Перевод скважины с фонтанного способа эксплуатации на ЭЦН

Выбор подъемной установки

В процессе ремонтных работ  на вышку (мачту) действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. Выбор  вышки производят по вертикальным нагрузкам, для чего определяют максимальное значение, которое может испытывать вышка  в процессе ремонта скважины. Методика выбора следующая.

Надо выбрать оборудование, вышку и оснастку талевой системы  для производства работ в скважине, осваиваемой фонтанным способом при следующих данных: проектная глубина скважины 2880 м; диаметр эксплуатационной колонны, в которых будут производиться работы, 146 мм; интервал продуктивного горизонта 2891-2897 м; диаметр НКТ 73 мм; толщина стенки 5,5 мм; длина спускаемой колонны НКТ 2890 м; плотность бурового раствора 1100 кг/м³.

Решение. Определим максимальную, вертикальную нагрузку, действующую на вышку, по формуле

                                                                                

где  P_кр - максимальная нагрузка, действующая на крюк, кН;

Р_хк , Р_нк - натяжение соответственно ходового и неподвижного концов талевого каната, кН;

Р_тс - вес талевой системы, кН.

Определим вес колонны  насосно–компрессорных труб, спускаемых в скважину

где q_нкт - вес 1 м гладкой насосно – компрессорной трубы = 92Н;

L - длина колонны =2890 м;

q_м - вес муфтового соединения НКТ = 25 Н;

l - средняя длина трубы, =8м;

Определим статическую нагрузку, действующую на крюк, с учетом облегчения веса труб в буровом растворе

где  К - коэффициент, учитывающий затяжки и прихват колонны (К = 1,25 – 1,30),

G_к - вес колонны, кН;

ρ_бр , ρ_м - плотность соответственно бурового раствора и материала труб, кг/м³.

Тогда

Исходя из максимальной нагрузки на крюке, которая  составляет 307,4 кН, для производства ремонтных работ в данной скважине выбираем подъемный агрегат типа УПТ1 - 50, смонтированный на базе трактора Т130МГ и оборудованный вышкой – мачтой грузоподъемностью 50 т.

Вес талевой  системы определяется по формуле

где  q_кб - вес кронблока КБЭУ – 50 (равен 5,29 кН); q_тб - вес талевого блока БТЭ –50 (равен 4,5 кН); q_кр - вес крюка КрЭ –50 (равен 2,7 кН).

 

Р_тс = 5,29 + 4,5 + 2,7 = 12,49 кН.

Число рабочих  струн оснастки талевой системы по формуле

где Р_Iтк – наибольшее тяговое усилие на набегающем конце талевого каната на I скорости, для подъемника УПТ1 -50 Р_Iтк = 90 кН; η_тс – к. п. д. талевой системы, равный 0,85.

К. п. д. талевой  системы зависит от числа шкивов, кронблока и талевого блока.

n = 307,4/90·0,85=3,4≈4.

Согласно расчету  принимаем оснастку 3×4 с креплением неподвижного конца талевого каната диаметром 25 мм к серьге в основании вышки (n = 6).

Определим допустимую глубину спуска колонны НКТ с  учетом выбранной оснастки

где β – коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шкивов и каната о шкивы =1,03, q´ - вес 1 м НКТ с учетом веса муфт = 92 Н.

L_доп= 5299 м.

Таким образом, при выбранной нами оснастке 3×4 можно проводить работы в скважине с насосно–компрессорными трубами диаметром 73 мм до глубины 5299 м.

После этого  определяется натяжение неподвижного и ходового концов талевого каната по формулам

,

где  P_об -  вес поднимаемого оборудования = 8,0 кН.

P_нк= 46,9 кН и P_хк= 57, 22 кН.

Подставляя  полученные цифровые значения в формулу получим:

P_max=307,4+57,22+46,9+12,49 = 424,01 кН.

На основании проведенного расчета выбираем агрегат УПТ1 - 50 с вышкой–мачтой телескопической конструкции, номинальная грузоподъемная сила которой равна 500 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица № 1

Краткая техническая характеристика УПТ1 - 50

Технические данные	УПТ1 - 50
Транспортная  база	Трактор Т130МГ
Мощность  привода, кВт	117,6
Предельная  глубина ПРС, м	3500
Грузоподъемность, т	50
Максимальное  натяжение каната, кН	90
Талевая система	3 × 4
Высота  вышки, м	18
Лебедка	Однобарабанная
Вместимость барабана, м канат Ø 25 мм           Ø 15 мм           Ø 13 мм	— 2000 2300
Число скоростей             прямых              обратных	4 2
Автоматический  ключ	2ПР – 2ГП
Ротор	—
Насос	—
Масса, т	25

 

Таблица № 2

Техническая характеристика кронблока

Параметры	КБЭУ-50
Грузоподъемность, т	50
Число шкивов	4
Диаметр шкивов, мм	670
Диаметр каната, мм	25,0
Масса, кг	529

Таблица № 3

Техническая характеристика талевого блока

Параметры	БТЭ-50
Грузоподъемность, т	50
Число шкивов	3
Диаметр шкивов, мм	670
Диаметр каната, мм	25,0
Масса, кг	450

 

 

 

Таблица № 4

Техническая характеристика крюка

Параметры	КрЭ-50
Грузоподъемность, т	50
Диаметр зева рога, мм	100
Просвет серьги, мм	183
Усилие  пружины при рабочей нагрузке, кН	3,0
Длина хода пружины, мм	100
Масса, кг	270

 

Оснастка талевой  системы

Талевые системы подъемных  установок преобразуют вращательное движение барабана лебедки в поступательное перемещение крюка. При этом за счет кратности полиспаста уменьшается  натяжение в талевом канате от нагрузки на крюке.

Талевая система состоит  из кронблока, неподвижно устанавливаемого на верху вышки, подвижного (талевого) блока с крюком (конструктивно  эти два механизма могут быть объединены в один – крюкоблок), талевого каната, штропов и элеватора.

На рассматриваемых подъемных установках принята талевая система с оснасткой 3×4 шестью рабочими ветвями.

Оснащать талевые системы  рекомендуется по крестовой схеме, при которой усилия распределяются более равномерно по длине осей шкивов кронблока и талевого блока при  движении последнего под нагрузкой.

Кронблок предназначен для подвешивания на канатах подвижной части талевой системы и восприятия нагрузок на крюке, возникающих при спуско–подъемных операциях.

Щеки талевого блока в  верхней части соединены траверсой, к которой может крепиться  неподвижный конец талевого каната. К нижней части щек подвешена  серьга для соединения с крюком. В центре щек неподвижно закреплена ось, на которой монтируются канатные шкивы на роликоподшипниках.

Крюк подвешен в корпусе (стакане) на пружине, для легкого  проворачивания имеется опорный  подшипник.

Ход пружины на подвеске крюка и ее усилие обеспечивают при  подъеме колонны труб автоматический выход отвинченной трубы из муфтовой части резьбового соединения труб.

 

Канаты  для оснастки талевой системы.

В талевых  системах применяются стальные канаты круглого сечения, по конструкции шестипрядные двойной свивки из стальной углеродистой проволоки высокого качества (тигельная  сталь) диаметром от 0,7 до 2,2 мм. Каждая прядь состоит из 31 проволоки. Канаты свивают из шести прядей; при свивке их навивают на пеньковую сердцевину. Это придает канату круглую форму, увеличивает его гибкость и улучшает смазку каната, т.к. пеньковая сердцевина пропитывается маслом.

Стальные талевые  канаты изготавливают как правой, так и левой свивки. По направлению  свивки прядей в канате и проволок в прядях различают канаты крестовой  и односторонней свивки. Канаты односторонней  свивки вследствие совпадения направлений  свивок более гибки по сравнению  с канатами крестовой свивки. Однако канаты односторонней свивки при натяжении раскручиваются, в результате чего нарушается их строение. В талевых системах эти канаты не применяются. Для талевых систем, чтобы обеспечить работоспособность по износу рекомендуется выбирать канаты в которых:

1) число проволок  во внешнем и внутреннем слоях  одинаковое, а толщины проволок, образующих слои прядей, различные,  пряди свиты с линейным касанием, а свивка каната крестовая;

2) число проволок  во внешнем и внутреннем слоях  прядей различное, а диаметр  их одинаковый, касание проволок  в прядях линейное, а свивка  крестовая.

Канаты стальные различают: по конструкции: ТК, ЛК –  точечное и линейное касание проволок между слоями; ТЛК – точечно-линейное касание проволок между слоями; РО – пряди состоят из проволок разного  и одинакового диаметров в  слоях.

Канаты диаметром  от 11 до 20 мм могут иметь еще название тартальных.

 

Правила отбраковки талевых канатов

Талевый канат  должен быть заменен новым, если при  осмотре его обнаружится один из следующих дефектов:

а) одна прядь  каната оборвана;

б) на шаге свивки каната число оборванных проволок составляет более 10 % всего числа проволок в  канате;

в) одна из прядей вдавлена из-за разрыва сердечника каната;

г) канат вытянут  или сплюснут и его наименьший диаметр составляет 0,75  первоначального.

 

Выбор каната для талевой системы

Исходя из класса подъемной установки, подобранной  для ремонта скважины, определяется диаметр каната из таблиц технических  характеристик подъемных установок.

Учитывая условия  ремонта определяется конструкция  каната и тип. Из таблиц, характеризующих  канаты, выбираются технические данные и расшифровывается аббревиатура шифра. При необходимости производится проверочный расчет на прочность.

По техническим  характеристикам определяются контрольные  параметры кронблока и талевого блока. При несоответствии производится замена путем подбора новых узлов.

Диаметр шкивов талевой системы и барабанов  лебедки должен быть в 38-42 раза больше диаметра каната. Дно канавки шкивов должно ограничиваться дугой в 150^о с радиусом на 0,5 мм более диаметра каната. Глубина канавки должна быть равна трехкратному диаметру каната.

Исходя из значения натяжения ходового конца  каната P_хк= 84,46 кН. выбираем талевый канат диаметром 25 мм с органическим (пеньковым) сердечником линейного касания (ЛК-0), который при пределе прочности σ_р=1766 МПа имеет расчетное разрывное усилие P_p=460 кН.

Таблица № 5

Характеристики талевого каната

Диаметр каната, мм	Площадь сечения, мм2	Удельная масса, кг/м	Разрывное усилие каната в целом  в кН при временном сопротивлении  проволоки, МПа		Диаметр проволок внешнего слоя, мм
			1766	1960
25	300,6	2,66	460	510	1,6

 

 

 

Запасовка каната

Бухту каната устанавливают  на металлическую ось приспособления, расположенного справа от передней грани мачты. Соединяют конец талевого каната с концом пенькового вспомогательного каната, длиной около 50 м. Затем раскрепляют узел крепления неподвижного конца каната и пропускают через него пеньковый канат.

После этого пеньковый  канат последовательно пропускают через шкивы 1 кронблока и I талевого блока, затем 4 – III, далее через шкивы 2 – II – 3. По мере запасовки пенькового каната по указанной схеме за ним движется закрепленный талевый канат последовательно по указанным шкивам блоков.

Когда конец талевого каната со шкива 3 достигнет пола рабочей площадки, отсоединяют пеньковый канат, а конец ведущей струны талевого каната укрепляют в зажимном приспособлении реборды барабана лебедки и наматывают на барабан восемь витков. Одновременно неподвижный конец талевого каната зажимается в узле крепления, при этом талевый блок должен висеть над гидроротором, слегка касаясь стола ротора крюком. После закрепления каната в узле крепления тарируют датчик и индикатор веса инструмента.