Результат интеллектуальной деятельности: Способ установки расширяемой колонны с резьбовыми соединениями

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам строительства скважин при бурении интервалов с зонами осложнений.

Известен способ установки перекрывателя, осуществляемый устройством для изоляции зоны осложнения с предварительной промывкой (патент RU № 2618546, МПК Е21В 29/10, опубл. 04.05.2017 г., Бюл. № 13), включающим профильный перекрыватель с цилиндрическими участками и резьбовыми соединениями, внутренний дорн, размещенный в верхней цилиндрической части перекрывателя, башмак, расширяющую головку, состоящую из нескольких секций, установленных друг над другом с уменьшающимися по диаметру рабочими поверхностями в сторону перекрывателя, и содержащую сверху узел соединения с колонной бурильных труб.

Снизу перекрывателя установлен башмак с седлом обратного клапана и ловителем. Сверху перекрывателя установлена расширяющая головка, содержащая снизу замковый механизм, соединенный с верхним концом перекрывателя, с нижним дорном и ловильной головкой внизу под ловитель башмака. Специальный дорн выполнен в виде конуса, расширяющегося снизу вверх, а направляющая – в виде цилиндра, на котором герметично установлен внутренний дорн с возможностью перемещения вверх под действием давления внутри перекрывателя во время установки до взаимодействия со специальным дорном. Внутри замкового механизма размещена поперечная перегородка с двумя продольными каналами, один из которых выполнен диаметром, позволяющим пропускать выбранный расход жидкости для прямой промывки перекрывателя, а второй – снабжен герметично установленным шариком обратного клапана башмака. Шарик выполнен с возможностью выдавливания из второго канала при превышении выбранного перепада давлений выше и ниже перегородки и герметичной посадки в седло башмака, на котором установлен фиксатор при помощи срезных элементов для аварийного отсоединения башмака от перекрывателя при помощи ловильной головки и ловителя.

Недостатками способа являются:

- низкая надежность применения способа за счет необходимости использовать дополнительно скважинный гидродомкрат с якорем при недостаточном весе колонны труб, что приводит к страгиванию якоря относительно стенок скважины в необсаженном стволе скважины, в результате чего не хватает усилия для проталкивания дорна через перекрыватель, а также за счет большой вероятности преждевременного выдавливания гидравлическим давлением шарика обратного клапана башмака из зауженного патрубка в верхней части перекрывателя, так как механические свойства материала патрубка нестабильны в разных партиях поставки, что может привести к несанкционированной установке перекрывателя, или же наоборот, невозможности выдавливания шарика и, как следствие, невозможности расширения перекрывателя гидравлическим давлением.

Наиболее близким по технической сущности является способ установки профильного перекрывателя с цилиндрическими участками (патент RU № 2436930, МПК Е21В 29/10, опубл. 02.07.2011 г., Бюл. № 35), включающий спуск устройства, содержащего дорн и развальцеватель в сборе с перекрывателем в скважину на бурильном инструменте, ориентацию перекрывателя на интервал установки, создание избыточного гидравлического давления в системе для расширения перекрывателя до фиксации его в скважине, отсоединение инструмента от перекрывателя и окончательное механическое расширение перекрывателя при поступательном и вращательном движении инструмента. Для окончательного расширения перекрывателя используют последовательно развальцеватель, придавая вращательно-поступательное движение инструменту при расширении цилиндрических участков, и дорн, придавая поступательное движение инструменту для калибровки профильных участков перекрывателя. Для выхода роликов развальцевателя в рабочее положение через инструмент прокачивают жидкость с определенным расходом для создания рабочего перепада давлений, а для выхода плашек дорна в рабочее положение через инструмент расход жидкости увеличивают до заданного значения для создания рабочего перепада давлений в дорне.

Недостатками способа являются:

- низкая надежность применения способа, так как при развальцовывании резьбового соединения развальцевателем происходит деформация резьбового соединения с потерей герметичности в месте вне контактной деформации между роликами развальцевателя;

- в промысловых условиях затруднительно точно регулировать расход промывочной жидкости, поэтому невозможно определить какой инструмент находится в рабочем состоянии дорн или развальцеватель, кроме того, предложенная конструкция клапана не долговечна, так как наличие подвижных частей в ограниченном объеме приводит к засорению и отказу клапана и размыву дросселирующего отверстия.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности изоляции зоны осложнения за счет повышения надежности установки расширяемой колонны в скважине, оснащенной резьбовыми соединениями, за счет сохранения их герметичности после расширения и исключения клапана, снижение затрат путем исключения применения утяжеленных бурильных труб, гидродомкрата и якоря.

Техническая задача решается способом установки расширяемой колонны с резьбовыми соединениями, включающим спуск расширяемой колонны с дорном и развальцевателем в скважину на бурильном инструменте, ориентацию расширяемой колонны на интервал установки, создание гидравлического давления в расширяемой колонне до фиксации ее в скважине, отсоединение инструмента от расширяемой колонны, для окончательного расширения колонны с резьбовыми соединениями используют развальцеватель, придавая вращательно-поступательное движение инструменту, и дорн, придавая поступательное движение инструменту.

Новым является то, что развальцеватель выполнен нераздвижным, а ниже развальцевателя на расстоянии, превышающем длину резьбового соединения расширяемой колонны в 2-3 раза, установлен дорн диаметром, меняющимся за счет перепада давления в бурильном инструменте, для расширения колонны с резьбовыми соединениями дорн спускают до упора развальцевателя в переходный участок, создают давление в дорне такой величины, чтобы усилие при расширении резьбового соединения расширяемой колонны вверх не превышало усилия на подъем подъемным агрегатом, расширение резьбового соединения расширяемой колонны производят в несколько проходов до свободного прохождения развальцевателя, далее производят калибрование расширяемой колонны с резьбовым соединением развальцевателем, после чего спускают развальцеватель до упора в переходный участок следующего резьбового соединения и производят его расширение аналогичным способом.

На фиг. 1 показана расширяемая колонна с резьбовыми соединениями при спуске в скважину с осевым продольным разрезом.

На фиг. 2 – процесс расширения резьбовых соединений расширяемой колонны.

Реализация способа.

Предварительно определяют зону осложнения по соседним скважинам и по материалам геофизических исследований скважины (на фиг. не показана). Производят спуск расширяемой колонны 1 (фиг. 1) с резьбовыми соединениями 2 с дорном 3 и развальцевателем 4 в скважину на бурильном инструменте, состоящим из бурильных труб 5. По данным геофизических исследований ориентируют расширяемую колонну 1 на интервал установки (на фиг. не показан). Создают гидравлическое давление (например, 15-18 Мпа) в расширяемой колонне 1 до фиксации ее в скважине, при этом происходит выдавливание башмака 6 на забой скважины (на фиг. не показан). Вращением вправо бурильных труб 5 отсоединяют развальцеватель 4 с дорном 3 по правой резьбе 7 от расширяемой колонны 1. Подачей вниз вращением бурильных труб с развальцевателем 4 и дорном 3 производят расширение развальцевателем 4 посадочного патрубка 8 и профильных труб 9 до посадки развальцевателя 4 в переходный участок 10 резьбового соединения 2, при этом дорн 3 располагается ниже резьбового соединения 2 на расстоянии l₁, превышающем длину резьбового соединения l₂ в 2-3 раза, благодаря чему исключается одновременная работа развальцевателя 4 и дорна 3 в резьбовом соединении 2. Диаметр D дорна 3 можно изменять за счет перепада давления в колонне бурильных труб 5 за счет насадки 11. Создают давление в дорне 3 такой величины, чтобы усилие при расширении резьбового соединения 2 расширяемой колонны 1 вверх не превышало усилия на подъем подъемным агрегатом (грузоподъемность подъемного агрегата не менее 600 кН). Например, создают давление P = 5 Мпа в дорне 3, далее создают усилие вверх подъемным агрегатом 100 кН, при этом происходит расширение резьбового соединения 2 расширяемой колонны 1. Стравливают давление и производят спуск до посадки развальцевателя 4 в переходный участок 10 резьбового соединения 2 расширяемой колонны 1, после чего создают давление, например, P = 10 Мпа в дорне 3, создают усилие вверх подъемным агрегатом 150 кН, при этом происходит дальнейшее расширение резьбового соединения 2 расширяемой колонны 1. Расширение резьбового соединения 2 расширяемой колонны 1 производят в несколько проходов до свободного прохождения развальцевателя 4. Далее поднимают развальцеватель 4 над резьбовым соединением 2 расширяемой колонны 1 и производят калибрование расширяемой колонны 1 с резьбовыми соединениями 2 развальцевателем 4 с вращением, после чего спускают развальцеватель 4 до упора в переходный участок 10 следующего резьбового соединения 2 расширяемой колонны 1 и производят его расширение аналогичным способом.

Благодаря тому, что расширение резьбовых соединений 2 расширяемой колонны 1 производят дорном 3 с изменяемым диаметром D в несколько проходов, сохраняется герметичность резьбового соединения 2, кроме того исчезает необходимость применения клапана, гидродомкрата и якоря.

Предлагаемый способ позволяет эффективно изолировать зоны осложнения за счет применения дорна с диаметром, меняющимся за счет перепада давления для установки расширяемой колонны с резьбовыми соединениями в скважине за счет сохранения их герметичности после расширения, исключения клапана и снижения затрат путем исключения применения утяжеленных бурильных труб, гидродомкрата и якоря.