ECHIPAMENT MECANIC TIP HOVA

PENTRU COMPLETAREA SONDELOR ÎN SISTEMUL

GRAVEL PACKING

1. Introducere

Aparitia nisipului de formatie în fluidele extrase din sondele ce exploateaza zacaminte de titei si gaze este una din cele mai vechi probleme cu care s-a confruntat industria româneasca de petrol. Tehnologiile prin care s-a încercat rezolvarea acestei probleme sunt diverse si în permanenta îmbunatatite.

Controlul nisipului prin completarea sondelor în sistemul gravel packing este solutia cea mai des utilizata în prezent în România. Aplicarea cu succes a acestei tehnologii presupune utilizarea unor echipamente care sa respecte cu rigurozitate cerintele realizarii operatiilor de gravel packing.

ďn tara sunt folosite doua categorii de echipamente: hidraulice si mecanice.

Echipamentele hidraulice sunt, fie din import, produse de firmele Halliburton, Baker si Dowell Schlumberger, fie produse în tara de Upetrom Ploiesti. Acestea raspund integral cerintelor necesare asigurarii reusitei operatiilor, însa pretul relativ mare face ca multe completari ce folosesc astfel de echipamente sa fie nerentabile din puctul de vedere al recuperarii investitiei. Echipamentele mecanice sunt produse de B.A.T. S.A. Târgoviste dupa un proiect I.P.C.U.P. Câmpina realizat în urma cu cca 30 de ani. Acestea au un pret scazut, însa, pe parcursul utilizarii lor s-au constatat urmatoarele deficiente:

- eliberarea accidentala, în timpul introducerii ansamblului în sonda, a lansatorului din pacher prin forfecarea stifturilor de legatura dintre acestea ca urmare a armarii premature a pacherului în coloana;

- ruperea sau deformarea plastica a arcurilor lamelare, fapt care face imposibila armarea pacherului;

- imposibilitatea testarii etansarii pacherului în coloana;

- folosirea unor cantitati mari de fluid de operare ca urmare a pomparii pe coloana în timpul injectiei de nisip în formatie;

- imposibilitatea spalarii inverse fara a actiona asupra împachetarii si formatiei productive;

- posibilitatea ca sertarul mufei de încrucisare sa ramâna deschis, fapt care poate conduce la aparitia în sonda a nisipului de împachetare imediat dupa punerea în productie;

- imposibilitatea realizarii reîmpachetarii filtrelor.

În perioada 1995 - 1998 I.C.P.T. Câmpina a proiectat, confectionat si experimentat în santier un nou tip de echipament mecanic, tip HOVA, care rezolva toate deficientele constatate la echipamentul mecanic actual, prezentate anterior.

2. Descrierea constructiva si functionala a echipamentului mecanic tip HOVA

Echipamentul mecanic tip HOVA este compus din :

- pacher mecanic de tip agatat (Anexa 1);

- dispozitiv de lansare si circulatie (Anexa 1);

- mufa de încrucisare (Anexa 1);

- extractor (Anexa 2).

Pacher HOVA

Pacherul are un corp (1) cu doua canale longitudinale în care se ghideaza cu ajutorul suruburilor de ghidare (2) un carucior în a carui colivie (3) sunt montate trei patine (4) fiecare presata spre peretele exterior de câte doua arcuri elicoidale (5) si trei falci (bacuri patine) (6) mentinute cu patina presata spre exterior prin câte un arc elicoidal (7). ďn timpul introducerii echipamentului în sonda bacul falcii este retras spre corpul pacherului neajungând în contact cu peretele interior al coloanei de exploatare.

Armarea pacherului în coloana de exploatare se face prin angajarea bacurilor falcilor pe fetele plane înclinate ale conusului inferior (8).

Etansarea pacherului în burlan este realizata prin doua garnituri de etansare (9) care expandeaza atunci când sunt apasate de bucsa de ghidare (10). Mantaua (11) care culiseaza în interiorul bucsei de ghidare are rolul de a prelua scurtarea garniturilor si de a limita cursa de comprimare, eliminându-se astfel pericolul distrugerii acestora în cazul aplicarii (accidental) a unei forte de apasare peste limita de distrugere a cauciucului.

ďn interiorul conusului se afla un mecanism format dintr-un inel elastic spintecat cu filet fierastrau la interior (12) solidarizat de conusul superior (13) cu ajutorul a trei pene (14) si a trei stifturi de forfecare (15) care are urmatoarele doua functiuni:

- permite coborârea relativ usoara a corpului pacherului la lasarea greutatii pe pacher (comprimarea garniturilor de etansare);

- nu permite deplasarea ascendenta a corpului pacherului si implicit relaxarea garniturilor de etansare dupa ce pacherul nu mai este apasat.

Relaxarea garniturilor de etansare este posibila doar dupa forfecarea stifturilor (15) sub actiunea unei forte de tractiune de 2...3 tf. Exercitarea acestei forte este facilitata de prezenta mantalei care îmbraca corpul pacherului în zona de actiune a garniturilor de etansare eliminând astfel forta de frecare dintre acestea si corpul pacherului.

Mufa de încrucisare HOVA

Mufa de încrucisare este plasata la partea inferioara a pacherului si este formata dintr-o reductie (17), o mufa de agatare (18), un corp cu orificii (16), o extensie inferioara (19) si un racord de siguranta format dintr-un racord superior (20) si un racord inferior (21) solidarizate prin opt stifturi de forfecare (44) care sunt dimensionate sa se foarfece la o forta de tractiune prestabilita.

ďn interiorul mufei cu orificii exista un 14414e48o sertar (22) care se poate deplasa pentru a închide sau deschide orificiile acesteia.

Sertarul mufei de încrucisare are doua pozitii extreme certe:

- o pozitie inferioara în care orificiile de circulatie vor fi complet deschise; coaxialitatea orificiilor sertarului mufei de încrucisare cu cele ale mufei cu orificii este asigurata cu ajutorul a doua bolturi (23), care patrund în canalele special practicate în sertarul mufei de încrucisare;

- o pozitie superioara în care orificiile de circulatie sunt complet închise; sertarul este mentinut în aceasta pozitie de frecarea dintre inelele de etansare si interiorul mufei cu orificii si de bucsa elastica cu gheare (24) care expandeaza (dupa închiderea orificiilor) în locasul special din interiorul mufei cu orificii.

Dispozitiv de lansare si circulatie HOVA

Dispozitivul de lansare si circulatie este prevazut la partea superioara cu o reductie (25) de legatura la garnitura de manevra si continua cu capul de lansare (26) prevazut cu trei bacuri de blocare (27) ce realizeaza legatura temporara necesara sustinerii ansamblului de adâncime în timpul lansarii.

Dispozitivul de lansare si circulatie se continua cu o teva de circulatie (45) si un ghidaj cu buzunar (38) care îndeplineste urmatoarele functiuni:

- asigura deplasarea în pozitiile închis sau deschis ale sertarului mufei;

- retine scaunul si bila într-un buzunar special;

- permite trecerea lichidului de transport si nisipului de împachetare din teava de circulatie, prin orificiile sertarului si ale mfei cu orificii, în spatiul inelar ansamblu de adâncime - coloana de exploatare.

- asigura coaxialitatea orificiilor ghidajului cu buzunar cu cele ale sertarului si implicit ale mufei cu orificii prin boltul solidar (39) care se poate aseza doar în doua pozitii stricte (la 90 ) în crapodul sertarului.

Ghidajul cu buzunar are la partea inferioara cu o prelungire de etansare (41) si o reductie (42) la care se monteaza prin înfiletare tevile de spalare.

Extractor HOVA

Extractorul are un cep elastic (1) cu filet exterior fierastrau stânga conjugat cu filetul din interiorul racordului superior al pacherului si un orificiu poligonal la interior care-i permite sa alunece pe un limitator (2), fara sa se roteasca pe acesta. ďn partea de sus cepul elastic este îmbracat de un opritor (3) care limiteaza adâncimea de patrundere a cepului elastic în interiorul racordului superior.

La partea inferioara opritorul are un cep conic care, la tragerea în sus, va patrunde în interiorul cepului elastic împiedicând strângerea acestuia si preluând efortul de tractiune.

Extractorul se lanseaza cu tevile de extractie iar cuplarea acestuia cu pacherul se face prin simpla apasare.

3. Facititati functionale

Echipamentul mecanic tip HOVA prezinta urmatoarele facilitati functionale:

A) Lansarea în conditii de siguranta a ansamblului de adâncime

Legatura dintre pacher si dispozitivul de lansare si circulatie este o legatura ferma realizata prin intermediul celor trei bacuri de blocare (27) mobile mentinute în canalul circular format între racordul superior (29) si bucsa de retinere a pacherului (30) de catre portscaunul (28).

Aceasta constructie elimina posibilitatea desprinderii accidentale a ansamblului de adâncime în timpul lansarii.

B) Armare controlata în pozitii prestabilite

Armare controlata în pozitii prestabilite este realizata prin:

- utilizarea unui carucior de armare prevazut cu un sistem bac - patina care asigura în mod cert momentul rezistiv la torsiune necesar eliberarii din baioneta de asigurare;

- mentinerea caruciorului de armare în baioneta de asigurare pe tot parcursul lansarii;

- solicitarea uniforma a bacurilor dupa armare ca urmare a contactului pe suprafete plane dintre acestea si conus.

C) Testarea etansarii pacherului pe coloana

Testul de etansare a pacherului în coloana poate fi realizat datorita prezentei supapei cu bila (42) - (43) de la partea inferioara a dispozitivului de lansare si circulatie, supapa care nu permite descarcarea presiunii create în spatiul inelar.

D) Eliberarea controlata a dispozitivului de lansare si circulatie

Eliberarea controlata a dispozitivului de lansare si circulatie din pacher se realizeaza hidraulic dupa armarea pacherului si proba de presiune a acestuia dupa cum urmeaza:

- se lanseaza de la suprafata bila (31), care se va aseza pe scaunul (32);

- se creste presiunea în tevile de extractie în doua trepte:

la prima treapta de presiune se realizeaza forfecarea celor doua stifturi lungi (33), dintre capul de lansare si portscaun, fapt ce permite deplasarea în jos a acestuia din urma si retragerea, sub actiunea arcurilor (34), a celor trei bacuri de blocare eliberându-se astfel ansamblul de adâncime;

la a doua treapta de presiune se realizeaza forfecarea celor patru stifturi scurte (37), dintre portscaun si scaun fapt ce permite deplasarea scaunului si a bilei în buzunarul de sub orificiile ghidajului (38) si eliberarea cailor de circulatie.

În situatia în care, în mod accidental, se realizeaza eliberarea cailor de circulatie fara retragerea bacurilor de blocare, dispozitivul de lansare si circulatie poate fi totusi extras din pacher, dupa finalizarea împachetarii, prin forfecarea la tractiune a stifturilor (46).

E) ďnchiderea prin tractiune a orificiilor mufei de încrucisare

Închiderea orificiilor mufei de încrucisare se realizeaza simultan cu extragerea dispozitivului de lansare si circulatie prin antrenarea bucsei elastice (24) solidara cu sertarul (22) de catre umarul ghidajului cu buzunar (38).

Dupa închiderea completa a orificiilor mufei de încrucisare, bucsa elastica se destinde într-un canal asigurând mentinerea sertarului în pozitia închis si extragerea, în continuare, a dispozitivului de lansare si circulatie din pacher.

În situatia în care se produce blocarea accidentala a sertarului mufei de încrucisare în pozitia deschis, dispozitivul de lansare si circulatie poate fi extras fara a fi deteriorat, eliberarea acestuia realizându-se prin forfecarea stifturilor (40) prin care bucsa elastica este solidarizata de sertarul mufei de încrucisare.

F) Protejarea împachetarii si eliminarea sigura a excesului de nisip din garnitura de manevra la spalarea inversa

Protejarea împachetarii si eliminarea sigura a excesului de nisip din garnitura de manevra sunt posibile prin mentinerea etansarii dintre dispozitivul de lansare si circulatie si mufa de încrucisare pe toata durata operatiei de spalare inversa.

G) Posibilitatea refacerii împachetarii filtrelor

ďn cazul în care este necesara refacerea împachetarii filtrelor, aceasta operatie este posibila prin reintroducerea în pacher a dispozitivului de lansare si circulatie si redeschiderea orificiilor mufei de încrucisare.

H) Refolosirea dispozitivului de lansare si circulatie

Refolosirea dispozitivului de lansare si circulatie la executarea mai multor operatii de completare este posibila datorita sistemului de reglare care permite adaptarea lungimii acestuia la configuratia echipamentului de adâncime.

Nota:

In Anexa 3 sunt prezentate comportarile neconforme ale echipamentelor mecanice tip HOVA

In Anexa 4a sunt prezentate ariile de utilizare ale pacherelor mecanice tip HOVA

In Anexa 4b sunt prezentate ariile de utilizare ale subamsamblurilor echipamentului mecanic tip HOVA

4. Experimentarea în santier

ďn cadrul Sterom S.A. Câmpina si B.A.T. S.A. Târgoviste au fost confectionate un numar de treisprezece echipamente, în patru tipodimensiuni, care pot acoperi întreaga gama de burlane de tubaj de la 5 in la 7 in (anexa 3).

Experimentarea în santier a constat în executarea a treisprezece operatii de completare în sistemul gravel packing în conformitate cu proiectele elaborate de I.C.P.T. Câmpina dupa cum urmeaza:

Operatiile prezentate anterior au fost executate numai cu asistenta tehnica acordata de specialistii din cadrul Laboratorului Exploatarea Sondelor respectiv Laboratorul Proiectare - Productie din cadrul I.C.P.T. Câmpina.

La cele 13 operatii de completare în sistemul gravel packing efectuate cu echipamente tip HOVA s-a înregistrat un coeficient de reusita de 100%.

5. Concluzii

1. Echipamentul mecanic tip HOVA, prin facilitatile functionale ce le poseda, este superior vechiului echipament mecanic produs de catre B.A.T. S.A. Tîrgoviste;

2. Echipamentul mecanic tip HOVA se executa în patru tipodimensiuni care acopera întreaga gama de burlane de tubaj de la 5 in la 8 5/8 in;

3. Echipamentele experimentate în santier au raspuns integral cerintelor impuse de desfasurarea în conditii optime a operatiilor de gravel packing efectuate.

Anexa 1

ECHIPAMENT MECANIC TIP HOVA

Anexa 2

EXTRACTOR TIP HOVA

Anexa 3

COMPORTĂRI NECONFORME A ECHIPAMENTELOR MECANICE TIP HOVA

Pacherul nu armeaza pe coloana

a)     caruciorul de armare blocat la introducere:

- parafina pe coloana;

- impuritati mecanice în suspensie;

b)    garnitura de manevra nestrânsa corespunzator;

c)     pacherul armat accidental în timpul lansarii;

2. Pacherul nu etanseaza pe coloana:

- inel de blocare garnitura montat necurespunzator;

- extensia de etansare a lansatorului montata invers;

- bila de circulatie inversa nu etanseaza;

- lipsa bilei de circulatie inversa;

- forta de apasare insuficienta;

- calereti blocati de stifturile de forfecare prea lungi;

3. Imposibilitatea executarii testului de circulatie inversa: deformarea garniturii pacherului ca urmare a debitului de circulatie prea mare;

4. Imposibilitatea executarii testului de circulatie directa:

- depuneri mecanice pe scaunul capului de lansare;

- bila de circulatie inversa gripata în interiorul extensiei de etansare;

- tevi de spalare infundate;

5. Extragerea echipamentului dupa injectia de nisip:

- portscaun blocat în capul de lansare;

- împachetare necorespunzatoare;

- bila de eliberare a capului de lansare blocata în dreptul orificiilor de circulatie:

- bila de eliberare a capului de lansare necorespunzatoare;

- spiruire orificiilor de circulatie de la ghidajul cu buzunar;

6. Extragerea capului de lansare împreuna cu bucsa de retinere: portscaun blocat (împachetare corespunzatoare);

7. Nu se sesizeaza momentul eliberarii cailor de circulatie:

- lipsa nivel în sonda pe parcursul lansarii bilei de eliberare;

- pozitionarea bilei de eliberare pe scaun prin circulatie;

8. Aparitia nisipului la retur în timpul circulatiei pentru împachetare:

- filtre sau pacher deteriorate;

- tevi de extractie sparte în timpul operatiei;

- pierderea etansietatii pacherului;

ARIILE DE UTILIZARE ALE PACHERELOR TIP HOVA Anexa 4 a

* Constructie de sonda cu col. 5 3/4 in si grosimi de perete de 10...12 mm la partea superioara : ** Poate fi livrat si cu garnituri / inele de sprijin j 146 mm: *** Utilizabil în sonde cimentate cu dispozitiv de cimentare etajata (D.V.)

Anexa 4 b

ARII DE UTILIZARE ALE SUBANSAMBLURILOR

ECHIPAMENTULUI MECANIC TIP HOVA

Nota: MF 142 utilizata pentru coloanele de 8 5/8 in are reductia de legatura la corpul pacherului modificata