Спосіб ізоляції внутрішньої поверхні насосно-компресорних труб нафтових і газових свердловин з використанням роздувних труб-вкладишів

Спосіб відноситься до нафтогазової промисловості, зокрема до способів підземного ремонту колони насоснокомпресорних труб, які застосовуються при видобутку нафти і газу, а також води. Відомий спосіб підземного ремонту напірних трубопроводів діаметром від 100 до 800мм, з робочим тиском до 1,6МПа за допомогою внутрішньої закладки рукавного покриття марки «Санлайн-В», довжиною не більше 200м [ТУ 2256-003-46920473-2001]. При цьому, основою внутрішнього покриття є нетканий синтетичний матеріал, просочений поліефірними, епоксидними, поліуретановими або іншими складами, роздув і затвердівання якого забезпечується подачею пари у внутрішню порожнину. Однак, даний спосіб не дозволяє забезпечити високий робочий тиск всередині рукавного покриття. Відомий також, обраний як прототип, спосіб відновлення герметичності трубопроводів за технологією PayЛайнер (RAU-LINER), заснований на закладці в трубопроводи внутрішньої, профільованої труби з ПЕВТ (поліетилену високого тиску), що має зовнішню вм'ятину U-подібної форми, що забезпечує зменшення результуючого діаметра труби з ПЕВТ приблизно на 20-30%, стосовно її діаметра в роздутому стані [www.rabmer.at]. Недоліком цього способу є те, що тр убу-вкладиш виготовляють заздалегідь за допомогою спеціальних термостанків-екструдерів, намотують на барабани й підвозять на місце виконання робіт. Після установки труби-вкладишу всередині трубопроводу її відрізають до потрібної довжини й фіксують за допомогою спеціальних муфт. Потім у трубу-вкладиш подають водяну пару під високим тиском. Зовнішня U-подібна вм'ятина розпрямляється, труба відновлює свій круглий перетин і своїми зовнішніми стінками щільно, без зазору, притискається до внутрішні х стінок відновлюваного трубопроводу. Даний спосіб непридатний для підземного ремонту колони насосно-компресорних тр уб (НКТ), усунення пітгінгів та захисту від корозії муфт і тр уб, оскільки довжина колони НКТ досягає 3500 і більше метрів. В основу корисної моделі поставлено завдання зняти обмеження на довжину інтервалу ізоляції внутрішньої поверхні вертикально розташованих труб, шляхом формування ізолюючого пластикового вкладишу безпосередньо у внутрішній порожнині насосно-компресорних труб, за рахунок чого забезпечити зняття обмеження на довжину ізоляційного покриття всередині труб, з одночасним здійсненням технологічної операції у труба х, які заповнені буровим розчином для запобігання неконтрольованого припливу пластових флюїдів. Поставлене завдання вирішується тим, що термостанок-екструдер розміщують безпосередньо над фонтанною арматурою свердловини і формують армовану електропровідними тросами в тугоплавкій ізоляції, профільовану U-подібними вм'ятинами, пластикову тр убу-вкладиш, яка при виході з екструдера опускається безпосередньо у внутрішній простір насосно-компресорних труб, а наявний на кінці профільованої трубивкладиша спеціальний клапан забезпечує заповнення її буровим розчином при спуску, а також роздув трубивкладиша після фіксації надлишковим тиском і зональним внутрішнім нагріванням за допомогою теплогенеруючого пристрою. Спосіб здійснюється таким чином: 1. Видобувна газова або нафтова свердловина, НКТ якої вимагає ремонту, а підйом НКТ на поверхню по технологічних причинах недоцільний, виводиться з експлуатації і "задавлюється" буровим розчином, зі спеціальними добавками. 2. Внутрішній простір НКТ очищається за загальноприйнятою технологією (промивання, хімічна обробка, пророблення, і т.п). 3. Над фонтанною арматурою, на монтажному постаменті, установлюється термостанок-екструдер, що пристосований для безперервного лиття армованої тросом, профільованої U-подібними вм'ятинами, пластикової труби-вкладиша, міцність якої на розрив, з врахуванням сили її гідростатичного "всплиття" у буровому розчині, повинна бути достатньою для спуску на повну глибину бурової свердловини. Міцність на розрив формованої экструдером пластикової труби-вкладиша збільшується шляхом вплавлення в неї ізольованих більш тугоплавкою оболонкою двох і більше електропровідних тросів, використовуємих також для підключення датчиків і допоміжного устаткування. Довжина намотаних на допоміжні барабани тросів повинна бути не менше глибини свердловини, з деяким запасом. Подача тросів синхронізується з подачею труби-вкладиша за рахунок керованого "провісу", що забезпечує вільну подачу тросів у термостанок-екструдер при витягуванні труби-вкладиша рифленими обтискними роликами, що подають трубу-вкладиш у свердловину, зі з'єднаного з фільєрою екструдера вузла охолодження. 4. Після монтажу термостанка-екструдера формується "вільний кінець", тр уби-вкладиша, у якому фіксується спеціалізований клапан, обладнаний сигнальним датчиком кінця НКТ. Здійснюється зачищення кінців електропровідних тросів й їхнє підключення до затисків датчика. Оснащена спеціалізованим клапаном трубавкладиш, через фонтанну арматуру, обладнану запобіжними зрізуючими плашками, опускається у внутрішній простір НКТ. 5. Проводиться екструдування труби-вкладиша безпосередньо у свердловину, вн утрішній простір якої через нормально відкритий клапан заповнюється буровим розчином, що забезпечує занурення труби-вкладиша. Безпосередній контроль якості екструдуємої тр уби-вкладиша визначається дефектоскопією й створенням невеликого розрядження в її вн утрішній порожнині, через наскрізний патрубок у фільєрі. 6. Коли за розрахунковими даними кінець труби-вкладиша наближається до кінця НКТ, швидкість екструдування поступово знижується, і по сигналу датчика, що фіксує вихід клапана із НКТ, припиняється, і трубавкладиш фіксується на фонтанної арматурі. 7. Термостанок-екструдер від'єднується від фонтанної арматури, у яку опускається тепловиділяюче пристосування, кабель якого проходить через лубрикатор. 8. Тепловиділяюче пристосування (нагрівач), що має наскрізний внутрішній отвір, опускається в трубувкладиш, включається нагрівання, подається надлишковий тиск і спеціалізований клапан переходить у нормально закритий стан. 9. Розм'якшена ділянка труби-вкладиша нижче й з боків тепловиділяючого пристосування нагрівається, розпрямляється й щільно прилягає (приплавляється) до внутрішньої поверхні НКТ силою надлишкового тиску, який витісняє заповнюючий флюїд у нижньому напрямку. 10. Швидкість занурення тепловиділяючого пристосування визначається розрахунковим шляхом і контролюється датчиком натяжіння електричного кабеля у лубрикаторі. Крім того в тепловиділяючому пристосуванні є датчик контакту з устаткуванням спеціалізованого клапана, або з іншою механічною перешкодою. 11. Коли тепловиділяюче пристосування доходить до спеціалізованого клапана його герметизуючий шар розплавляється, або ж скидається на вибій за рахунок підвищення тиску та зрізання фіксуючих шпонок клапану. 12. Тепловиділяюче пристосування витягається зі свердловини, відновлюється циркуляція, проводиться заміна бурового розчину на воду, робиться аерація й у свердловині викликається приплив, виробляється оцінка дебіту, і свердловина знову передається в експлуатацію. 15. У випадку створення аварійної ситуації (наприклад, заклинювання труби-екструдера при зануренні) передбачений аварійний підйом труби-вкладиша, як за рахунок зворотного обертання подаючих роликів, так і за допомогою тросів і спеціалізованих захоплень. Передбачена також подача флюїдів у вн утрішній простір екструдованої труби через внутрішні втулки фільєри. При підборі полімерів для труби-вкладиша і для ізоляції електропровідних тросів враховується їхня температура плавлення й можливість надійного зчеплення. Так, для випадку застосування для екструдування труби-вкладиша поліетилена високої щільності, з температурою плавлення 135°С, як електроізолюючий матеріал для тросів бажано використати полівінілхлорид, з температурою плавлення 270°С. Товщина, тип пластифікатора, отверджувача і відповідна механічна міцність внутрішнього пластикового покриття вибирається з умови витримування внутрішнього надлишкового тиску а також його зрізання при розбиранні НКТ при їхньому підйомі на поверхню, якщо буде потреба. Для попереднього витягання армуючих тросів з НКТ усередині датчика кінця НКТ передбачений вузол створення штучного короткого замикання тросів, який спрацьовує при подачі струму певної сили. Це забезпечує нагрівання троса електричним струмом і його від'єднання від внутрішньої стінки НКТ, за рахунок натяжки при витяганні зі свердловини. У випадку, якщо витягти армуючі троси не вдалося, підйом НКТ супроводжується газовим різанням і порізане НКТ направляється у металобрухт. Можливість здійснення корисної моделі детально пояснюється за допомогою малюнків. На Фіг.1 показана армована тросом - 1 труба-вкладиш - 2, яка розміщена усередині колони НКТ 3, у нероздутому стані для випадку, коли в якості утворюючи х тр уби-вкладиша застосовані фрагменти еліпса і кола. На Фіг.2 показана еліпсоподібна труба-вкладиш 2 у частково роздутому стані. На Фіг.3 показана еліпсоподібна труба-вкладиш 2 у повністю роздутому стані. На Фіг.4 показанатруба-вкладиш 2, армована двома тросами 1, які мають ізолюючу оболонку; профіль труби, яка розміщена усередині НКТ 3, утворюють фрагменти зовнішнього кола радіусом R і округляючого радіусу r. На Фіг.5 показана труба-вкладиш 2 для випадку використання трьох армуючих тросів. На Фіг.6 показана труба-вкладиш 2, для випадку використання чотирьох армуючих тросів. На Фіг.7 показані барабани з армуючими тросами 4, термостанок-екструдер 5, устя свердловини 6, колона НКТ 3, тр уба-вкладиш 2, куля спеціалізованого клапана 7, сідло клапана 8, датчик низу колони НКТ 9, фільтр колони НКТ 10, обсадна труба - 11 для випадку, коли екструдована труба-вкладиш наближається до низу колони НКТ. Напрямок руху труби-вкладиша показано білою штриховою стрілкою. На Фіг.8 показані лебідка нагрівача 12, фонтанна арматура 13, нагрівач 14 для випадку коли куля клапана 7 перекрила внутрішній простір колони НКТ і взаємодія надлишкового тиску і тепла нагрівання забезпечує прилягання труби-вкладиша 2 до внутрішньої поверхні НКТ 3. Надлишковий тиск показаний чорною стрілкою. Залежність між внутрішнім діаметром НКТ - RНКТ умовним зовнішнім діаметром труби-вкладиша - RN, радіусом внутрішнього скруглення - RV, кількістю тросів - N і зазором між трубою-вкладишем і НКТ - Z, визначається за формулами: R N = 2 × RHKT / (1 + (1 + 2 × N ) × (Sina /(2 + Sina )) R V = R H × (Sina /(2 + Sina )) Z = R HKT - R N , де a = p / 2 * N, У Таблиці наведені варіанти розрахунку геометричних параметрів труби-вкладиша для трьох типів НКТ. Згідно розрахункових параметрів стовпця 6 видно, що зазор зростає при збільшенні кількості тросів. Остаточні геометричні параметри труби-вкладиша вибирають за допомогою вищенаведених формул, виходячи з величини необхідного технологічного зазору при спуску труби-вкладиша. Необхідно відмітити, що згідно виконаних розрахунків раціональна кількість тросів - не більше 12. Таблиця Зовнішній діаметр НКТ, мм Внутрішній діаметр НКТ, RНКТ, мм Кількість тросів, N 1 114 114 114 102 102 102 2 100 100 100 89 89 89 3 2 3 4 2 3 4 Зовнішній діаметр трубивкладиша RN, мм 4 43,36 41,67 40,89 38,59 37,08 36,39 Радіус внутрішнього округлення RV, мм 5 11,33 8,33 6,57 10,08 7,41 5,84 Зазор між RНКТ і RN, мм 6 6,64 8,33 9,11 5,91 7,42 8,11 89 89 89 73 73 73 2 3 4 31,66 30,42 29,85 8,27 6,08 4,79 4,84 6,08 6,65 Порівняльна оцінка даного способу з аналогічними способами дозволяє зробити висновки про істотну економію фінансів і часу на відбудовний ремонт колони НКТ без здійснення спуско-підйомних операцій НКТ, що вимагають монтажу бурового верстату. Крім того, дуже важливим є те, що за рахунок наявності НКТ у свердловині на будь-який момент технологічної операції знижується ризик можливого неконтрольованого припливу флюїдів. Широке впровадження даного способу може дати значний економічний ефект, особливо у ти х випадках, коли стандартні технології по геологічних або технічних причинах не застосовні. Спосіб може бути придатний і для підземного ремонту водних свердловин з більшими діаметрами внутрішнього перетину, а також періодично використовуваних водних свердловин, вода яких не повинна мати присмаку заліза, у тому числі із застосуванням не армованих суцільнолитих профільованих труб , застосування яких можливе у зв'язку з їх меншою глибиною. Крім того, до складу клапана можуть включатися додаткові засоби контролю та пристрої, наприклад ультрaзвукові генератори, нагрівачі, що збільшують рухливість в'язкої і високопарафінистої нафти. Спосіб дозволяє усун ути піттінги, зміцнити внутрішній простір НКТ, зупинити подальшу вн утрішню корозію й значно продовжити строк експлуатації НКТ, без їхнього підйому на денну поверхню, а також за рахунок вплавлення при екструдуванні в пластикову трубу-вкладиш електропровідних армуючих тросів у тугоплавкій ізоляції, забезпечити підключення на кінці труби-вкладиша електроустаткування і контрольних приладів.