3. Классификация исполнения скважинных тягачей

1. Скважинный тягач, содержащий гусеничный узел, включающий вращаемую гусеницу, электродвигатель, обеспечивающий вращение гусеницы, погруженный в масло, систему компенсации, выполненную с возможностью поддержания масла под надлежащим давлением, для защиты погруженного двигателя от скважинного давления, нижний рычаг, имеющий первый конец, опертый на корпус тягача, и второй конец, соединенный с гусеничным узлом, верхний рычаг, имеющий первый конец, опертый на корпус тягача, и второй конец, соединенный с гусеничным узлом, и исполнительный рычаг, выполненный с возможностью перемещения гусеничного узла между открытым и закрытым положениями.

2. Скважинный тягач по п.1, в котором гусеница установлена с возможностью вращения вокруг множества катков, установленных на гусеничный узел.

3. Скважинный тягач по п.1, в котором гусеница включает множество катков.

4. Скважинный тягач по п.1, дополнительно включающий ходовой винт или шток, а исполнительный рычаг включает первый конец, шарнирно соединенный с винтом или штоком, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом.

5. Скважинный тягач по п.1, в котором гусеница способна вращаться по траектории, определенной общей формой одного из овала, параллелограмма, трапецоида и треугольника.

6. Скважинный тягач по п.1, дополнительно включающий трансмиссию, подсоединенную между электродвигателем и ведомым натяжным колесом, приспособленным для вращения гусеницы.

7. Скважинный тягач по п.1, дополнительно включающий ходовой винт, соединенный непосредственно или косвенно с исполнительным рычагом и вызывающий перемещение исполнительным рычагом гусеничного узла в его открытое положение при вращении винта в первом направлении, и перемещение гусеничного узла в его закрытое положение при вращении винта во втором направлении.

8. Скважинный тягач по п.1, дополнительно включающий шток, соединенный с исполнительным рычагом и вызывающий перемещение исполнительным рычагом гусеничного узла в его открытое положение, при перемещении штока в первом направлении, и перемещение гусеничного узла в его закрытое положение, при перемещении штока во втором направлении.

9. Скважинный тягач по п.1, в котором первый конец нижнего рычага выполнен с возможностью перемещения внутри паза в корпусе тягача.

10. Скважинный тягач по п.1, дополнительно включающий узел ползуна, соединенный с гусеничным узлом и нижним рычагом и обеспечивающий относительное перемещение между гусеничным узлом и нижним рычагом.

11. Скважинный тягач по п.1, дополнительно включающий узел ползуна, имеющий внутренний элемент, выполненный с возможностью перемещения внутри расточенного канала внешнего элемента, причем один из внутреннего элемента и внешнего элемента соединен с верхним рычагом, а другой из внутреннего элемента и внешнего элемента соединен с гусеничным узлом.

12. Скважинный тягач по п.1, в котором исполнительный рычаг включает колесо, введенное в контакт с наклонной поверхностью, выполненной на корпусе тягача.

13. Скважинный тягач по п.1, в котором гусеничный узел дополнительно включает ведомое натяжное колесо, непосредственно или косвенно подсоединенное к электродвигателю.

14. Скважинный тягач по п.1, в котором электродвигатель непосредственно или косвенно подсоединен к ходовому винту, введенному в зацепление с гусеницей, вследствие чего вращение винта вызывает вращение гусеницы.

15. Скважинный тягач, содержащий гусеничный узел, включающий множество катков и непрерывную гусеницу, расположенную с возможностью вращения вокруг катков, электродвигатель, обеспечивающий вращение гусеницы вокруг катков и погруженный в масло, систему компенсации, выполненную с возможностью поддержания масла под надлежащим давлением, для защиты погруженного двигателя от скважинного давления, нижний рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с корпусом тягача, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, верхний рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с корпусом тягача, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, ходовой винт или шток, и узел звеньев, включающий первое звено, имеющее первый конец, шарнирно соединенный с винтом или штоком, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, и второе звено, имеющее первый конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, и второй конец, шарнирно установленный на корпус тягача.

16. Скважинный тягач по п.15, в котором второй конец первого звена и первый конец второго звена шарнирно установлены на гусеничный узел в точке поворота на гусеничном узле.

17. Скважинный тягач по п.15, в котором первый конец нижнего рычага расположен с возможностью перемещения внутри паза в корпусе тягача.

18. Скважинный тягач по п.15, в котором гусеница вращается по траектории, определенной общей формой одного из овала, параллелограмма, трапецоида и треугольника.

19. Скважинный тягач по п.15, дополнительно включающий трансмиссию, подсоединенную между электродвигателем и ведомым натяжным колесом.

20. Скважинный тягач по п.15, дополнительно включающий гидравлическую систему, выполненную с возможностью перемещения штока между первым положением, при котором гусеничный узел находится в закрытом положении, и вторым положением, при котором гусеничный узел находится в открытом положении.

21. Скважинный тягач по п.15, дополнительно включающий второй электродвигатель, обеспечивающий вращение винта в первом направлении для перемещения гусеничного узла в открытое положение, и втором направлении для перемещения гусеничного узла в закрытое положение.

22. Скважинный тягач по п.15, в котором винт или шток выполнен с возможностью перемещения первого конца первого звена в направлении, в общем параллельном центральной оси корпуса тягача.

23. Скважинный тягач по п.15, дополнительно включающий узел ползуна, соединенный с гусеничным узлом и нижним рычагом и обеспечивающий относительное перемещение между гусеничным узлом и нижним рычагом.

24. Скважинный тягач по п.15, в котором гусеничный узел дополнительно включает ведомое натяжное колесо, непосредственно или косвенно подсоединенное к электродвигателю.

25. Скважинный тягач по п.15, в котором электродвигатель непосредственно или косвенно подсоединен ко второму ходовому винту, введенному в зацепление с гусеницей, вследствие чего вращение второго ходового винта вызывает вращение гусеницы.

26. Скважинный тягач, содержащий гусеничный узел, включающий множество катков и непрерывную гусеницу, расположенную с возможностью вращения вокруг катков, электродвигатель, обеспечивающий вращение гусеницы вокруг катков, нижний рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с корпусом тягача, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, верхний рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с корпусом тягача, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, ходовой винт или шток, и исполнительный рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с винтом или штоком, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, и колесо, введенное в контакт с наклонной поверхностью, соединенной с корпусом тягача.

27. Скважинный тягач по п.26, в котором первый конец нижнего рычага расположен с возможностью перемещения внутри паза в корпусе тягача.

28. Скважинный тягач по п.26, дополнительно включающий трансмиссию, подсоединенную между электродвигателем и ведомым натяжным колесом.

29. Скважинный тягач по п.26, дополнительно включающий гидравлическую систему, выполненную с возможностью перемещения штока между первым положением, при котором гусеничный узел находится в закрытом положении, и вторым положением, при котором гусеничный узел находится в открытом положении.

30. Скважинный тягач по п.26, дополнительно включающий второй электродвигатель, обеспечивающий вращение винта в первом направлении для перемещения гусеничного узла в открытое положение, и втором направлении для перемещения гусеничного узла в закрытое положение.

31. Скважинный тягач по п.26, в котором винт или шток выполнен с возможностью перемещения первого конца первого звена в направлении, в общем параллельном центральной оси корпуса тягача.

32. Скважинный тягач по п.26, дополнительно включающий узел ползуна, соединенный с гусеничным узлом и нижним рычагом и обеспечивающий относительное перемещение между гусеничным узлом и нижним рычагом.

33. Скважинный тягач по п.26, в котором гусеничный узел дополнительно включает ведомое натяжное колесо, непосредственно или косвенно подсоединенное к электродвигателю.

34. Скважинный тягач по п.26, в котором электродвигатель непосредственно или косвенно подсоединен ко второму ходовому винту, введенному в зацепление с гусеницей, вследствие чего вращение второго ходового винта вызывает вращение гусеницы.

35. Скважинный тягач по п.26, в котором электродвигатель расположен на верхнем или нижнем рычаге.

36. Способ транспортировки объекта в стволе скважины, включающий следующие стадии:

обеспечение скважинного тягача, включающего гусеничный узел, имеющий вращаемую гусеницу, погруженный в масло электродвигатель, обеспечивающий вращение гусеницы, систему компенсации, выполненную с возможностью поддержания масла под надлежащим давлением, для защиты погруженного двигателя от скважинного давления, нижний рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с корпусом тягача, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, верхний рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с корпусом тягача, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, и исполнительный рычаг, установленный с возможностью перемещения гусеничного узла между открытым и закрытым положениями;

подсоединение объекта к тягачу;

введение гусеницы в контакт с внутренней поверхностью ствола скважины;

включение электродвигателя;

перемещение тягача по упомянутой поверхности.

37. Способ по п.36, дополнительно предусматривающий обеспечение второго скважинного тягача.

38. Способ по п.36, дополнительно предусматривающий обеспечение второго скважинного тягача, отделенного от упомянутого скважинного тягача расстоянием, превышающим длину размытой секции ствола скважины.

39. Способ по п.37, в котором второй скважинный тягач содержит гусеничный узел и ориентирован таким образом, что этот гусеничный узел смещен от гусеничного узла первого тягача.

40. Способ по п.37, в котором гусеничный узел второго тягача смещен на 90° от гусеничного узла первого тягача.

41. Способ по п.37, в котором второй тягач также считывает проскальзывание первого тягача.

42. Скважинный тягач, содержащий гусеничный узел, включающий множество катков и непрерывную гусеницу, расположенную с возможностью вращения вокруг катков, первый электродвигатель, обеспечивающий вращение гусеницы вокруг катков, нижний рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с корпусом тягача, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, верхний рычаг, имеющий первый конец, шарнирно соединенный с корпусом тягача, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, ходовой винт или шток, и узел звеньев, включающий первое звено, имеющее первый конец, шарнирно соединенный с винтом или штоком, и второй конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, и второе звено, имеющее первый конец, шарнирно соединенный с гусеничным узлом, и второй конец, шарнирно установленный на корпус тягача, при этом электродвигатель расположен на верхнем или нижнем рычаге.

43. Скважинный тягач по п.42, дополнительно включающий второй электродвигатель, обеспечивающий вращение винта или штока в первом направлении для перемещения гусеничного узла в открытое положение, и его втором направлении для перемещения гусеничного узла в закрытое положение.

44. Скважинный тягач по п.42, в котором второй электродвигатель расположен на верхнем или нижнем рычаге.

45. Скважинный тягач по п.44, в котором первый и второй электродвигатели расположены на разных - верхнем и нижнем - рычагах. [17]

4. Доставка гибких труб (колтюбинга)

Увеличение показателей продуктивности скважины посредством доставки гибких труб (колтюбинга) на забой с помощью скважинного трактора.

В 1993 году компанией Welltec® был разработан и успешно испытан первый в мире скважинный трактор Well Tractor® для колонны гибких насосно- компрессорных труб (ГНКТ), который позволял увеличивать глубину их спуска и тем самым достигать более высоких показателей продуктивности пласта. Традиционно кислотная обработка ведется с той максимальной глубины, которой достигает колтюбинг, однако эффективность такого метода интенсификации добычи может быть повышена, если обработку проводить с забоя при поднятии ГНКТ из скважины. Данный подход также актуален и для других видов работ, в которых используются жидкости, например, очистка, промывка и т.д. Несмотря на то, что колтюбинг является достаточно распространенным инструментом внутрискважинных работ, он сталкивается с рядом механических ограничений в сильно искривленных скважинах, уменьшающих глубину его спуска. При движении по горизонтальному участку скважины увеличиваются силы трения, которые могут вызывать "посадку" ГНКТ. В качестве альтернативы скважинный трактор Well Tractor® для колтюбинга используется, чтобы создать осевое усилие, за счет которого ГНКТ доставляются дальше по стволу скважины. Чем больше типоразмер оборудование № 2 (044) Июнь /June 2013 93 трактора и/или количество колесных секций, тем большее усилие он развивает в скважине. Если предварительное моделирование внутрискважинных операций с использованием ГНКТ показывает возможность недохода до нужной глубины, то рекомендуется использовать скважинный трактор для колтюбинга. Компания Welltec® предлагает несколько типоразмеров скважинных манипуляторов Well Tractor® для ГНКТ - 218, 212 и 318. Недавно модель 218 была усовершенствована для возможности обеспечения работы в тандеме из двух тракторов (данная опция была до этого доступна только для типоразмеров 212 и 318) для создания дополнительного тягового усилия. Эта компоновка была разработана под заказ для одного из клиентов на Ближнем Востоке и успешно применяется для увеличения глубины спуска ГНКТ в скважинах с малым диаметром ствола. Также существует манипулятор Well Tractor® для производства работ на геофизическом кабеле, позволяющий доставить приборы и забойное оборудование в заданный интервал скважины. При этом необязательно использование станка КРС или ГНКТ, что позволяет значительно повысить эффективность проведения внутрискважинных работ при более рациональном использовании активов. [16]

На работах с ГНКТ в очень длинных горизонтальных скважинах часто используется забойный трактор для ГНКТ. Измерение сил, действующих на трактор, позволяет бурильщику принимать правильные решения. Обычно на таких работах без применения новейших систем измерения веса, воздействующего на инструмент, бурильщик интерпретирует изменение веса ГНКТ (отмечено синим) и циркуляционного давления (отмечено зеленым) на эффективность работы трактора (рисунок справа).

Если ГНКТ спускается в горизонтальный ствол без трактора, вес ГНКТ начнет снижаться до тех пор, пока ГНКТ не самоблокируется и вес ГНКТ не снизится скачкообразно. Такое явление, называемое "лок-ап ГНКТ", хорошо известно и значительно ограничивает использование колтюбинга в длинных горизонтах, зачастую не позволяя достичь требуемого забоя.

Так, в этом примере измеренная глубина ГНКТ (показана красным цветом) растет при спуске в ствол скважины. При активизации забойного трактора и неизменном расходе насоса система ACTive* помогла оценить эффективность трактора посредством считывания сил, действующих на инструмент, в реальном времени (показаны зеленым цветом). Постоянный контроль тягового усилия трактора, в том числе и скачок в изменении забойной силы на КНБК 2 800 фунтов (?1 280 кг), теперь доступен бурильщику, который может поддерживать эту силу постоянной при общем весе ГНКТ, равном 11 000 фунтов (?5000 кг). В определенный момент вес ГНКТ падает с начальных 23 500 фунтов (?10 680 кг) до 1 600 фунтов (?730 кг) и означает "лок-ап" ГНКТ, хотя трактор "работает" при номинальных, расчетных параметрах, и что эффективность забойного трактора в значительной мере зависит от характеристик забоя - длины секции, проходного диаметра, отклонения и сил трения в системе трактор-заканчивание.

Подтверждено, что функция замера тягового усилия трактора в реальном времени значительно повышает процент успешных работ с трактором в очень длинных горизонтальных стволах. [15]

5. Образцы скважинных тракторов

5.1 Забойный трактор WellTec

Трактор движется по горизонтальному стволу за счет работы двигателя, толкая впереди себя геофизическую аппаратуру.

Рисунок 5.1- Скважинный трактор

В состав трактора входят:

- два прочных центратора;

- локатор муфт;

- два комплекта выдвижных ведущих колес;

- прибор для определения натяжения на головке;

- секция электроники, обеспечивающей полную управляемость трактора и передачу в наземную систему данных о его состоянии.

Преимущества:

- Для управления трактором необходимы лишь небольшая панель питания и ноутбук.

- Удобен в эксплуатации и прост в транспортировке.

- Может обслуживать скважины различного диаметра и любой длины горизонтального ствола.

- Технология скважинного трактора является более простой, дешевой и безопасной технологией транспортировки измерительного комплекса в горизонтальные скважины.

5.2 Скважинный трактор WellTec

Рисунок 5.2- Общий вид скважинного трактора

Таблица 5.1 Характеристики скважинного трактора

Диаметр	2-1/8" (54 мм)	3-1/8" (79,4 мм)	4-1/2" (114,3 мм)
Длина	5,33м XR	5,8м XR	5,5м XR
Вес	80кг	185кг	200кг
Максимальное давление	1700атм	1700атм	1700атм
Максимальная температура	205°С	205°С	205°С
Максимальное искривление ствола скважины	32°/30м	32°/30м (@102мм ID)	32°/30м (@127мм ID)
Рабочий диапазон по диаметру компоновки	55,9-233,7 мм	86,4-320,0 мм	115,6-487,7 мм
Прочность на растяжение	18000кг	21000кг	21000кг
Прочность на сжатие	15000кг	25000кг	25000кг
Тяговое усилие	300-350кг*	300-1200кг*	360-1500кг*
Скорость	9-15м/мин*	9-15м/мин*	9-15м/мин*
* Тяговое усилие и скорость могут конфигурироваться для оптимального соотношения силы и скорости ** Все модели применимы для производства работ в открытом стволе[13]

Заключение

геофизический скважина трактор шарнирный

Теперь то, что можно спускать на каротажном кабеле в ствол вертикальной скважины, может транспортироваться в горизонтальной шахте с помощью скважинных тракторов.

Технология с использованием манипулятора на электрокабеле оказалась столь удачной, что вышла далеко за рамки первоначальной задачи - доставки каротажных приборов в горизонтальные скважины с обсаженным стволом. Изменение взгляда на использование электрокабеля - одно из самых заманчивых направлений, которое следует развивать. Компании уделяет пристального внимание расширению возможностей применения данной технологии, и в своей отрасли мы считаемся первопроходцами в прикладном использовании новых технологий.

Механические приспособления для внутрискважинных операций позволяют промысловикам выполнять следующие виды работ с использованием электрического кабеля:

· Открывание и закрывание отсечных клапанов для разобщения пластов

· Управление раздвижными дверцами (клапаны)

· Установка пакеров с клапанами-отсекателями пластовой воды

· Спуск и подъем газлифтных клапанов

· Установка и извлечение механических пробок

· Ловильные работы (доставание оборудования, спускаемого в скважину на кабеле или на тросе)

· Удаление пробок, образуемых твердыми отложениями

· Удаление выбуренной породы

· Удаление песчаных перемычек

· Зачистка поверхностей ниппеля под посадку разобщающих пакеров

· Чистка подземных предохранительных клапанов

· Разбуривание цементных пробок

· Демонтаж отсечных клапанов Inconel и Super- chrome

· Расфрезеровывание твердых отложений

· Удаление баритовых перемычек из скважин для добычи природного газа

· Восстановление линий тока в створчатых и шаровых клапанах

· Устранение препятствий внутри скважины/ трубопровода

· Расфрезеровывание чугунных мостовых пробок

· Расфрезеровывание мостовых пробок из композитных материалов

· Обработка ниппелей контурной фрезой[10]

Источники информации

1. А.Д. Савич "Геофизические исследования горизонтальных скважин. Состояние и проблемы" Научно-технический вестник "Каротажник" Выпуск 2(191) стр.28-31 Тверь 2010).

2. Доставщик скважинный ДС-2 (ДС-3). Система доставки геофизических приборов в горизонтальные участки скважин. НПО "Тарис", www.taris.rn.

3. Downhole Tractor (MDT). Sondex. www.sondex.com.

4. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. - M.: Машиностроение, 1981. - т.4. Вибрационные процессы и машины. / Под ред. Э.Э. Лавендела. 1981. 509 с.

5. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. M.: Машиностроение, 1987.

6. Патент США US 5,794,703.

7. Alden M., Arif F., Billingham M., Gronnerod, N., Harvey, S., Richards, M. and West, C., "Advancing Downhole Conveyance", Schlumberger Oilfield Rewiew, Vol.16, No. 3, p.30-43.

8 Патент РФ RU 2175374 C1.

9. Патент США US 6,273,189 B1.

10. Открытое Акционерное Общество "Коминефтегеофизика"(http://www.kngf.ru/)

11. Патент РФ RU 2236549 С 2.

12. Журнал "Нефтегазовые технологии" от 7 августа 2009 г. Б. Вилл, Вице-президент, Технологии Скважинных Тракторов

13. Башнефтьгеофизика(http://www.bngf.ru)

14. Когалымнефтегеофизика(http://www.kngf.org/)

15. ОйландлгазЕвразия(https://www.oilandgaseurasia.com/ru/news)

16. Статья предоставлена компанией Welltec® Courtesy of Welltec®(http://www.cttimes.org/)

17. © Федеральный институт промышленной собственности - 2012-2015 Валиуллин Аскар Салаватович (RU), Валиуллин Марат Салаватович (RU), Пархимович Александр Юрьевич (RU),Бадретдинов Юрий Альбертович (RU), Бачурин Александр Борисович (RU)-(http://www1.fips.ru/)

Размещено на Allbest.ru