Оборудование для механизации работ при обслуживании нефтепромыслов

В процессе эксплуатации и ремонта скважин требуется выполнение значительных объёмов работ, направленных на повышение добычи нефти и газа. Для механизации наиболее трудоёмких работ серийно выпускается комплекс агрегатов для эксплуатации, обслуживания и ремонта нефтепромыслового оборудования [7].

Агрегат для подготовительных работ при ремонте скважин типа 2 ПАРС (рис. 54) на базе трактора Т-130МГ-1 выполняет работы по планировке площадок для установки агрегатов ремонта скважин, нарезанию щелей под якоря оттяжек, демонтажу и монтажу устьевого оборудования, расчистке подъездных путей к скважинам и другим промысловым объектам.

Агрегат имеет бульдозерный отвал 1, гидравлический кран 5, механизм для разработки грунта, состоящий из редуктора 8, режущего органа 7 с механизмом его подъема 6, прицепного устройства 9, предохранительного клапана 4 и механизма управления 3.

Рис. 54. Агрегат 2ПАРС

Самопогрузчик промысловый ПС-2,5 предназначен для механизированной погрузки, перевозки и разгрузки нефтепромысловых грузов размерами не более 4´1,8´2,4 м в условиях умеренного микроклиматического района по ГОСТ 16350-80.

Рис. 55. Самопогрузчик промысловый ПС-2,5

Агрегат для перевозки штанг АПШ-1,5 (где АПШ - агрегат для перевозки штанг; 1,5 - грузоподъемность устройства в т). Агрегат предназначен для механизированной погрузки, перевозки и разгрузки длинномерного технологического нефтепромыслового оборудования (глубинно-насосных штанг, насосно-компрессорных труб и т.д.), а также для перевозки строительных и др. длинномерных материалов в условиях умеренного макроклиматического района по ГОСТ 16350-80 при температуре окружающего воздуха от минус 40°С до плюс 40°С по всем видам дорог, рассчитанных на пропуск автомобилей с осевой нагрузкой 60 кН.

В состав агрегата входят:

1. Седельный тягач на базе УРАЛ 44202 и шасси полуприцепа;

2. Грузоподъемное устройство типа МГА-65 для погрузочно-разгрузочных работ;

3. Комплект захватных устройств и принадлежности для погрузки штанг;

4. Грузоподъемность, кг - от 5494 до 8100;

5. Подъемное устройство:

а) максимальная грузоподъемность, кг - 1500;

б) вылет стрелы, м - не менее 7,1;

6. Габаритные, размеры, м, не более:

длина - 17,1;

ширина - 2,5;

высота - 3,8;

7. Масса агрегата, кг - полная 23286;

8. Погрузка и разгрузка - двусторонняя.

Агрегат 3 АРОК-П (АРК-П) (рис. 56) предназначен для ремонта и обслуживания станков-качалок в нефтяной промышленности в условиях умеренного макроклиматического района.

Рис. 56. Агрегат 3 АРОК-П (АРК-П)

Установка передвижная АНР-1М предназначена для ремонта и профилактического обслуживания устьевого и наземного нефтегазопромыслового оборудования в условиях умеренного и холодного климатических районов.

Монтажной базой установки является шасси автомобиля КрАЗ-255Б или КрАЗ-260 повышенной проходимости. Установка представляет собой самоходную полевую мастерскую (СПМ), укомплектованную грузоподъемным краном и отапливаемым кузовом с естественной и принудительной вентиляцией (для перевозки ремонтной бригады из 7¸8 чел.).

Агрегат для перевозки установок ЭЦН АТЭ-6М (рис. 57) смонтированный на шасси автомобиля КрАЗ-260Г или КАМАЗ-43101, предназначен для механизированной погрузки, разгрузки и перевозки оборудования установок ЭЦН, состоящих из погружного насоса и электродвигателя, кабельного барабана, электротрансформатора и станции управления. Для погрузки и разгрузки оборудования на платформу агрегата установлен гидравлический кран. Погрузка барабана с кабелем производится с помощью лебедки путем накатывания его по откидным трапам на качающуюся раму. Крепление барабана при транспортировке осуществляется растяжками.

Рис. 57. Агрегат АТЭ-6М:

1 – шасси; 2 – стойка; 3 – лебедка; 4 – искрогаситель; 5 – гидравлический кран; 6 – рама агрегата; 7 ‑ качающаяся рама; 8 – откидные трапы

Разгрузка кабельного барабана осуществляется путем его скатывания под действием собственного веса по качающейся раме с откидным трапом при наклоне качающейся рамы с помощью гидроцилиндров двойного действия.

Агрегат АЗА-3 (рис. 58) предназначен для механизированной установки винтовых и вертикальных закладных анкеров в прочных грунтах. При этом агрегат, кроме работ по заглублению-завинчиванию винтовых анкеров, извлечению винтовых анкеров обратным вращением, выполняет и бурение шурфов под закладные анкеры. Агрегат смонтирован на шасси автомобиля 1 высокой проходимости ЗИЛ-131А, включает в себя коробку отбора мощности 2, коробку передач 3.

Рис. 58. Агрегат АЗА-3:

4 – карданные валы; 5 – платформа для инструмента; 6 – угловой редуктор; 7 – верхний редуктор; 8 – мачта; 10 – инструмент винтовых анкеров и шнековых буров; 9 – вращатель

Агрегат для обслуживания подъемных установок 2АОП на базе грузового автомобиля УРАЛ-4320П предназначен для технического обслуживания и текущего ремонта подъемных установок, используемых при текущем и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин.

Агрегат АТЭ-95 предназначен для ремонта и технического обслуживания подъемного оборудования в нефтяной промышленности. Шасси - автомобиль «КАМАЗ-4310».

Агрегат маслозаправочный АМЗ-6.6-4310 предназначен для транспортирования топлива, жидких масел и проведения операций по опорожневанию и заправки маслом редукторов станков-качалок и другого оборудования.

Агрегат сервисного обслуживания электротехнического оборудования АСЭ-1 предназначен для комплексного обслуживания электротехнического оборудования на объектах нефтегазовой отрасли.

Агрегат со всеми сборочными единицами, деталями и принадлежностями монтируется на шасси автомобиля «КАМАЗ-43101».

Агрегат для обслуживания промысловых электроустановок АОЭ-01 создан на базе автомобиля УРАЛ-43103 для технического обслуживания и текущего ремонта промысловых электроустановок и сетей до 6 кВ.

Машина обслуживания электроцехов МОЭЦ-1 предназначена для обслуживания электроцехов в условиях умеренного микроклиматического района.

Трубовоз механизированный ТВМ (рис. 59) предназначен для длинномерных (до 12 м) грузов (труб, турбобуров и другого длинного сортимента) с механизированной погрузкой в условиях умеренного макроклиматического района по ГОСТ 16350-80 при температуре окружающего воздуха от -40°С до +40°С по всей сети дорог, рассчитанных на пропуск автомобилей с осевой нагрузкой 6 т, а также местности.

Рис. 59. Трубовоз ТВМ

Установки для перевозки и перемотки кабеля УНРКТ-2М и УПК-2000. Установка для намотки и размотки кабеля при спуске и подъеме УЭЦН на нефтяных скважинах УНРКТ-2М смонтирована на раме и имеет меньшие размеры и массу по сравнению с УПК-2000.

Предназначена для: намотки кабеля на барабан; размотки кабеля с барабана при спуско-подъемных операциях на эксплуатационной скважине.

Агрегат для ремонта водоводов АНРВ-1 предназначен для аварийного и планово-предупредительного ремонтов нефтепромысловых водоводов систем поддержания пластового давления и технического водоснабжения в полевых условиях.

Агрегат представляет собой самоходную мастерскую на автомобильном шасси КрАЗ-255Б, укомплектованную гидроприводным грузоподъемным краном, отапливаемым кузовом, автономной электроэнергетической установкой, электросварочным преобразователем, комплектом баллонов, аппаратуры и инструмента для газопламенной обработки.

Агрегат для обслуживания замерных установок АЗУ предназначен для технического обслуживания и текущего ремонта групповых замерных установок и дожимных насосных станций, а также другие подобных технологических установок.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ.

Унифицированная схема нефтегазосбора приведена в приложении 1.

Трубопроводы.

Трубы при добыче применяются для крепления стволов скважин и для образования каналов внутри скважин, подвески оборудования в скважине, прокладки трубопроводов по территории промысла.

Основные группы труб: 1 - насосно-компрессорные (НКТ); 2 - обсадные; 3 ‑ бурильные; 4 - для нефтепромысловых коммуникаций.

Насосно-компрессорные трубы. При всех способах эксплуатации скважин подъем жидкости и газа на поверхность происходит обычно по НКТ, которые применительно к способам эксплуатации еще называют фонтанными, компрессорными, насосными, подъемными или лифтовыми.

Насосно-компрессорные трубы используются также для различных технологических процессов (например, для солянокислых обработок пластов, разбуривания цементных пробок и т.д.).

В табл. 15 представлены основные размеры НКТ, предусмотренные существующими стандартами.

Таблица 15

Условный диаметр трубы, мм
Толщина стенки, мм		3,5	3,5	4,0	5,0	6,5¸7,0	8,0	6,5	7,0

Отечественная промышленность выпускает НКТ диаметром 60, 73, 89, 114 мм и муфты к ним из стали группы прочности Д, К и Е, механические свойства которых приведены в табл. 16.

Таблица 16

Показатели	Группа прочности стали
Д	К	Е
Временное сопротивление sв, МПа
Предел текучести sт, МПа: не менее
не более		-
Относительное удлинение, d, % не менее	14,3	12,0	13,0

Обсадные трубы служат для крепления ствола скважины. По ГОСТ 632-80 отечественные обсадные трубы выпускаются следующих диаметров и толщины (см. табл. 17).

Таблица 17

Æ, мм
d, мм	5,2¸10,2	5,6¸10,2	6,2¸10,5	6,5¸9,5	7,3¸12,2	5,9¸15,0	5,2¸10,2	7,6¸15,1	7,9¸15,9
7,1¸16,5	8,5¸14,8	8,5¸14,8	8,4¸15,4	9,0¸12,0	9,0¸12,0	9,5¸16,7	10,0¸12,0	11,1¸16,1	11,1¸16,1

Группа прочности стали Д, К, Е, Л, М, Т. Трубы маркируются клеймением и краской. При спуске в скважину обсадные трубы шаблонируют.

Обсадные трубы могут применяться вместо НКТ, например, при отборе 5000¸7000 м³/сут. воды из скважин большого диаметра. Иногда для этого используют бурильные трубы.

Бурильные трубы приспособлены к длительному свинчиванию-раэвинчиванию. Промышленность выпускает бурильные трубы длиной 6±0,6; 8±0,6; 11,5±0,9 м, наружным диаметром 60, 73, 89, 102 мм. Трубы диаметром 114, 127, 140 и 168 мм выпускают длиной 11,5±0,9 м.

Бурильные трубы изготавливаются из той же стали, что и обсадные. Для уменьшения веса бурильной колонны применяют алюминиевые бурильные трубы (АБТ), изготавливаемые из сплава Д16. Применяются колонны гибких труб с наружным диаметром 2⁷/8” для бурения забойными двигателями.

Для нефтепромысловых коммуникаций используются электросварные, горячекатанные стальные трубы, пригодные по прочности и гидравлическому сопротивлению:

трубы стальные бесшовные, горячедеформированные - ГОСТ 8732-78, наружным диаметром от 20 до 550 мм, с толщиной стенок от 2,5 мм и более сталь 10; 10Г 2; 20, 12ХН 2А и др.);

трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов – ГОСТ 20295‑85, диаметром от 159 до 820 мм (сталь К34, К50, К60 и др.);

отремонтированные трубы нефтяного сортамента (НКТ, обсадные, бурильные);

для выкидных линий могут применяться гибкие непрерывные колонны труб диаметром до 2⁷/8”.

Трубопроводы системы сбора и подготовки нефти и газа предназначены для транспортировки продукции скважин от их устья до сдачи товарно-транспортным организациям, а также для перемещения ее в технологических установках, а трубопроводы системы ППД - для подачи сточных вод от УПВ до нагнетательных скважин. Выкидные линии, нефте- и газосборные коллекторы являются частью общей системы сбора и их общая протяженность достигает сотен километров только лишь по одному промыслу.

Трубопроводы классифицируются по следующим признакам.

По назначению: а) выкидные линии, транспортирующие продукцию скважины от ее устья до групповой замерной установки; б) нефтегазосборные коллекторы, расположенные от АГЗУ до ДНС; в) нефтесборные коллекторы, расположенные от ДНС до центрального пункта сбора (ЦПС); г) газосборные коллекторы, транспортирующие газ от пункта сепарации до компрессорной станции, обычно расположенной рядом с ЦПС.

По величине напора: а) высоконапорные (до 6,27 МПа); б) средненапорные (до 1,55 МПа); в) низконапорные (до 0,588 МПа) и г) безнапорные (самотечные).

По типу укладки: а) подземные; б) наземные; в) подвесные; г) подводные.

По гидравлической схеме: а) простые, не имеющие ответвлений; б) сложные, имеющие ответвления, к которым относятся также замкнутые (кольцевые) трубопроводы.

По характеру заполнения сечения: а) трубопроводы с полным заполнением сечения трубы жидкостью и б) трубопроводы с неполным заполнением сечения.

Полное заполнение сечения трубы жидкостью обычно бывает в напорных трубопроводах, а неполное заполнение может быть как в напорных, так и в безнапорных трубопроводах. С полным заполнением сечения жидкостью чаще бывают нефтепроводы, транспортирующих товарную нефть, т.е. без газа, и реже - выкидные линии, где имеет место высокое давление. Нефтесборные коллекторы обычно работают с неполным заполнением сечения трубы нефтью, т.е. верхняя часть сечения коллектора занята газом, выделившимся в процессе движения нефти.

Трубопроводы, по которым подается вода в нагнетательные скважины с целью поддержания пластового давления, подразделяются на следующие категории: подводящие, прокладываемые от УПВ до кустовых насосных станций (КНС); разводящие, прокладываемые от КНС до нагнетательных скважин.

Для нефтепромысловых коммуникаций используются трубы: стальные (сварные, горячекатанные, прерывные и на барабанах), комбинированные (футерованные, металло-пластмассовые), полимерные (стеклопластиковые и др.).

Диаметры всех трубопроводов определяются гидравлическими расчетами.

Трубопроводы проектируются и изготавливаются в соответствии с правилами, установленными Госгортехнадзором. Исключение составляют трубопроводы для пара, эксплуатируемые с Р_абс < 0,2 МПа, для воды с температурой до 120°С, временно устанавливаемые трубопроводы со сроком действия до 1 года и некоторые другие.

Расчет трубопроводов для системы сбора на механическую прочность сводится к определению толщины стенки, которая была бы минимальной, но в тоже время не допускала разрушения труб при эксплуатации.

Минимальная толщина стенки трубы рассчитывается по формуле:

, мм,

где Р_и - давление, при котором производится опрессовка труб, МПа; D_вн ‑ номинальный внутренний диаметр трубы, мм; s_доп - допускаемое напряжение, принимаемое равным 0,9s* (s* - нормативное напряжение растяжения материала трубы, принимаемое по минимальному значению предела текучести); j - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле [6]

,

где Ss - абсолютное значение напряжений определяемых по расчетным нагрузкам и воздействиям.

Для прямолинейных и упруго-изогнутых участков подземных и наземных трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок и пучения грунта напряжения от воздействия температуры и внутреннего давления Р_вн.

,

a - коэффициент линейного расширения (a = 12×10^-6 1/°C);

E - модуль упругости металла, равный 2,1×10^-5 МПа;

Dt - температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании.

Толщину труб следует принимать не менее 1/140 величины наружного диаметра труб и не менее 4 мм. Расчетная толщина стенки округляется в большую сторону до ближайшей в сортаменте труб.