Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ОСЛОЖНЕНИЙ В СКВАЖИНЕ ПРОФИЛЬНЫМ ПЕРЕКРЫВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к бурению, и предназначено для изоляции зон осложнений установкой профильных перекрывателей в скважине.

Известен «Способ изоляции зон осложнений в скважине профильными перекрывателями» (а.с. №1679030, Е21В 33/13, опубл. Бюлл. №35 от 23.09.1991 г.), включающий выправление его в скважине внутренним давлением и калибровку внутреннего диаметра развальцевателем, при этом на участке профильного перекрывателя, установленного против зоны поглощения, выше и ниже последней размещают разобщающий пакерующий элемент, а калибровку внутреннего диаметра этого участка осуществляют до диаметра, на 3-5% превышающий исходный.

Недостатками данного способа являются:

- большие энергосиловые затраты при калибровке перекрывателя, так как внутренний диаметр калибруют на 3-5% превышающий исходный, что приводит к ускоренному износу развальцевателя, посадкам и заклиниванию инструмента;

- опасность возникновения трещин на стенках профильного перекрывателя из-за большого числа радиальных воздействий переменной величины при такой степени калибровки, что может привести к «усталости» (то есть к ослаблению связей в кристаллической решетке) металла.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является «Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины» (патент RU №2378489, Е21В 29/10, опубл. 10.01.2008 г.), включающее перекрыватель, состоящий из секций профильных труб с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, роликовый развальцеватель, размещенный над профильной трубой и имеющий узел соединения с перекрывателем, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном. Причем секции профильных труб выполнены сборными, состоящими из профильных труб с концевым цилиндрическим участком, соединенными профильными торцами сваркой, а резьбы на цилиндрических участках секций профильных труб выполнены коническими и оснащены герметизирующим составом, причем наружная коническая резьба размещена на нижнем конце секций профильных труб, а внутренняя - сверху, при этом на цилиндрическом участке верхней секции профильных труб, обращенной к роликовому развальцевателю, выполнены внутренняя фаска, а на наружной поверхности - кольцевые проточки, причем роликовый развальцеватель снизу оснащен режущей головкой, выполненной с возможностью взаимодействия и разрушения башмака, который изготовлен из легкоразбуриваемого материала, а сверху- дополнительным раздвижным развальцевателем, наружный диаметр которого в рабочем положении превышает диаметр ствола скважины.

Данным устройством реализуется способ установки профильного перекрывателя в скважине, включающий профилирование составляющих его труб, выполнение внутренних резьб на муфтовых концах и наружных - на ниппельных, или калибровку профильных концов со снятием фасок под сварку, герметичное свинчивание секций профильных труб между собой или сварку, спуск перекрывателя в необходимый, предварительно расширенный интервал скважины, радиальное расширение профильных труб созданием в них гидравлического давления, развальцовывание до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины.

Недостатками данного способа являются:

- не обеспечивается свободное прохождение бурильного инструмента через профильный перекрыватель при последующем бурении, так как внутренний диаметр профильного перекрывателя имеет недостаточный внутренний диаметр, что приводит к посадкам долота на верхнем торце перекрывателя, разрушению цилиндрических участков и соединительных резьб перекрывателя, непрохождению компоновок для набора кривизны ствола скважины, особенно в наклонно направленных и горизонтальных участках ствола скважины;

- большие затраты времени на изготовление резьб перекрывателя, так как необходимо перед нарезанием резьбы конец трубы развальцевать, а после - осадить до ее первоначальных размеров;

- сложность изготовления и высокая стоимость профильных труб из-за требований большой точности при изготовлении профильных труб с цилиндрическими концевыми участками;

- большие затраты времени при развальцовывании перекрывателя из-за наличия большого количества соединительных резьб.

Техническими задачами способа являются изоляция зон осложнений при бурении скважины установкой профильного перекрывателя за одну спуско-подъемную операцию гарантированно впотай для обеспечения последующего прохождения любой компоновки бурильной колонны с гарантированным зазором, а также сокращение времени и материальных затрат на изготовление, сборку и установку перекрывателя в скважине.

Техническая задача решается способом изоляции зон осложнений в скважине профильным перекрывателем, включающим профилирование составляющих его труб, выполнение внутренних резьб на муфтовых концах и наружных - на ниппельных, или калибровку профильных концов со снятием фасок под сварку, герметичное свинчивание секций профильных труб между собой или сварку, спуск перекрывателя в необходимый, предварительно расширенный интервал скважины, радиальное расширение профильных труб созданием в них гидравлического давления, развальцовывание до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины.

Новым является то, что профилирование составляющих его труб производят из цилиндрических труб, внутренний диаметр которых на 5-8% больше внутреннего диаметра ствола скважины, интервал его установки расширяют до диаметра, при котором происходит полное расширение профильных труб с одновременным их прижатием к стенкам скважины, перед спуском в скважину верхний конец перекрывателя оснащают развальцевателем с фрезером для разрушения башмака и раздвижным развальцевателем, а нижний - легкоразбуриваемым башмаком, причем раздвижной развальцеватель имеет диаметр в рабочем положении, позволяющий развальцовывать внутренний диаметр перекрывателя в наиболее узких местах до диаметра, превосходящего диаметр ствола скважины как минимум на 1,5%.

На чертеже изображена схема перекрытия зоны осложнения профильным перекрывателем.

Для реализации способа производят изготовление перекрывателя 1 из профильных труб 2 путем их профилирования из цилиндрических труб, причем в качестве трубной заготовки выбираются трубы заводского сортамента, внутренний диаметр которых на 5-10% больше внутреннего диаметра ствола скважины 3, для того чтобы при расширении в скважине профильных труб 2 давлением их внутренний диаметр был больше внутреннего диаметра ствола скважины 3. При этом исключаются дополнительная усадка и отжиг труб перед профилированием. В зависимости от определенного интервала зоны осложнения профильные трубы 2 собирают в секции 4. Для этого на профильных трубах 2 на концевых цилиндрических участках 5 выполняют конические и оснащенные герметизирующим составом резьбы 6, а профильные концы 7 калибруют со снятием фасок и соединяют профильными торцами сваркой 8 между собой. Собирают профильный перекрыватель 1 длиной, превосходящей длину интервала зоны осложнения 9. Перед спуском в скважину 3 верхний конец 10 перекрывателя 1 оснащают развальцевателем 11 с фрезером 12. Выше развальцевателя 11 устанавливают раздвижной развальцеватель 13. Нижний конец 14 перекрывателя 1 оснащают легкоразбуриваемым башмаком 15, после чего перекрыватель 1 в сборе спускают его в скважину 3 на колонне труб 16. Устанавливают профильный перекрыватель 1 против зоны осложнения 9 в предварительно расширенный интервал 17 скважины 3. Причем интервал 17 расширяют до диаметра, при котором происходит полное расширение профильных труб 2 с одновременным их прижатием к стенкам скважины 3. Далее расширяют профильные трубы созданием в них гидравлического давления. После полного расширения профильных труб и прижатия их к стенкам скважины производят развальцовывание верхнего конца 10, резьбовых соединений 6 и нижнего конца 14 перекрывателя 1 развальцевателем 11 и раздвижным развальцевателем 13. Причем раздвижной развальцеватель 13 имеет диаметр в рабочем положении, превосходящий внутренний диаметр ствола скважины как минимум на 2%. При развальцовывании нижнего конца 14 производят разрушение башмака 15 фрезером 12.

Пример конкретного выполнения.

В процессе бурения скважины долотом диаметром 215,9 мм вскрыта зона осложнения - поглощающий пласт (определен путем геофизических исследований) в интервале 1738-1780 м (длиной 42 м). После чего на устье скважины был собран профильный перекрыватель из предварительно собранных секций длиной 16 метров, состоящих из профильных труб, сваренных между собой профильными концами сваркой длиной по 8 метров с коническими и оснащенными герметизирующим составом резьбами, общей длиной 48 метров. В качестве заготовки для профильных труб были выбраны цилиндрические трубы заводского сортамента наружным диаметром 245 мм и толщиной стенки 8 мм. Интервал установки предварительно расширяют до расчетного диаметра, в данном случае 242 мм. Перед спуском в скважину 3 верхний конец 10 перекрывателя 1 оснащают развальцевателем 11 с фрезером 12. Выше развальцевателя 11 устанавливают раздвижной развальцеватель 13. Причем раздвижной развальцеватель 13 имеет диаметр в рабочем положении, превосходящий внутренний диаметр ствола скважины как минимум на 2%, в данном случае 221 мм. Нижний конец 14 перекрывателя 1 оснащают легкоразбуриваемым башмаком 15, после чего перекрыватель 1 в сборе спускают в скважину 3 на колонне труб 16 в расширенный интервал. Устанавливают профильный перекрыватель 1 против зоны осложнения 9 и расширяют профильные трубы созданием в них гидравлического давления. Так как диаметр расширенного интервала составляет 242 мм, при расширении профильных труб происходит их прижатие к стенкам скважины 3. Далее вращением вправо с одновременным созданием осевой нагрузки и промывки производят развальцовывание перекрывателя 1 развальцевателем 11 и раздвижным развальцевателем 13, который за счет перепада давления раздвигается в рабочее положение, в данном случае 221 мм. При развальцовывании нижнего конца 14 производят разрушение башмака 15 фрезером 12. Промысловые испытания показали, что диаметр перекрывателя в самых узких местах после развальцовки равен 220 мм, обеспечивается прохождение любой компоновки для дальнейшего бурения с необходимым зазором в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Предлагаемый способ изоляция зон осложнений при бурении скважины обеспечивает установку профильного перекрывателя за одну спуско-подъемную операцию гарантированно впотай для обеспечения последующего прохождения любой компоновки бурильной колонны с гарантированным зазором, а также сокращение времени и материальных затрат на изготовление, сборку и установку перекрывателя в скважине.