонны, не нашли широкого применения из-за трудностей их извлечения после спуска полиэтиленовой колонны. Это вызвано значительными колеба­ниями толщины стенки, а следовательно и значительными колебания­ми величины внутреннего диаметра изготавливаемых полиэтилено­вых труб, а также вследствие наплывов полиэтилена, которые обра­зуются при термических методах соединения.

БТ диаметром 42 и 50 мм широко используются в качестве съемных утяжелителей. Они опускаются внутрь полиэти­леновой колонны и соединяются со специальным противоаварийным переходником, смонтированным в отстойнике. Очень часто указан­ные БТ используются для более точной установки фильтра в зоне рудного пласта, особенно в глубоких скважинах.

Для глубоких скважин в 500 – 600 м при спуске полиэтиленовых труб требуются утяжелители, имеющие значительную массу. Основным недостатком описанных ранее утя­желителей при оборудовании полиэтиленовыми колоннами глубоких скважин является то, что нагрузка от утяжелителя воспринимается нижним концом колонны, вследствие чего происходит концентрация значительных растягивающих напряжений в месте соединения утя­желителя с обсадной колонной, что приводит к обрыву ОТ.

С целью повышения надежности и экономической эффективности оборудования глубоких скважин полиэтиленовыми колоннами авто­рами предложена обсадная колонна, у которой масса утяжелителя равномерно распределена по ее длине (см. рис. 9, в). Предложен­ный утяжелитель может быть выполнен в виде набора трубчатых секции, каждая из которых является разрезной, состоящей из двух полуцилиндров, которые могут быть закреплены на колонне труб при помощи хомутов. Секции располагаются концентрично наруж­ной поверхности полиэтиленовых труб на расстоянии друг от друга, равном длине полуволны изогнутой колонны.

Сборку полиэтиленовой колонны и спуск ее в скважину осущест­вляют наращиванием труб по мере спуска колонны. Через интер­валы, равные длине полуволны изогнутой колонны, на трубе закреп­ляют секции утяжелителя, число которых определяют исходя из ве­личины общей массы утяжелителя.

Спуск металлопластовых, стеклопластиковых и других труб, имею­щих значительную жесткость, производится по общепринятой тех­нологии.

При спуске полимерных, металлопластовых и стеклопластиковых труб в скважину необходимо использовать специальные инструменты (ключи, хомуты и др.). С целью предотвращения повреждения по­верхности труб инструмент должен иметь предохранительные про­кладки, выполненные из резины или полиэтилена.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10