18 Существующие конструкции трубных и штанговых элеваторов. Требования к элеваторам. Расчет балочных и втулочных элеваторов на прочность.

Элеваторы трубные предназначены для удержания на весу колонны труб при их подъеме из скважин или при спуске в скважину, а также для удержания отдельных труб или свеч. Элеватор – грузоподъемное устройство, воспринимающее вес колонны труб и дополнительные нагрузки. Суммарная предельно допустимая нагрузка на элеватор называется его грузоподъемностью

при спуске или подъеме колонны на каждую трубу (свечу) элеватор дважды перемещается от трубы к трубе, один раз заряжается на трубе и один - снимается. Все эти операции выполняются вручную.

Схемы трубных элеваторов:

а - балочный для труб с муфтами; б - балочный для безмуфтовых труб с наружной высадкой; в - балочный для безмуфтовых труб гладких; г - втулочный

ТРЕБОВАНИЯ: с одной стороны - надежность и безопасность работы грузоподъемного устройства, а с другой - обеспечение и ускорение оперирования им. Оптимальная, с точки зрения этих требований, конструкция элеватора и штропов - важнейшая задача их конструирования и изготовления. Элеватор используется вне помещения при температурах окружающей среды и находится в контакте с трубами, обычно покрытыми парафином, нефтью, минерализованной водой, часто коррозией. Поэтому конструкция и изготовление элеватора должны обеспечивать его надежность в эксплуатационных условиях.

Э леваторы типа ЭШН

Для работы с насосными штангами наибольшее распространение получили штанговые элеваторы ЭШН-5 и ЭШН-10 грузоподъемностью 5 и 10 т с захватом под высадку штанги (рисунок 5).

Штанговый элеватор типа ЭШН:

1 - шайба; 2, 5 - винт; 3 - щека; 4 - шплинт; 6 - вкладка; 7 - втулка; 8 - штроп

Расчет элеватора ЭТА

для расчета критической (максимальной) нагрузки, разрушающей элеватор: «слабый элемент», т. е. элемент, воспринимающий нагрузку от веса колонны НКТ, палец (точнее 2 пальца).

Палец работает на смятие и на срез.

1. Расчет на срез

Площадь среза

где d – диаметр пальца; m – число срезов одного пальца;n – число пальцев с одной стороны.

2. Расчет на смятие

Площадью смятия пальца является прямоугольник.

S_см=δ·d·n если δ<2 δ₁

S_см= δ₁·d·n если δ>2 δ₁

Верхнее сечение серьги

Расчет элеватора ЭТАД

Для элеватора ЭТАД определить максимальную грузоподъемность исходя из геометрий и заданной нагрузке.

;

,где b – ширина опасного сечения элеватора, мм;h – внутренний размер нижней петли штропа, мм.

19. Гидравлический разрыв пласта. Назначение и виды грп. Схема размещения скважинного и поверхностного оборудования. Этапы технологического расчета грп.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) — процесс обработки призабойной зоны скважины с целью расширения и углубления естественных и образования новых трещин в породах призабойной зоны скважины, в результате чего увеличивается средняя проницаемость пласта в зоне распространения трещин и значительно улучшаются условия притока жидкости. Достигается это путем создания высоких давлений на забоях закачкой в пласт вязких жидкостей при больших расходах, что обеспечивает быстрое повышение давления на забое. При достижении давления, превышающего гидростатическое примерно в 1,5-2,5 раза, расширяются естественные и образуются новые трещины. Для сохранения трещин в раскрытом состоянии их заполняют песком, который вводят вместе с вязкой жидкостью. В дальнейшем эта жидкость извлекается в процессе эксплуатации скважин.

ГРП применяют для: а) увеличения продуктивности нефтяных и приемистости нагнетательных скважин; б) регулирования притоков и приемистости по продуктивной мощности пласта; г) создания водоизоляционных экранов в обводненных скважинах. Разновидности гидроразрыва пластов

Различают три основных вида процесса ГРП: а) однократный; б) многократный; в) направленный (поинтервальный).

При однократном разрыве предполагается создание одной трещины в продуктивной мощности пласта, многократном - образование нескольких трещин по всей вскрытой продуктивной мощности пласта. При направленном гидроразрыве трещины образуются в заранее предусмотренных интервалах мощности пласта.

До начала работ по ГРП определяют глубину забоя скважины, промывают ее для удаления пробки и загрязняющих отложений. Затем скважину исследуют на приток. Иногда для снижения давления разрыва и повышения эффективности процесса применяют гидропескоструйную перфорацию, солянокислотную обработку скважины или перестрел отверстий фильтра. Затем в скважину на НКТ спускают пакер с якорем, устанавливают его выше верхних отверстий фильтра, а устье скважины оборудуют специальной головкой, к которой подключают агрегаты для нагнетания в скважину жидкости разрыва (рисунок 1,2).

Процесс гидравлического разрыва пласта состоит из следующих последовательных этапов: 1) закачки в скважину жидкости разрыва для создания трещин в пласте; 2) закачки жидкости-песконосителя; 3) закачки продавочной жидкости для продавливания песка в пласт. Общая продолжительность процесса гидроразрыва (в часах)

где V_p - объем жидкости разрыва, м³; V_пp - объем продавочной жидкости, м³; Q - средний расход жидкости, м³/ч.

Потребное число агрегатов устанавливают, исходя из подачи одного агрегата q_ar и максимального расхода Q_max жидкости в процессе гидроразрыва с учетом одного резервного агрегата:

В неглубоких скважинах для разрыва пласта жидкость обычно закачивают непосредственно в обсадную колонну.

При значительной мощности пласта или при наличии в скважине нескольких вскрытых продуктивных пластов проводят многократный поинтервальный гидравлический разрыв: с применением временно закупоривающих материалов (зернистого нафталина, эластичных шариков из пластмассы и др.); разобщением зоны, предназначенной для образования трещин, двумя пакерами; путем последовательной изоляции нижележащих прослоев продуктивного пласта песчаной пробкой.

Многократный поинтервальный гидравлический разрыв с применением закупоривающих материалов проводят следующим образом. Вначале проводят гидравлический разрыв по обычной технологии, а затем в скважину вместе с жидкостью вводят вещества, временно закупоривающие образовавшиеся трещины или перфорационные отверстия против интервала разрыва. Это приводит к повышению давления и разрыву пласта в другом интервале. После этого в скважину вместе с жидкостью вводят закупоривающие вещества и добиваются разрыва в новом интервале. Таким образом, осуществляют двух - трехкратный разрыв пласта. При освоении скважины закупоривающие вещества либо растворяются в нефти и удаляются из трещин, либо выносятся потокам жидкости на поверхность

Основное оборудование для гидроразрыва пласта следующее: автоцистерны для трех жидкостей – гидроразрывной, песконосителя, буферной, насосные агрегаты высокого давления для подачи гидроразрывной жидкости, пескосмесители, насосные агрегаты для закачки смеси песка с жидкостью-песконосителем, манифольд, оборудование устья скважины, комплект внутрискважинного оборудования – НКТ, якорь, пакер.

Блок манифольда позволяет проводить весь комплекс ра­бот при давлении до 70 МПа, напорный коллектор соединяется двумя трубопроводами с арматурой устья. Раздаточный коллектор служит для распределения рабочих жидкостей - продавочного раствора, воды, песчано-жидкостной смеси к цементировочным и насосным агрегатам. Максимальное давление в раздающем коллекторе 2,5 МПа.

1 - трещина разрыва; 2 - продуктивный пласт; 3 - пакер; 4 - якорь;

5 - обсадная колонна; 6 - насосно-компрессорные трубы; 7 - арматура устья; 8 - манометр; 9 - песковоз; 10 - станция контроля и управления процессом; 11 - насосный агрегат 4АН-700; 12 - пескосмесительный агрегат; 13 - автоцистерна; 14 - блок манифольда 1БМ-700