Простые решения для безопасного и эффективного производства работ по исследованию скважин
С. А. ПОДМОГИЛЬНЫЙ – начальник участка по исследованию скважин ОАО «Севернефтегазпром», PodmogilnyjSA@sngp.com
В. Г. ТУРАШЕВ – заместитель начальника участка по исследованию скважин ОАО «Севернефтегазпром», TurashevVG@sngp.com
А. А. НИКИФОРОВ – заместитель начальника производственно-технического отдела ОАО «Севернефтегазпром», NikiforovAA@sngp.com
Ф. А. ЧИКИРЕВ – ведущий геолог участка по исследованию скважин ОАО «Севернефтегазпром», ChikirevFA@sngp.com
При прогнозировании показателей разработки путем геолого-математического моделирования месторождений углеводородов значительную роль среди методов получения информации об емкостных и фильтрационных свойствах пористых сред имеют газогидродинамические методы исследования скважин. Параметры, определяемые газогидродинамическими методами исследования газовых и газоконденсатных пластов и скважин, используются: при подсчете запасов газа и конденсата, проектировании и анализе разработки месторождения и эксплуатации скважин, обустройства промысла, обоснования технологического режима эксплуатации скважин и наземных сооружений, оценке эффективности работ по интенсификации и контроля за разработкой месторождения. Эти методы являются единственными для обоснования режима эксплуатации скважин; оценки газоконденсатной характеристики залежи с учетом кольматации призабойной зоны буровым раствором в процессе вскрытия продуктивного интервала и др. [1].
В зависимости от принятых методов исследования, состояния освоения скважины, ожидаемого дебита, конструкции скважины производятся работы по опробованной годами технологии проведения газодинамических исследований. Запись устьевых параметров производятся электронными приборами. Для фиксации пластовых (забойных) параметров производится монтаж лубрикатора и спуск глубинных приборов на скребковой проволоке в скважину на заданную планом исследовательских работ глубину. Для расчета дебита газа при проведении исследований с выпуском газа на газо-факельной установке (ГФУ) выполняется монтаж приборов для измерения давления и температуры, устанавливается лимитная шайба в ДИКТ. Спускоподъемные операции с глубинным прибором осуществляются с использованием лебедки АИС (ЛИС).
Не смотря на продолжительный опыт проведения исследовательских работ, имеет место внедрение инновационных решений в данной сфере. Рассмотрим опыт внедрения принятых решений на примере Южно-Русского месторождения ОАО «Севернефтегазпром».
Автономная мобильная лаборатория для исследования скважин
Для выполнения гидродинамических исследований скважин приборами местной регистрации на месторождения используется Агрегат для исследования скважин АИС-1, включающий шасси колесного фургона, с утепленным кузовом-фургоном, с двумя отсеками: лебедочным и операторским [2]. Агрегат имеет грузоподъемное устройство – кран-укосину на 350 кг, лебедку с ручным и электрическим приводом для проведения спуска-подъемных операций в скважине, лубрикатор, сменные барабаны и компьютер.
Недостатками данного агрегата являются ограниченные функциональные и технологические возможности, связанные с ограниченной оснащенностью агрегата и отсутствием возможности на месте проведения работ проводить первичные испытания проб жидкости, газа и углеводородов, получать данные о пробах. Отсутствие возможности дистанционно контролировать и снимать показания с установленных на скважине контрольно-измерительных приборов о состоянии параметров скважины, передачи отчетов о состоянии параметров скважины.
Также к ограниченным технологическим возможностям следует отнести отсутствие кузовного отсека с кран-манипулятором для выполнения погрузо-разгрузочных операций и транспортировки оборудования.
Для устранения недостатков данного прототипа в ОАО «Севернефтегазпром» изобретена мобильная автономная лаборатория с расширенными технологическими и функциональными возможностями.
Технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков и состоит из трех отсеков, разделенных между собой перегородками с дверями – лабораторного, лебедочного и кузовного. Кузовной отсек выполнен с откидными правым и левым бортами и глухим задним бортом, на котором на заднем свесе шасси, в качестве грузоподъемного устройства, смонтирован кран-манипулятор с выдвижными опорами [3].
Мобильная лаборатория снабжена:
- электрическим генератором, смонтированным под фургоном и работающим от привода двигателя автомобиля, что обеспечивает возможность автономной работы лаборатории, бесперебойное снабжение электрической энергией оборудования лаборатории и электропривода лебедки;
- оборудованием для проведения испытаний с возможностью прямых первичных исследований физико-химических, механических, и других свойств образцов, проб пластовых жидкостей, нефти, газов, отбираемых в процессе исследования, находясь непосредственно у скважины;
- комплектом исследовательского оборудования, принтером и антенной с усилителем, что обеспечивает бесконтактное снятие показаний с автономных приборов, возможность оперативного получения, интерпретации и передачи данных, посредством интернета в режиме реального времени для возможности принятия оперативного решения.
Кран-манипулятор, грузоподъемность которого на максимальном вылете стрелы – 8,25 м, составляет 950 кг. Мощность электрогенератора составляет от 6 до 8 кВт, а напряжение 220 В.
Оборудование для проведения испытаний включает: датчики приема сигналов с электронных приборов, хроматограф, анализатор жидкости.
Комплект исследовательского оборудования включает: оборудование для спуска в скважину, пробоотборник, линию для проведения газо-гидродинамических исследований; диафрагменный измеритель критического течения, дистанционный электронный датчик давления, дистанционный электронный датчик температуры, сепаратор.
Разработанный лабораторный комплекс в данной комплектации [3] имеет расширенные технологические и функциональные возможности по исследованию нефтяных, газовых, газоконденсатных скважин, первичный анализ добываемых флюидов и полную автономность при проведении погрузо-разгрузочных операций, монтаже исследовательского оборудования, в том числе при проведении газо-гидродинамических исследований. На рис. 1а схематично показано расположение оборудования в лабораторном и лебедочном отсеках, рис. 1б – расположение отсеков и оборудования, смонтированного снаружи лаборатории.
Рис. 1. Схема мобильной лаборатории с обозначениями: 1 – утепленный кузов-фургон; 2 – лабораторный отсек; 3 – лебедочный отсек; 4 – лебедка; 5 – сменные барабаны; 6 – кузовной отсек с глухим задним бортом; 14 – кран-манипулятор; 15 – выдвижные опоры; 16 – хроматограф; 17 – анализатор жидкости; 18 – датчик приема сигналов с электронных приборов; 19 – компьютер; 20 – принтер; 21 – антенна с усилителем для передачи данных через интернет; 22 – стол-верстак; 23 – рабочее место оператора; 24 – шкаф для инструмента; 25 – рабочий барабан лебедки; 26 – шкаф для одежды; 27 – рабочее место лаборанта; 28 – электрогенератор
Быстросъемный узел направляющего ролика лубрикатора
С целью повышения надежности и упрощения конструкции лубрикаторного направляющего ролика, применяемого при операциях по спуско-подъему приборов и устройств на проволоке диаметром 1,8-2,2 мм от лебедки в скважину при выполнении исследований в наклонных и горизонтальных скважинах в ОАО «Севернефтегазпром» разработана уникальная конструкция направляющего ролика [4].
Предлагаемая полезная модель состоит из кронштейна уникальной конструкции, ролика, подшипника закрытого типа, шпильки и 2-х гаек. Кронштейн представляет собой сваренную металлическую конструкцию, состоящую из кольца с внутренним диаметром 60 мм толщиной стенки 8 мм и высотой 100 мм, и двух «ушей» с отверстиями для крепления ролика при помощи шпильки и 2-х болтов. Уникальность конструкции кронштейна обусловлена наличием в кольце сквозной прорези шириной 2 мм.
Полезная модель представлена на чертежах, где на рис. 2 представлена схема лубрикаторного направляющего ролика с быстросъемным соединением. На рис. 3 показан установленный лубрикаторный направляющий ролик с быстросъемным соединением на герметизирующее сальниковое устройство лубрикатора.
Монтаж устройства производится следующим образом:
После монтажа лубрикатора 8 на буферный фланец фонтанной арматуры скважин 9, в лубрикатор 8 вводится глубинный прибор или устройство 10, соединенный проволокой 12 с лебедкой 11. Далее на лубрикатор монтируется сальниковое устройство 7, через которое пропущена проволока 12 через отверстие прижимного болта.
Удерживая лубрикаторный направляющий ролик вертикально, через прорезь кольца кронштейна продевается проволока 12 и направляющий ролик кольцом устанавливается на герметизирующее сальниковое устройство 7 (диаметр устройства 59 мм). Проволока 12 укладывается в канавку ролика 6.
При необходимости, кронштейн имеет возможность вращаться на сальниковом устройстве 7 для поворота плоскости ролика перпендикулярно оси вращения барабана лебедки.
По окончанию спуска глубинного прибора или устройства на необходимую глубину в скважину, и фиксации проволоки 12 на герметизирующем сальниковом устройстве специальным зажимом, после ослабления натяжения проволоки конструкция направляющего ролика позволяет произвести его демонтаж путем снятия проволоки из канавки и поднятием по направлению вверх по оси лубрикатора, и использовать на другой скважине.
Рис. 2. Схема направляющего ролика с быстросъемным соединением: 1 – ролик; 2 – подшипник закрытого типа; 3 – шпилька; 4 – поворотный кронштейн
Рис. 3. Схема монтажа лубрикаторного направляющего ролика с быстросъемным соединением на герметизирующее сальниковое устройство лубрикатора: 5 – ролик; 6 – поворотный кронштейн; 7 – герметизирующее сальниковое устройство лубрикатора; 8 – лубрикатор; 9 – буферный фланец фонтанной арматуры скважины; 10 – глубинный прибор или устройство; 11 – лебедка с проволокой диаметром 1,8-2,2 мм; 12 – проволока диаметром 1,8-2,2 мм
Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества относительно известных устройств:
- уникальная конструкция кронштейна позволяет оперативно монтировать и демонтировать направляющий ролик на сальниковое устройство при спущенном глубинном приборе в скважину без демонтажа сальникового устройства и извлечения прибора из лубрикатора;
- ролик на кронштейн монтируется на подшипник закрытого типа, который позволяет увеличить эксплуатационный период без вывода оборудования в ремонт;
- простота конструкции устройства обеспечивает надежность и долговечность ролика;
- снижена металлоемкость устройства благодаря расположению крепления на сальниковом устройстве и близком расположении оси ролика относительно оси лубрикатора;
- благодаря сниженной массе устройства и отсутствию необходимости удерживания устройства на высоте для крепления дополнительных устройств (хомуты, шпильки), для монтажа и демонтажа привлекается только один оператора по исследованию скважин.
Использование данной конструкции ролика усовершенствуют процесс его монтажа на лубрикатор и повышает безопасность проведения исследовательских работ.
Устройство для дистанционного розжига факела
Неотъемлемой частью при проведении исследований с выпуском газа на газо-факельной установке (ГФУ) является процесс розжига факела. К настоящему времени разработаны несколько технологий [5, 6, 7], недостатками которых являются либо длительный процесс розжига газовых горелок факельных установок низкая безопасность, либо сложность, громоздкость оборудования, требующего постоянного технического обслуживания, необходимость наличия электрического напряжения не ГФУ.
В ОАО «Севернефтегазпром» разработана более простая в использовании конструкция устройства для дистанционного розжига факела с низкой себестоимостью изготовления [8].
Для дистанционного розжига факела включает насадку с фиксатором, жестко соединенную с обоймой, снабженной гайкой и направляющим кольцом, фальшфейер, вставляемый в обойму и соединенный через направляющее кольцо с пусковой веревкой. Предлагаемое устройство схематически отображено на рис. 4. Устройство содержит насадку 1 с фиксатором 2. Насадка 1 надевается на ствол факела ГФУ в месте выхода газа в атмосферу и закрепляется фиксатором 2. Насадка 1 жестко соединена с обоймой 3, снабженной гайкой 4, направляющим кольцом 5. В обойму 3, после предварительно открученной гайки 4, вставляется фальшфейер 6 и закрепляется гайкой 4. Чека фальшфейера 6 пропускается через направляющее кольцо 5 и пристегивается карабином к пусковой веревке 7.
Розжиг факела выполняется в следующей последовательности. Насадка 1 с фиксатором 2 закрепляется на конце ствола горизонтального или вертикального факела. Фальшфейер 6 устанавливается в обойме 3 устройства, к нему пристегивается карабином пусковая веревка 7. Пусковая веревка 7 подбирается такой длины, чтобы обеспечить безопасность нахождения персонала, выполняющего данные работы. При вертикальном факеле длина веревки должна быть не менее высоты факела. Затем газ (продукт горения) подается на факел. При помощи веревки 7 выдергивается чека фальшфейера 6, что вызывает воспламенение фальшфейера 6, тем самым воспламеняя газ (продукт горения) выходящий из факела.
В результате обеспечивается воспламенение газа или продукта горения, поступающего по стволу факела на безопасной дистанции, что повышает безопасность ведения работ.
Рис. 4. Схема конструкции устройства для дистанционного розжига факела
Освещение рабочей зоны
В виду отсутствия освещения скважин, которое не было предусмотрено в проекте обустройства месторождения, острый вопрос стоял в обеспечении освещения в темное время работ при проведении исследований.
Освещение фарами используемой при работе спецтехники недостаточно, в связи с ограниченной яркостью и требованиями размещения используемую для выполнения работ, на расстоянии не менее 25 м кабинами вперед от устья скважины. Применяемые налобные фонари не обеспечивают в полной мере освещение места производства работ.
Выход из данной ситуации был успешно найден и реализован путем применение мобильной системы освещения [9]. На схеме изображены светодиодные светильники с телескопической мобильной мачтой, которые позволяют повысить условия безопасности труда при производстве работ на скважинах в темное время суток. Освещение рабочей зоны производиться при помощи светодиодного светильника (во взрывозащищенном исполнении), в который установлена яркая светодиодная лампа.
Электроснабжение данного светильника осуществляется от спецтехники (через разъем для подключения системы габаритного освещения прицепных устройств) и устанавливается на телескопической мобильной мачте. Это оборудование очень актуально в зимний период при короткой продолжительности светового дня, в результате чего исследования проводятся в темное время суток (рис. 5).
Рис. 5. Схема освещения скважины: 1– переносной светильник RGL-400-CW-L140F; 2 – кабель; 3 – блок подключения светильников
Превентор
Превентор ПГ-35 монтируется на буферный фланец фонтанной арматуры перед проведением спуско-подъемных операций и располагается между лубрикаторной задвижкой и лубрикатором [10]. При образовании петли на проволоке, устье скважины герметизируется с помощью ручного привода ПГ-35 резиновыми плашками (рис. 6). Подвесив проволоку с прибором на резиновых плашках, и загерметизировав устье скважины, появляется возможность снизить давление в лубрикаторе до атмосферного. После этого производится демонтаж лубрикатора с сальниковой головкой и выполнения перевязки проволоки на барабане лебедки АИС. После чего устанавливается лубрикатор меньшей длины ниже образовавшейся петли и позволяет завершить подъемную операцию без обрыва проволоки с глубинным прибором (шаблоном).
Рис. 6. Превентор ПГ-35
Рассмотренные в настоящей статье примеры показывают, что, несмотря на продолжительный опыт проведения исследовательских работ, имеет место быть поиск и внедрение новых технологических решений в сфере выполнения исследовательских работ на скважинах.
При этом эти решения просты в конструкции и в использовании на промысле Южно-Русского месторождения. Несколько простых и логичных одиночных решений в совокупности позволяют создать более сложное, применяемое в производстве оборудование (например, Автономная мобильная лаборатория для исследования скважин).
Приведенные примеры показывают, что внедрением данных решений обеспечивается безопасность и эффективность процесса выполнения исследовательских работ.
ЛИТЕРАТУРА:
- З. С. Алиев, Л. В. Самуйлова «Газогидродинамические исследования газовых и газоконденсатных пластов и скважин. Учебное пособие для вузов». Москва, МАКС Пресс, 2011 г.
- Агрегат для исследования скважин АИС1. Руководство по эксплуатации.
- Рационализаторское предложение №581 «Автономная мобильная лаборатория для исследования скважин». ОАО «Севернефтегазпром» 12.08.2020 г.
- Патент на полезную модель №203131 «Быстросъемный узел направляющего ролика лубрикатора», ОАО «Севернефтегазпром», 09.12.2020 г.
- И. И. Стрижевский, А. И. Эльнатанов, Факельные установки, М. Химия, – 1979 г.
- Патент на изобретение №2324111 «Устройство дистанционного розжига факельных газов» ООО «ТюменНИИгипрогаз», 10.05.2008 г.
- Патент на изобретение №2463521 «Устройство дистанционного розжига факельных газов» ООО «ТюменНИИгипрогаз», 10.10.2012 г.
- Патент на полезную модель №139074 «Устройство для дистанционного розжига факела» ОАО «Севернефтегазпром», 21.08.2013 г.
- Рационализаторское предложение №665 «Повышение уровня охраны труда за счет применения светодиодного светильника с мобильной мачтой в темное время при проведении исследований скважин»». ОАО «Севернефтегазпром» 24.02.2021 г.
- Рационализаторское предложение №442 «Повышение безопасности проведения газодинамических исследований скважин путем применения превентора плашечного ПГ-35 при выполнении спуско-подъемных операций с глубинным прибором». ОАО «Севернефтегазпром» 09.10.2019 г.
Статья опубликована в журнале «СФЕРА. Нефть и Газ» №4/2022
Статья в формате pdf →
- 629380, ЯНАО,
- с. Красноселькуп, ул. Ленина, д. 22
- ☎ +7 (3494) 24-81-06
- sngp@sngp.com
- severneftegazprom.com
