RU2520976C2 - Oil and gas well repair unit and method for running coil tubing in and out by means of this unit - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: group of inventions is related to oil industry and intended for workover, geophysical and thermal and hydrodynamic surveys of oil, gas and other wells using coil tubing and for well intervention. The unit (Fig. 1) includes a transportation basis 1 with two outriggers 12, the operator's cabin with control system 9, a drum 2 with drive 4, coil tubing 3, a winder 10 for winding of coil tubing to the drum, an injector with jigging blocks 5 with a guider 11 installed before it, the injector drive 6, sealing and BOP equipment 7 connected to the well Christmas tree 8 and a logging module 14, at that the drum drive is a power drive unit, the guider is made as a roll, coil tubing (Fig. 2) is a polymer-coated steel tubing; at the unit there is an installed pump 13 and a speed sensor measuring speed of the tubing feed to the well, two delivery force sensors and a metre measuring length of the tubing in the well, at that the above sensors, a temperature sensor and a well-pressure gage, the third delivery force sensor, a gamma-activity indicator, an accelerometer, a collar locator and the metre measuring length of the tubing in the well are connected to the control system, at that the logging module includes a temperature sensor and a well-pressure gage, a collar locator, a gamma-activity indicator, an accelerometer and the third delivery force sensor.

EFFECT: provision of workover, geophysical and thermal and hydrodynamic surveys of oil, gas and other wells.

5 cl, 1 ex, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к области нефтедобывающей промышленности и предназначена для подземного ремонта, геофизических и термогидродинамических исследований нефтяных, газовых и других вертикальных скважин, наклонных скважин и скважин с горизонтальными участками профиля с использованием гибкой трубы и для выполнения внутрискважинных работ - промывки, удаления гидратных и парафиновых пробок, перфорационных и иных работ.The group of inventions relates to the field of the oil industry and is intended for underground repair, geophysical and thermohydrodynamic studies of oil, gas and other vertical wells, deviated wells and wells with horizontal sections of the profile using a flexible pipe and for performing downhole operations - washing, removing hydrate and paraffin plugs , perforation and other works.

В современной технике известна подъемная установка для обслуживания нефтяных скважин, содержащая транспортное средство с направляющими балками, барабан с непрерывной стальной трубой, механизм подачи (этот механизм называют инжектором, устьевым податчиком, транспортером или подающим устройством) с расположенными попарно четырьмя гидравлическими стойками, из которых противоположная по отношению к скважине пара гидравлических стоек жестко связана с основанием механизма подачи и оснащена роликами для выдвижения по направляющим балкам в рабочее положение, и узел выдвижения механизма подачи в рабочее положение. Для повышения производительности за счет ускорения и упрощения монтажа и центровки механизма подачи на скважине и расширения технологических возможностей обращенная к скважине пара гидравлических стоек связана с основанием механизма подачи шарнирно, а противоположная по отношению к скважине пара гидравлических стоек снабжена опорными башмаками для размещения в них роликов, узел выдвижения механизма подачи в рабочее положение выполнен в виде двух гидроцилиндров и канатов с перекидными роликами, причем концы каната связаны с опорными башмаками гидравлических стоек, а середина каната - с механизмом подачи через гидроцилиндр, барабан выполнен в виде двух концентричных обечаек, наружной с отверстиями и внутренней, образующих кольцевую полость для подачи в нее подогретого воздуха (SU 1439197 А1, E21B 19/22, E21B 19/00, 23.11.1988).In modern technology, a well installation for servicing oil wells is known, comprising a vehicle with guide beams, a drum with a continuous steel pipe, a feed mechanism (this mechanism is called an injector, wellhead feeder, conveyor or feed device) with four hydraulic stands arranged in pairs, of which the opposite in relation to the well, a pair of hydraulic struts is rigidly connected to the base of the feed mechanism and is equipped with rollers for extension along the guide beams to the working position, and the extension of the feed mechanism to the working position. To increase productivity by accelerating and simplifying the installation and alignment of the feed mechanism at the well and expanding technological capabilities, the pair of hydraulic struts facing the well is connected to the base of the feed mechanism pivotally, and the pair of hydraulic struts opposite to the well is equipped with support shoes for placing rollers in them, the extension unit of the feed mechanism to the working position is made in the form of two hydraulic cylinders and ropes with flip rollers, the ends of the rope being connected to the support shoes of hydraulic racks, and the middle of the rope - with a feed mechanism through the hydraulic cylinder, the drum is made in the form of two concentric shells, an outer one with holes and an inner one, forming an annular cavity for supplying heated air to it (SU 1439197 A1, E21B 19/22, E21B 19 / 00, 11/23/1988).

Недостатком этой конструкции является низкая долговечность непрерывной стальной трубы, обусловленная двукратным циклом изгиба трубы при ее спуске и извлечении из скважины. Первый цикл изгиба трубы имеет место при ее сматывании с барабана - труба из согнутого положения распрямляется. Второй цикл изгиба - при входе в инжектор, где труба из прямолинейной формы повторно изгибается, перед тем как попасть в инжектор. Помимо этого взаимное расположение кабины оператора, барабана и инжектора исключает одновременный контроль за их функционированием.The disadvantage of this design is the low durability of a continuous steel pipe, due to the double bending cycle of the pipe during its descent and removal from the well. The first pipe bending cycle takes place when it is unwound from the drum - the pipe straightens from a bent position. The second bending cycle is at the entrance to the injector, where the pipe from a rectilinear form is repeatedly bent before entering the injector. In addition, the relative position of the operator’s cab, drum and injector eliminates the simultaneous monitoring of their functioning.

Наиболее близким аналогом является агрегат подземного ремонта скважин с использованием гибкой стальной трубы, содержащий транспортную базу, на раме которой установлена кабина управления, трансмиссия, барабан для намотки гибкой трубы, инжектор, обеспечивающий принудительное перемещение гибкой трубы, механизмы перевода инжектора и кабины управления в рабочее положение, герметизатор устья. Ось вращения барабана для намотки гибкой трубы параллельна оси транспортной базы, которая при рабочем положении агрегата проходит через ось скважины (RU 2154146 С2, E21B 19/22, 10.08.2000).The closest analogue is an underground well repair unit using a flexible steel pipe, containing a transport base, on the frame of which there is a control cabin, transmission, a drum for winding a flexible pipe, an injector providing for forced movement of the flexible pipe, mechanisms for transferring the injector and control cabin to the working position mouth sealant. The axis of rotation of the drum for winding a flexible pipe is parallel to the axis of the transport base, which, when the unit is in working position, passes through the axis of the well (RU 2154146 C2, E21B 19/22, 10.08.2000).

Недостатками этого агрегата являются недолговечность гибкой трубы, сложность и высокая себестоимость конструкции. Использование стальной трубы имеет ряд отрицательных последствий. При проходе через инжектор и при намотке на барабан стальная труба подвержена необратимой пластической деформации, при погружении в скважину в условиях высокого давления в контакте с кислородом она подвержена ускоренной коррозии, а в связи с высокой усталостью под действием циклических напряжений гибкая труба подвергается трещинам, быстро разрушается и в итоге становится непригодной.The disadvantages of this unit are the fragility of the flexible pipe, the complexity and high cost of construction. The use of steel pipe has a number of negative consequences. When passing through the injector and when winding onto a drum, the steel pipe is subjected to irreversible plastic deformation, when immersed in a well under high pressure in contact with oxygen, it is subject to accelerated corrosion, and due to high fatigue due to cyclic stresses, the flexible pipe is cracked and quickly destroyed and eventually becomes unusable.

Использование стальной трубы также вынуждает усложнять конструкцию за счет дополнительного введения в нее направляющего устройства в виде дуги перед входом трубы в инжектор. Применение этого устройства необходимо для того, чтобы увеличить радиус перегиба стальной трубы и тем самым понизить деформацию стали и увеличить срок ее службы.The use of a steel pipe also makes it difficult to design due to the additional introduction of a guiding device in it in the form of an arc before the pipe enters the injector. The use of this device is necessary in order to increase the radius of bending of the steel pipe and thereby reduce the deformation of steel and increase its service life.

Поскольку сталь является тяжелым материалом, это вынуждает применять дорогие инжекторы повышенной мощности.Since steel is a heavy material, this forces the use of expensive high-power injectors.

К недостаткам прототипа также относится неравномерное распределение нагрузки на гибкую трубу во время выполнения спускоподъемных операций, обусловленное тем, что основным тяговым компонентом конструкции служит инжектор, а барабан предназначен только для намотки трубы и ее хранения. В таком случае при подъеме и спуске трубы в скважину на большую глубину на участок трубы, расположенный ниже инжектора, действует сила растяжения, намного большая, нежели на участок трубы между барабаном и инжектором. Это приводит к ускоренному разрушению трубы, а также вынуждает применять дорогие инжекторы высокой мощности.The disadvantages of the prototype also include the uneven distribution of the load on the flexible pipe during the hoisting operations, due to the fact that the main traction component of the structure is the injector, and the drum is intended only for winding the pipe and its storage. In this case, when lifting and lowering the pipe into the well to a greater depth, a tensile force is applied to the pipe section located below the injector, much greater than the pipe section between the drum and the injector. This leads to accelerated destruction of the pipe, and also forces the use of expensive high-power injectors.

Задачей предлагаемой группы изобретений является упрощение и удешевление конструкции, повышение срока службы гибкой трубы.The objective of the proposed group of inventions is to simplify and cheapen the design, increase the service life of the flexible pipe.

Указанная задача решается за счет того, что агрегат для ремонта нефтяных и газовых скважин содержит транспортную базу с двумя аутригерами, расположенными в задней части транспортной базы, кабину оператора с системой управления, размещенную в передней части транспортной базы, барабан с приводом, размещенный в средней части транспортной базы, гибкую трубу, укладчик гибкой трубы на барабан, инжектор с прижимными колодками, перед входом в который установлено направляющее устройство, привод инжектора, герметизирующее и противовыбросное оборудование, которое соединено с фонтанной арматурой скважины, установленной над устьем скважины, и каротажно-технологический модуль, установленный на нижнем конце гибкой трубы и имеющий кабельный канал связи с системой управления, при этом привод барабана выполнен силовым, направляющее устройство представляет собой ролик, гибкая труба представляет собой сталеполимерную трубу, на агрегате установлен насос для подачи пульсирующего давления в полость трубы, а также датчик измерения скорости подачи трубы в скважину, два датчика усилия ее подачи, один из которых установлен на укладчике, а другой - на инжекторе, и измеритель длины трубы в скважине, причем вышеуказанные датчики, датчик температуры и датчик давления в скважине, третий датчик усилия подачи трубы, индикатор гамма-активности, акселерометр, локатор муфт и измеритель длины трубы в скважине подключены к системе управления, при этом каротажно-технологический модуль включает в себя датчик температуры и датчик давления в скважине, локатор муфт, индикатор гамма-активности, акселерометр и третий датчик усилия подачи трубы.This problem is solved due to the fact that the unit for repairing oil and gas wells contains a transport base with two outriggers located at the rear of the transport base, an operator's cab with a control system located in front of the transport base, a drum with a drive located in the middle part transport base, a flexible pipe, a flexible pipe stacker on a drum, an injector with pressure pads, in front of which there is a guide device, an injector drive, a sealing and blowout preventer udovanie, which is connected to the fountain fittings of the well installed above the wellhead, and the logging and technological module mounted on the lower end of the flexible pipe and having a cable communication channel with the control system, while the drum drive is made power, the guiding device is a roller, a flexible pipe It is a steel-polymer pipe, a pump is installed on the unit for supplying a pulsating pressure to the pipe cavity, as well as a sensor for measuring the pipe feed rate into the well, two force sensors dachas, one of which is installed on the stacker and the other on the injector, and a pipe length meter in the well, the above sensors, a temperature sensor and a pressure sensor in the well, a third pipe supply force sensor, a gamma activity indicator, an accelerometer, a coupling locator and the pipe length meter in the well is connected to the control system, while the logging-technological module includes a temperature sensor and a pressure sensor in the well, a coupler locator, a gamma activity indicator, an accelerometer and a third pipe feed force sensor .

Сталеполимерная труба может состоять из тела трубы, изготовленного из термопластичного полимера, например из полиэтилена, полипропилена, полистирола, поликарбоната, поливинилхлорида и так далее, поперечного армирования, выполненного стальной лентой прямоугольного сечения, уложенной под углом 45 - 60 градусов к оси трубы, и продольного армирования, выполненного стальной проволокой.The steel-polymer pipe may consist of a pipe body made of a thermoplastic polymer, for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyvinyl chloride and so on, transverse reinforcement made of steel tape of rectangular cross-section, laid at an angle of 45-60 degrees to the axis of the pipe, and longitudinal steel wire reinforcement.

Способ спуска и подъема гибкой трубы с помощью агрегата для ремонта нефтяных и газовых скважин включает ее подачу в скважину с помощью инжектора, дальнейшее погружение трубы в скважину под собственным весом, подъем трубы и равномерную намотку ее на барабан с помощью укладчика, при этом при подаче трубы в скважину барабан работает в тормозном режиме, после начала погружения трубы в скважину под собственным весом инжектор и барабан одновременно работают в тормозном режиме, при этом процесс контролируется за счет установленных на агрегате датчика измерения скорости, датчика подачи трубы в скважину, двух датчиков усилия ее подачи, один из которых установлен на укладчике, а другой - на инжекторе, и измерителя длины трубы в скважине, обеспечивающих путем сравнения их показаний с показаниями датчиков каротажно-технологического модуля, установленного на нижнем конце трубы, контроль продвижения конца трубы и обнаружение ее вынужденных остановок при продвижении, при этом для преодоления вынужденных остановок в полость трубы с помощью насоса подается пульсирующее давление, при последующем подъеме трубы усилие подъема распределяется между инжектором и барабаном, причем усилие намотки, создаваемое барабаном, устанавливается алгоритмом, включающим вычисление системой управления усилия, требуемого для подъема трубы из скважины, задание приводу барабана для каждого слоя трубы на барабане тягового усилия, исключающего раздавливание трубы, причем вышеупомянутое усилие контролируется с помощью установленного на укладчике датчика усилия таким образом, что если тяговое усилие достигло допустимого максимума, то датчик подает сигнал системе управления, которая, в свою очередь, подает сигнал на привод барабана для снижения усилия, при этом усилие привода инжектора обеспечивается за счет того, что система управления вычитает из требуемого суммарного тягового усилия то усилие, которое создается приводом барабана, и посылает полученный сигнал на привод инжектора, при выходе конца трубы из скважины, чтобы исключить его выбрасывание под действием устьевого давления, у выхода из скважины устанавливают герметизирующее и противовыбросное оборудование и, кроме того, при извлечении трубы ее удерживает инжектор. Для каждого этапа спуска или подъема трубы в скважину системой управления может задаваться усилие прижатия колодок инжектора к гибкой трубе, обеспечивающее между трубой и колодками силу трения покоя, достаточную для обеспечения движения трубы вместе с колодками и исключающую проскальзывание трубы.A method of lowering and raising a flexible pipe using an oil and gas well repair unit includes feeding it into the well using an injector, further immersing the pipe into the well under its own weight, lifting the pipe and uniformly winding it onto the drum using a stacker, while feeding the pipe in the well, the drum operates in a braking mode, after the start of immersion of the pipe into the well under its own weight, the injector and the drum simultaneously operate in a braking mode, while the process is controlled by those installed on the unit a speed measuring sensor, a pipe feed sensor into the well, two pressure transmitting force sensors, one of which is installed on the stacker, and the other on the injector, and a pipe length meter in the well, providing by comparing their readings with the readings of the logging module installed at the lower end of the pipe, monitoring the progress of the pipe end and detecting its forced stops during advancement, while pulsating pressure is applied to the pipe cavity using the pump to overcome forced stops, at the next lift of the pipe, the lifting force is distributed between the injector and the drum, and the winding force created by the drum is set by an algorithm that includes the control system calculating the force required to lift the pipe from the well, setting the drum drive for each pipe layer on the drum to pull the pipe to prevent crushing of the pipe, moreover, the aforementioned force is controlled by means of a force sensor mounted on the stacker in such a way that if the pulling force has reached an allowable maximum, then the sensor The IR sends a signal to the control system, which, in turn, sends a signal to the drum drive to reduce the force, while the drive force of the injector is ensured by the fact that the control system subtracts from the required total tractive effort the force created by the drum drive and sends the received signal to the injector drive, when the end of the pipe exits the well to prevent its ejection due to wellhead pressure, sealing and anti-blowout equipment are installed at the exit from the well and, cr IU addition, when extracting the tube retains its injector. For each stage of pipe descent or ascent into the well, the control system can set the force of pressing the injector blocks against the flexible pipe, which provides static friction between the pipe and the blocks, sufficient to ensure the movement of the pipe together with the blocks and preventing the pipe from slipping.

Технический результат - замена направляющего устройства в виде дуги роликом, замена мощного инжектора маломощным, уменьшение усталости трубы и ее деформации под воздействием циклических напряжений, снижение износа инжектора и исключение коррозионных процессов на поверхности трубы.EFFECT: replacement of a guide device in the form of an arc by a roller, replacement of a powerful injector with a low-power one, reduction of pipe fatigue and its deformation under the influence of cyclic stresses, reduction of injector wear and elimination of corrosion processes on the pipe surface.

За счет того, что гибкая труба сделана из термопластического полимера и стали, она стоит дешевле, значительно меньше подвержена необратимой пластической деформации, при погружении в скважину в условиях высокого давления в контакте с кислородом не подвергается ускоренной коррозии и имеет меньшую, нежели у стальной трубы, усталость при воздействии циклических напряжений.Due to the fact that the flexible pipe is made of thermoplastic polymer and steel, it is cheaper, much less susceptible to irreversible plastic deformation, when immersed in a well under high pressure in contact with oxygen, it does not undergo accelerated corrosion and has less corrosion than steel pipe fatigue when exposed to cyclic stresses.

Использование сталеполимерной трубы создает возможность упростить конструкцию, заменяя направляющее устройство в виде дуги роликом, а также позволяет использовать менее мощные инжекторы.The use of a steel-polymer pipe makes it possible to simplify the design by replacing the guide device in the form of an arc with a roller, and also allows the use of less powerful injectors.

Использование барабана, оснащенного силовым приводом, который во время выполнения подъемных операций наравне с инжектором берет на себя основную нагрузку, также позволяет использовать дешевый маломощный инжектор и исключает ускоренное разрушение гибкой трубы вследствие неравномерного распределения на нее нагрузки во время проведения операций.The use of a drum equipped with a power drive, which during the lifting operations along with the injector takes on the main load, also allows you to use a cheap low-power injector and eliminates the accelerated destruction of the flexible pipe due to the uneven distribution of load on it during operations.

Регулирование системой управления усилия прижатия прижимных колодок инжектора к гибкой трубе в зависимости от требуемого усилия подачи или тормозного усилия инжектора обеспечивается оптимальное нагружение деталей и узлов инжектора и, следовательно, снижает его износ.The control system controls the force of pressing the injector clamping blocks against the flexible pipe, depending on the required feed force or injector braking force, providing optimal loading of the parts and components of the injector and, therefore, reduces its wear.

На фиг.1 изображена схема агрегата для ремонта нефтяных и газовых скважин, а на фиг.2 изображена гибкая сталеполимерная труба.Figure 1 shows a diagram of a unit for the repair of oil and gas wells, and figure 2 shows a flexible steel-polymer pipe.

Агрегат устроен следующим образом. В передней части транспортной базы 1, опирающейся на грунт при помощи двух аутригеров 12, расположенных в задней части транспортной базы, размещена кабина оператора с системой управления 9, а в средней установлен барабан 2 с приводом 4. Для ровной укладки гибкой сталеполимерной трубы 3, на нижнем конце которой установлен каротажно-технологический модуль 14, на барабан при наматывании служит укладчик 10. Для подачи давления в гибкую трубу используется насос 13.The unit is arranged as follows. In the front of the transport base 1, which is supported on the ground by two outriggers 12 located in the rear of the transport base, an operator's cab with a control system 9 is installed, and a drum 2 with a drive 4 is installed in the middle part. For smooth laying of a flexible steel-polymer pipe 3, the lower end of which a logging and technological module 14 is installed, a stacker 10 is used on the drum when winding. A pump 13 is used to supply pressure to the flexible pipe.

В задней части агрегата расположен ролик 11, предназначенный для направления гибкой трубы перед входом в инжектор (устьевой податчик) 5, оснащенный приводом 6. Ниже инжектора расположено герметизирующее и противовыбросное оборудование 7, которое соединено с фонтанной арматурой скважины 8, находящейся над устьем скважины.At the rear of the unit is a roller 11, designed to guide a flexible pipe in front of the injector (wellhead feeder) 5, equipped with a drive 6. Sealing and blow-out equipment 7 is located below the injector, which is connected to the fountain fittings of the well 8 located above the wellhead.

Фонтанная арматура представляет собой комплект устройств, монтируемый на устье скважины для его герметизации, подвески лифтовых труб, используемых для подъема пластовых флюидов - нефти, газа, воды, на поверхность при освоении, фонтанной и газлифтной эксплуатации скважин и управления потоками продукции скважины.Fountain reinforcement is a set of devices mounted at the wellhead for its sealing, suspension of elevator pipes used to raise formation fluids - oil, gas, water, to the surface during development, fountain and gas lift operation of wells and control of production flow of the well.

Гибкая сталеполимерная труба может состоять из тела трубы 15, изготовленного из термопластического полимера, в частности из полиэтилена, поперечного армирования 16, выполненного стальной лентой прямоугольного сечения, уложенной под углом 45-60 градусов к оси трубы, и продольного армирования 17, выполненного стальной проволокой. Если угол между осью трубы и стальной лентой составит меньше 45-и градусов, тогда в местах изгиба трубы лента станет сильно перегибаться. Если этот угол составит больше 60-и градусов, то это приведет к сильному растягиванию трубы в том случае, когда ее вес в скважине имеет большое значение.A flexible steel-polymer pipe may consist of a pipe body 15 made of a thermoplastic polymer, in particular polyethylene, transverse reinforcement 16 made of steel tape of rectangular cross-section, laid at an angle of 45-60 degrees to the axis of the pipe, and longitudinal reinforcement 17 made of steel wire. If the angle between the axis of the pipe and the steel tape is less than 45 degrees, then in places where the pipe bends, the tape will become very bent. If this angle is more than 60 degrees, this will lead to a strong stretching of the pipe in the case when its weight in the well is of great importance.

Помимо показанных на чертеже элементов в тело трубы могут быть встроены электрические кабели. В таком случае труба называется шлангокабелем.In addition to the elements shown in the drawing, electrical cables can be integrated into the pipe body. In this case, the pipe is called a umbilical.

Агрегат может работать в двух режимах - спуска и подъема гибкой трубы. Режим задается в кабине оператора с системой управления 9. Спуск гибкой трубы в скважину проходит следующим образом. Подача гибкой трубы в скважину, в том числе в скважину с устьевым давлением, осуществляется с помощью инжектора 5, при этом барабан 2 работает в тормозном режиме и тем самым обеспечивает подачу трубы к инжектору с предварительным натяжением.The unit can operate in two modes - lowering and lifting a flexible pipe. The mode is set in the operator's cab with the control system 9. The descent of the flexible pipe into the well is as follows. The flexible pipe is fed into the well, including into the well with wellhead pressure, by means of an injector 5, while the drum 2 operates in a braking mode and thereby provides the pipe to the injector with preliminary tension.

Когда в дальнейшем труба достигает достаточной глубины, чтобы погружаться в скважину под собственным весом, инжектор и барабан начинают синхронно работать в тормозном режиме. Этот процесс контролируется за счет того, что на агрегате установлен датчик измерения скорости подачи трубы в скважину, два датчика усилия ее подачи, один из которых установлен на укладчике, а другой - на инжекторе, и измеритель длины трубы в скважине (на чертежах не показаны), обеспечивающие путем сравнения их показаний с показаниями датчиков каротажно-технологического модуля контроль продвижения конца трубы и обнаружение вынужденных остановок трубы при ее продвижении, обусловленных:When in the future the pipe reaches a sufficient depth to sink into the well under its own weight, the injector and the drum begin to synchronously operate in a braking mode. This process is controlled due to the fact that the unit has a sensor for measuring the feed rate of the pipe into the well, two sensors for the force of its supply, one of which is installed on the stacker, and the other on the injector, and a pipe length meter in the well (not shown in the drawings) providing by comparing their readings with the readings of the sensors of the logging and technological module, monitoring the progress of the end of the pipe and the detection of forced pipe stops during its movement, due to:

- силами трения, возникающими в местах искривления скважины;- friction forces arising in places of well curvature;

- преодолением парафиновых или асфальтеновых пробок, имеющихся в скважине.- overcoming the paraffin or asphaltene plugs available in the well.

Для преодоления мест вынужденных остановок с помощью насоса 13 в полость трубы подается пульсирующее давление.To overcome the places of forced stops using the pump 13, a pulsating pressure is supplied into the pipe cavity.

На конце трубы устанавливается каротажно-технологический модуль 14 со следующими элементами:At the end of the pipe, a logging-technological module 14 is installed with the following elements:

- датчиками температуры и давления в скважине, что позволяет исключить применение трубы в условиях, превышающих предельные для нее значения температуры и давления;- temperature and pressure sensors in the well, which eliminates the use of the pipe in conditions that exceed the temperature and pressure limits for it;

- локатором муфт, предназначенным для отслеживания движения конца трубы в скважине и точной установки его на требуемой глубине путем определения местоположения муфтовых и замковых соединений;- a locator of couplings designed to track the movement of the end of the pipe in the well and accurately set it to the required depth by determining the location of the coupling and locking joints;

- индикатором гамма-активности, обеспечивающим привязку конца трубы к разрезу скважины;- an indicator of gamma activity, ensuring the binding of the end of the pipe to the section of the well;

- акселерометром, контролирующим ускорение движения конца трубы по стволу скважины, в том числе в местах искривления ствола скважины и горизонтальной ее части;- an accelerometer that controls the acceleration of the end of the pipe along the wellbore, including in places where the wellbore is curved and its horizontal part;

- датчиком усилий, контролирующим усилие подачи конца трубы при ее спуске и ее натяжение в том случае, если на конце трубы размещен груз.- a force sensor that controls the feed force of the end of the pipe during its descent and its tension if a load is placed at the end of the pipe.

Последующий подъем гибкой трубы из скважины осуществляется следующим образом. Усилие подъема распределяется между инжектором 5 и барабаном 2, причем усилие намотки, создаваемое барабаном, обеспечивается согласно алгоритму намотки, заданному с помощью системы управления, находящейся в кабине оператора 9, исключающему раздавливание трубы на разных слоях, а усилие, создаваемое инжектором, принимает такое значение, чтобы сумма усилий барабана и инжектора была достаточной для обеспечения извлечения трубы из скважины.The subsequent rise of the flexible pipe from the well is as follows. The lifting force is distributed between the injector 5 and the drum 2, and the winding force generated by the drum is provided according to the winding algorithm specified by the control system located in the operator’s cabin 9, eliminating crushing of the pipe on different layers, and the force created by the injector takes this value so that the sum of the efforts of the drum and injector is sufficient to ensure the extraction of the pipe from the well.

Алгоритм намотки и тяговое усилие, создаваемое при этом приводами барабана и инжектора, задаются следующим образом. В начале система управления вычисляет усилие, требуемое для подъема трубы из скважины. Для каждого слоя трубы на барабане система управления задает приводу барабана соответствующее тяговое усилие, исключающее раздавливание трубы, причем вышеупомянутое усилие контролируется с помощью датчика усилия, установленного на укладчике. Если тяговое усилие достигло максимально допустимого значения, то датчик подает сигнал системе управления, которая, в свою очередь, подает сигнал на привод барабана для снижения усилия. Затем система управления вычитает из требуемого суммарного усилия то усилие, которое создается приводом барабана, и посылает полученный сигнал на привод инжектора.The winding algorithm and the traction force generated by the drum and injector drives are specified as follows. At the beginning, the control system calculates the force required to lift the pipe from the well. For each layer of pipe on the drum, the control system sets the drum drive to a corresponding pulling force to prevent crushing of the pipe, the aforementioned force being monitored by a force sensor mounted on the stacker. If the pulling force has reached the maximum permissible value, the sensor sends a signal to the control system, which, in turn, sends a signal to the drum drive to reduce the force. Then the control system subtracts from the required total force the force that is generated by the drum drive and sends the received signal to the injector drive.

Чтобы исключить выбрасывание трубы под действием устьевого давления при извлечении конца трубы из скважины, у выхода из скважины установлено герметизирующее и противовыбросное оборудование 7 и, кроме того, при извлечении трубы ее удерживает инжектор.To exclude the ejection of the pipe under the action of wellhead pressure when removing the end of the pipe from the well, sealing and anti-blowout equipment 7 is installed at the exit from the well and, in addition, the injector holds it when removing the pipe.

Система управления обеспечивает регулирование усилия прижатия прижимных колодок инжектора к гибкой трубе в зависимости от требуемого усилия подачи или тормозного усилия инжектора, чем обеспечивается оптимальное нагружение деталей и узлов инжектора и повышение его долговечности.The control system provides control of the pressing force of the injector clamping blocks against the flexible pipe, depending on the required feed force or injector braking force, which ensures optimal loading of parts and components of the injector and increase its durability.

Это достигается следующим образом. Для каждого этапа спуска или подъема трубы в скважину системой управления задается такое значение усилия N_Fтяги прижатия колодок инжектора к гибкой трубе, чтобы между трубой и колодками обеспечивалась с некоторым запасом сила трения покоя," достаточная для обеспечения движения трубы вместе с колодками, и не происходило проскальзывания трубы. Это значение автоматически вычисляется системой управления по следующей формуле:This is achieved as follows. For each stage of pipe descent or ascent into the well, the control system sets the value of the force N _{F of the thrust of} pressing the injector blocks against the flexible pipe so that between the pipe and the blocks a _static friction force is provided with a certain margin, "sufficient to ensure the movement of the pipe together with the blocks, and it does not happen pipe slippage: This value is automatically calculated by the control system using the following formula:

$$N_{Fтяги}=\left({\displaystyle \underset{O}{\overset{n}{\int }}d{F}_{тяги}}/K_{тр}\right)\cdot \mathrm{1,25,}$$

$$N_{Ft\mathrm{I\; am}g\mathrm{and}}=\left({\displaystyle \underset{O}{\overset{n}{\int }}d{F}_{t\mathrm{I\; am}g\mathrm{and}}}/K_{tR}\right)\cdot \mathrm{1.25,}$$

где: F_тяги - тяговое усилие инжектора;where: F _traction - traction force of the injector;

К_тр - приведенный коэффициент трения термопластического полимера по стальным колодкам;To _tr - reduced coefficient of friction of a thermoplastic polymer on steel blocks;

О<n<max; max - максимальное тяговое усилие инжектора (в том случае, когда труба полностью погружена в скважину);O <n <max; max - maximum traction force of the injector (in the case when the pipe is completely immersed in the well);

1,25 - коэффициент запаса.1.25 - safety factor.

Равномерную намотку трубы на барабан обеспечивает укладчик 10.Uniform winding of the pipe on the drum provides stacker 10.

Claims (5)

1. Агрегат для ремонта нефтяных и газовых скважин, содержащий транспортную базу с двумя аутригерами, расположенными в задней части транспортной базы, кабину оператора с системой управления, размещенную в передней части транспортной базы, барабан с приводом, размещенный в средней части транспортной базы, гибкую трубу, укладчик гибкой трубы на барабан, инжектор с прижимными колодками, перед входом в который установлено направляющее устройство, привод инжектора, герметизирующее и противовыбросное оборудование, которое соединено с фонтанной арматурой скважины, установленной над устьем скважины, и каротажно-технологический модуль, установленный на нижнем конце гибкой трубы и имеющий кабельный канал связи с системой управления, отличающийся тем, что привод барабана выполнен силовым, направляющее устройство представляет собой ролик, гибкая труба представляет собой сталеполимерную трубу, на агрегате установлен насос для подачи пульсирующего давления в полость трубы, а также датчик измерения скорости подачи трубы в скважину, два датчика усилия ее подачи, один из которых установлен на укладчике, а другой - на инжекторе, и измеритель длины трубы в скважине, причем вышеуказанные датчики, датчик температуры и датчик давления в скважине, третий датчик усилия подачи трубы, индикатор гамма-активности, акселерометр, локатор муфт и измеритель длины трубы в скважине подключены к системе управления, при этом каротажно-технологический модуль включает в себя датчик температуры и датчик давления в скважине, локатор муфт, индикатор гамма-активности, акселерометр и третий датчик усилия подачи трубы.1. A unit for repairing oil and gas wells, comprising a transport base with two outriggers located at the rear of the transport base, an operator's cab with a control system located at the front of the transport base, a drum with a drive located in the middle of the transport base, a flexible pipe , a flexible pipe stacker on a drum, an injector with pressure pads, in front of which there is a guide device, an injector drive, sealing and blow-out equipment that is connected to the fountain by the well reinforcement installed above the wellhead, and the logging and technological module installed on the lower end of the flexible pipe and having a cable communication channel with a control system, characterized in that the drum drive is made power, the guiding device is a roller, the flexible pipe is a steel-polymer pipe, a pump is installed on the unit for supplying pulsating pressure to the pipe cavity, as well as a sensor for measuring the pipe feed rate into the well, two sensors for its supply force, one of which is set it is new on the stacker, and the other on the injector, and a pipe length meter in the well, the above sensors, a temperature sensor and a pressure sensor in the well, a third pipe supply force sensor, a gamma activity indicator, an accelerometer, a coupler locator and a pipe length meter in the well connected to the control system, while the logging-technological module includes a temperature sensor and a pressure sensor in the well, a coupler locator, a gamma activity indicator, an accelerometer and a third pipe feed force sensor. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что сталеполимерная труба состоит из тела трубы, изготовленного из термопластичного полимера с поперечным армированием, выполненным стальной лентой прямоугольного сечения, уложенной под углом 45-60 градусов к оси трубы, и продольным армированием, выполненным стальной проволокой.2. The unit according to claim 1, characterized in that the steel-polymer pipe consists of a pipe body made of thermoplastic polymer with transverse reinforcement made of rectangular steel tape laid at an angle of 45-60 degrees to the pipe axis, and longitudinal reinforcement made of steel wire. 3. Агрегат по п.2, отличающийся тем, что тело сталеполимерной трубы изготовлено из полиэтилена.3. The unit according to claim 2, characterized in that the body of the steel-polymer pipe is made of polyethylene. 4. Способ спуска и подъема гибкой трубы с помощью агрегата для ремонта нефтяных и газовых скважин, включающий ее подачу в скважину с помощью инжектора, дальнейшее погружение трубы в скважину под собственным весом, подъем трубы и намотку ее на барабан с помощью укладчика, отличающийся тем, что при подаче трубы в скважину барабан работает в тормозном режиме, после начала погружения трубы в скважину под собственным весом инжектор и барабан одновременно работают в тормозном режиме, при этом процесс контролируется за счет датчика измерения скорости, датчика подачи трубы в скважину, двух датчиков усилия ее подачи, один из которых установлен на укладчике, а другой - на инжекторе, и измерителя длины трубы в скважине, обеспечивающих путем сравнения их показаний с показаниями датчиков каротажно-технологического модуля, установленного на нижнем конце трубы, контроль продвижения конца трубы и обнаружение ее вынужденных остановок при продвижении, при этом для преодоления вынужденных остановок в полость трубы с помощью насоса подается пульсирующее давление, при последующем подъеме трубы усилие подъема распределяется между инжектором и барабаном, причем усилие намотки, создаваемое барабаном, устанавливается алгоритмом, включающим вычисление системой управления усилия, требуемого для подъема трубы из скважины, задание приводу барабана для каждого слоя трубы на барабане тягового усилия, исключающего раздавливание трубы, причем вышеупомянутое усилие контролируется с помощью установленного на укладчике датчика усилия таким образом, что если тяговое усилие достигло допустимого максимума, то датчик подает сигнал системе управления, которая, в свою очередь, подает сигнал на привод барабана для снижения усилия, при этом усилие привода инжектора обеспечивается за счет того, что система управления вычитает из требуемого суммарного тягового усилия то усилие, которое создается приводом барабана, и посылает полученный сигнал на привод инжектора, при выходе конца трубы из скважины, чтобы исключить его выбрасывание под действием устьевого давления, у выхода из скважины устанавливают герметизирующее и противовыбросное оборудование и, кроме того, при извлечении трубы ее удерживает инжектор.4. A method of lowering and raising a flexible pipe using an oil and gas well repair unit, including supplying it to a well using an injector, further immersing the pipe into the well under its own weight, lifting the pipe and winding it onto the drum using a stacker, characterized in that when the pipe is fed into the well, the drum operates in a braking mode, after the pipe has been immersed in the well under its own weight, the injector and the drum simultaneously operate in a braking mode, while the process is controlled by the speed sensor a spindle, a sensor for supplying the pipe into the well, two sensors for the force of its supply, one of which is installed on the stacker, and the other on the injector, and a pipe length meter in the well, providing by comparing their readings with the readings of the sensors of the logging-technological module installed on the bottom the end of the pipe, monitoring the progress of the end of the pipe and detecting its forced stops during advancement, while to overcome the forced stops, a pulsating pressure is applied to the pipe cavity using the pump, with the subsequent lifting of so that the lifting force is distributed between the injector and the drum, and the winding force created by the drum is set by an algorithm that includes the control system calculating the force required to lift the pipe from the well, setting the drum drive for each pipe layer on the drum to pull the tube to prevent crushing of the pipe, and the above the force is controlled by means of a force sensor installed on the stacker in such a way that if the pulling force has reached the permissible maximum, then the sensor gives a signal to the system control, which, in turn, sends a signal to the drum drive to reduce the force, while the drive force of the injector is ensured by the fact that the control system subtracts from the required total tractive effort the force created by the drum drive and sends the received signal to the injector drive, when the end of the pipe exits the well in order to prevent its ejection due to wellhead pressure, sealing equipment and blow-out equipment are installed at the well exit and, in addition, when removed and pipe it keeps the injector. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что для каждого этапа спуска или подъема трубы в скважину системой управления задают усилие прижатия колодок инжектора к гибкой трубе, обеспечивающее между трубой и колодками силу трения покоя, достаточную для обеспечения движения трубы вместе с колодками и исключающую проскальзывание трубы. 5. The method according to claim 4, characterized in that for each step of lowering or raising the pipe into the well, the control system sets the force of pressing the injector blocks against the flexible pipe, which provides rest friction between the pipe and the blocks, sufficient to ensure the movement of the pipe together with the blocks and excluding slippage of the pipe.

Images