Результат интеллектуальной деятельности: Способ установки профильного перекрывателя в скважине и устройство для его осуществления

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам и устройствам для изоляции зон осложнений перекрывателями из профильных труб при бурении скважин.

Известен способ установки профильного перекрывателя в скважине (патент RU № 2421596, МПК Е21В 29/10, опубл. 20.06.2011 в бюл. № 17), включающий соединение секции профильных труб, спуск перекрывателя в зону поглощения, выправление перекрывателя давлением. Причем нижний конец профильного перекрывателя, выполненный такой же формы, как и секции профильных труб, снизу глушат и снабжают обратным клапаном. При этом верхний конец профильного перекрывателя, выполненный такой же формы, как и секции профильных труб, герметично соединяют с выправляющим инструментом, переводник которого выполнен такой же формы, как и секции профильных труб, и вставлен телескопически в верхний конец профильных труб. При этом соединение секций профильных труб производят стык в стык по профилю, а переводник выправляющего инструмента, выполненный полым из того же материала, что и профильные трубы, расширяют давлением одновременно с выправлением секций профильных труб. При этом выправление секций профильных труб давлением осуществляют до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины.

Недостатками данного способа являются:

- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за преждевременного выхода переводника выправляющего инструмента, соединенного с профильными трубами только герметизирующим эластичным материалом, что может привести к разгерметизации соединения и невозможности полного выправления профильного перекрывателя;

- невозможность обеспечить надежное перекрытие зон осложнений и перетоков жидкости за стенками установленного профильного перекрывателя из-за отсутствия герметизирующих элементов на наружной поверхности профильных труб;

- высокая вероятность аварийных ситуаций с зацепом и заклиниванием бурильного инструмента в профильном перекрывателе при спуско-подъёмных операциях (СПО) в процессе дальнейшего углубления скважины, так как при разрыве заглушки нижнего конца профильного перекрывателя её отдельные части и обратный клапан остаются внутри перекрывателя, создавая препятствия для прохождения бурильного инструмента, что приводит к необходимости проведения дополнительных СПО для их разбуривания и увеличению сроков бурения скважины и стоимости её строительства;

- невозможность производить промывку ствола, так как обратный клапан не предназначен для этого, а при спуске перекрывателя в зону осложнений, особенно в горизонтальных скважинах, необходимо периодически промывать ствол скважины;

- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за засорения обратного клапана буровым шламом или горной породой при спуске профильного перекрывателя в скважину, так как из-за жесткости профильного перекрывателя при продвижении его по наклонному и горизонтальному участкам ствола скважины происходят посадки на уступы, шламовые отложения или осыпавшуюся с верхней стенки скважины породу, что приводит к невозможности полного выправления профильного перекрывателя и плотного прижатия его к стенке скважины;

- невозможность производить закачку изолирующих материалов в зону осложнений через спущенный в скважину профильный перекрыватель перед его установкой для повышения надежности изоляции зон осложнений.

Известно устройство для установки профильного перекрывателя в скважине (патент RU № 2652401, МПК Е21В 29/10, опубл. 26.04.2018 в бюл. № 12), описанное в способе установки профильного перекрывателя в скважине, включающее соединенные по профилю секции профильных труб, нижний конец профильного перекрывателя, выполненный такой же формы, как и секции профильных труб, снизу снабжен башмаком с седлом и обратным клапаном. Причем верхний конец профильного перекрывателя, выполненный такой же формы, как и секции профильных труб, герметично соединен с выправляющим инструментом, переводник которого выполнен полым из того же материала и такой же формы, как и секции профильных труб, и вставлен телескопически в верхний конец профильных труб с возможностью расширения давлением одновременно с выправлением секций профильных труб. При этом откалиброванные концы соответствующих секций профильных труб герметично вставлены друг в друга и зафиксированы штифтами, выдерживающими вес профильного перекрывателя. Причем переводник выправляющего инструмента при соединении с верхним концом профильных труб дополнительно зафиксирован срезными элементами, которые изготовлены с возможностью разрушения после установки профильного перекрывателя.

Недостатками данного устройства являются:

- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации при выходе из строя одного из соединений между профильными трубами и соединения переводника выправляющего инструмента, соединенного с профильными трубами только герметизирующим эластичным материалом и зафиксированных только срезными элементами, что может привести к разгерметизации профильного перекрывателя и невозможности его полного выправления и плотного герметичного прижатия к стенкам скважины;

- увеличение числа дополнительных СПО для спуска инструмента и разбуривания башмака, что ведет к увеличению сроков и стоимости строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных;

- невозможность извлечения выправленного переводника выправляющего инструмента из скважины, так как профильная труба, имеющая одинаковый периметр с периметром ствола скважины и длину один метр, выправленная давлением жидкости 15 МПа, страгивается с места под действием осевой нагрузки 690 кН плюс усилие для разрушения срезных элементов, плюс вес колонны бурильных труб, плюс трение колонны бурильных труб о стенки скважины, особенно на перегибах горизонтального ствола, что в сумме превышает грузоподъемность буровой установки;

- невозможность производить промывку ствола, так как обратный клапан не предназначен для этого, а при спуске перекрывателя в интервал установки, особенно в горизонтальных скважинах, необходимо периодически промывать ствол скважины для выравнивания плотности промывочной жидкости и предотвращения дальнейшего увеличения зоны осложнения, а также размыва отложений бурового шлама и осыпавшейся породы;

- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за засорения обратного клапана буровым шламом или горной породой при спуске профильного перекрывателя в скважину, так как из-за жесткости профильного перекрывателя при продвижении его по наклонному и горизонтальному участкам ствола скважины происходят посадки на уступы, шламовые отложения или осыпавшуюся с верхней стенки скважины породу, что приводит к невозможности полного выправления профильного перекрывателя и плотного прижатия его к стенке скважины;

- невозможность производить закачку изолирующих материалов в зоны осложнений через спущенный в скважину профильный перекрыватель перед его установкой для повышения надежности изоляции таких зон;

- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за невозможности доведения профильного перекрывателя до зоны осложнений, так как он упирается в стенки каверн или уступы, которые образуются в осложненных скважинах и не может продвигаться дальше из-за увеличенного габаритного диаметра и конструктивной жесткости, особенно на участках набора угла и бурения горизонтальной части ствола вследствие особенности работы забойного двигателя с углом перекоса и изменения угла пересечения горных пород на переходных участках от мягких пород к твердым (от 90 до 30), что приводит к дополнительным СПО по извлечению профильного перекрывателя, его разборке на устье скважины, проведению работ по устранению уступов, например, расширению ствола различными типами расширителей, затем повторного спуска перекрывателя, которые увеличивают сроки и стоимость строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных;

- сборка перекрывателя с таким видом соединения профильных труб требует привлечения высококвалифицированных специалистов и высокой культуры производства, так как малейшая деформация тонкостенных концов профильных труб при транспортировке или работах на устье скважины приводит к неточности сборки соединений, невозможности их фиксации штифтами, негерметичности соединений и невозможности создания необходимого давления для полного выправления профильного перекрывателя в скважине, что увеличивает сроки и стоимость строительства скважины.

Наиболее близким является способ установки профильного перекрывателя в скважине и устройство для его осуществления (патент RU № 2580856, МПК Е21В 29/10, опубл. 10.04.2016 в бюл. № 10). Способ включает спуск перекрывателя с выправляющим инструментом на колонне труб в зону поглощения. Причем переводник выправляющего инструмента выполнен такой же формы, как и секции профильных труб, и вставлен телескопически, выполнен полым из того же материала, что и профильные трубы. Расширение переводника осуществляют одновременно с выправлением профильных труб до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины. При этом переводник выправляющего инструмента перед спуском снабжают снизу башмаком с подпружиненным обратным клапаном, изготавливают больше длины профильного перекрывателя, вставляют в профильный перекрыватель с возможностью скольжения и соединяют с ним одним или несколькими срезными элементами. После герметичного прижатия секций профильных труб перекрывателя к стенкам скважины переводник выправляющего инструмента извлекают из перекрывателя, предварительно сжимая за счет создания депрессии внутри переводника.

Устройство для осуществления способа установки профильного перекрывателя в скважине, включает выправляющий инструмент с переводником, который выполнен такой же формы, как и секции профильных труб, вставлен телескопически в них, изготовлен полым из того же материала, что и профильные трубы. Причем переводник снабжен снизу башмаком с седлом и подпружиненным обратным клапаном, изготовлен больше длины профильного перекрывателя, в который вставлен с возможностью скольжения с соединением одним или несколькими срезными элементами, и выполнен с возможностью расширения одновременно с выправлением профильных труб до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины и извлечения из профильных труб перекрывателя после предварительного сжатия за счет создания депрессии внутри переводника.

Недостатками данного способа и устройства являются:

- невозможность извлечения выправляющего инструмента с переводником из скважины, так как невозможно создать депрессию внутри них с помощью обратной промывки для сжатия переводника до первоначального (транспортного) положения и последующего его извлечения из профильного перекрывателя вследствие применения обратного клапана, поджатого пружиной, так как при снижении давления в переводнике происходит открытие клапана, что приводит к снижению давления в стволе скважины ниже установленного профильного перекрывателя и возникновению несанкционированных водо-, нефте-, газопроявлений, а вследствие гидроудара при остановке насоса и закрытии клапана - повторному выправлению переводника, что делает невозможным его извлечение;

- невозможность извлечения выправляющего инструмента с переводником из скважины, так как невозможно отдельно сложить переводник выправляющего инструмента в транспортное положение, а профильный перекрыватель оставить в скважине из-за выправления и плотного прижатия профильного перекрывателя к стенкам скважины переводником выправляющего инструмента. Поверхности перекрывателя и переводника смыкаются, уменьшая зазор между собой до минимума, и они начинают работать как одно целое, а поверхностное натяжение воды по краям их плоскостей не позволяет проникнуть другой жидкости в зазор между ними. Образуется эффект вакуума, поэтому при создании разряжения внутри переводника выправляющего инструмента профильный перекрыватель складывается вместе с ним;

- невозможность извлечения выправляющего инструмента с переводником из скважины, так как срезные элементы соединяют профильный перекрыватель с переводником и при складывании переводника в транспортное положение срезные элементы будут складывать также часть профильного перекрывателя в транспортное положение, что будет препятствовать прохождению нижней части переводника с башмаком через перекрыватель. Кроме этого, в скважинах со сложным профилем ствола, в горизонтальных скважинах, в боковых стволах многозабойных скважин из-за трения колонны труб о стенку скважины нагрузка не полностью передается на срезные элементы, и они будут удерживать переводник вместе с профильным перекрывателем в скважине;

- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации в скважине в связи с недохождением профильного перекрывателя до интервала установки, так как на участках набора зенитного или азимутального угла кривизны траектории ствола и бурения горизонтальной части ствола скважины вследствие особенностей работы забойного двигателя с углом перекоса образуются уступы и каверны на переходных участках между мягкими и твердыми породами, а также зоны осложнений в виде осыпей или шламовых пробок, в которые упирается башмак профильного перекрывателя при движении по нижней стенке скважины, в особенности эти осложнения становятся труднопреодолимыми в дополнительных стволах многоствольных и многозабойных скважин из-за малого диаметра таких стволов, что приводит к дополнительным СПО по извлечению профильного перекрывателя с выправляющим инструментом, их разборке на устье скважины, проведению работ по устранению уступов, например, расширению ствола различными типами расширителей или калибраторов, затем повторного спуска перекрывателя, которые увеличивают сроки и стоимость строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных;

- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации в скважине с невозможностью извлечения выправляющего инструмента с переводником из скважины, так как существующие методы создания депрессии внутри выправляющего инструмента являются нерегулируемыми, например обратной промывкой, что может приводить к излишней деформации переводника выправляющего инструмента и невозможности его извлечения из профильного перекрывателя;

- невозможность подбора пружины обратного клапана с определенным усилием сжатия, так как клапан в данном устройстве должен выполнять две противоположные функции: открываться при небольшом перепаде давлений для заполнения выправляющего инструмента скважинной жидкостью в верхней части скважины и оставаться закрытым при большом давлении скважинной жидкости снаружи в процессе снижения давления внутри выправляющего инструмента (создания депрессии) для его гарантированного складывания в транспортное положение. Если обратный клапан будет отрегулирован на большое усилие открытия, то выправляющий инструмент и колонна бурильных труб будут спускаться в скважину пустыми и на них будет действовать выталкивающая сила жидкости, которая сомнет и деформирует выправляющий инструмент и профильный перекрыватель до состояния непригодности. В случае, если обратный клапан будет отрегулирован на небольшое усилие открытия, то в процессе снижения давления внутри выправляющего инструмента (создания депрессии) клапан будет открываться сразу, выравнивая давления в скважине и внутри выправляющего инструмента, и его складывание в транспортное положение происходить не будет;

- невозможность производить промывку ствола, так как обратный клапан не предназначен для этого, а при спуске перекрывателя в интервал установки, особенно в горизонтальных скважинах, необходимо периодически промывать ствол скважины для выравнивания плотности промывочной жидкости и предотвращения дальнейшего увеличения зоны осложнения, а также размыва отложений бурового шлама и осыпавшейся породы;

- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за засорения обратного клапана буровым шламом или горной породой при спуске профильного перекрывателя в скважину, так как из-за жесткости профильного перекрывателя при продвижении его по наклонному и горизонтальному участку ствола скважины происходят посадки на уступы, шламовые отложения или осыпавшуюся с верхней стенки скважины породу, что приводит к невозможности полного выправления профильного перекрывателя и плотного прижатия его к стенке скважины;

- невозможность производить закачку изолирующих материалов в зоны осложнений через спущенный в скважину профильный перекрыватель перед его установкой для повышения надежности изоляции таких зон.

Техническими задачами способа и устройства являются повышение надежности способа и устройства за счет гарантированной доставки профильного перекрывателя в зону осложнений, обеспечения регулируемого сжатия выправляющего инструмента в транспортное положение и безаварийного извлечения его из скважины, а также повышение качества и надежности изоляции зон осложнений, упрощение конструкции устройства и способа установки профильного перекрывателя в скважине с возможностью дальнейшего углубления дополнительного ствола долотом того же диаметра или с незначительным уменьшением диаметра скважины и исключением операции разбуривания башмака, сокращение аварийности и непроизводительных СПО, сокращение затрат и расширение технологических возможностей.

Технические задачи решаются способом установки профильного перекрывателя в скважине, включающим спуск перекрывателя с выправляющим инструментом на колонне труб в зону осложнений, причем выправляющий инструмент выполнен такой же формы и из того же материала, как и профильные трубы перекрывателя, снабжен снизу башмаком с седлом и клапаном и вставлен телескопически в профильные трубы, расширение выправляющего инструмента одновременно с выправлением профильных труб до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины, после чего производят извлечение выправляющего инструмента из перекрывателя, предварительно сжимая за счет создания депрессии внутри выправляющего инструмента.

Новым является то, что перекрыватель изготавливают с осевым проходным каналом, выправляющий инструмент снабжают технологическим патрубком, располагаемым внутри его проходного канала, с технологическим клапаном, выполненным с возможностью фиксации в закрытом положении при обратном выбранном перепаде давлений, а клапан для свободного протекания жидкости устанавливают при помощи срезных элементов телескопически в транспортном положении внутри башмака, который оснащают снизу скосом и гидромониторными каналами, выполненными продольно оси устройства и радиально в сторону скоса, вдоль впадин выправляющего инструмента, снаружи фиксируют стержни с возможностью взаимодействия изнутри с впадинами перекрывателя, спуск перекрывателя производят с промывкой и вращением при прохождении зон осложнений с давлением ниже давления выправления перекрывателя, при достижении интервала установки давление прокачки повышают для освобождения в башмаке клапана, который после разрушения срезных элементов и перемещения вниз садится с фиксацией в седло клапана, расположенного в направляющем башмаке, после чего внутрь колонны труб нагнетают газ и за счет повышения внутри давления выправляющий инструмент, расширяя перекрыватель, стержнями дополнительно расширяет впадины перекрывателя с сохранением зазора между ними, облегчая при этом последующие регулируемое сжатие после стравливания газа из колонны труб с закрытием технологического клапана и извлечение выправляющего инструмента из перекрывателя с технологическим патрубком.

Технические задачи также решаются устройством для установки профильного перекрывателя в скважине, включающим выправляющий инструмент, который выполнен такой же формы, как и профильные трубы перекрывателя, изготовлен полым из того же материала, что и профильные трубы, причем выправляющий инструмент снабжен снизу башмаком с седлом и клапаном, изготовлен больше длины профильного перекрывателя, в который вставлен с возможностью скольжения с соединением одним или несколькими фиксирующими элементами, и выполнен с возможностью расширения одновременно с выправлением профильных труб до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины и извлечения из профильных труб перекрывателя после предварительного сжатия за счет создания депрессии внутри выправляющего инструмента.

Новым является то, что перекрыватель изготовлен с осевым проходным каналом, а клапан для свободного протекания жидкости в транспортном положении изготовлен в виде стакана, расположенного телескопически и зафиксированного срезными элементами внутри башмака, с боковыми каналами и уплотняющими кольцами, расположенными сверху и снизу боковых каналов, снаружи стакана клапана размещен пружинный фиксатор, вдоль впадин выправляющего инструмента снаружи зафиксированы стержни с возможностью взаимодействия изнутри с впадинами перекрывателя, при этом направляющий башмак оснащен снизу скосом и гидромониторными каналами, выполненными продольно оси устройства и радиально в сторону скоса и сообщенными с седлом клапана, и снабжен изнутри кольцевой выборкой, выполненной с возможностью взаимодействия с пружинным фиксатором клапана после разрушения срезных элементов при расширении выправляющего инструмента, причём выправляющий инструмент снабжен технологическим патрубком, располагаемым внутри его проходного канала, с технологическим клапаном, выполненным с возможностью фиксации в закрытом положении при обратном выбранном перепаде давлений.

На фиг. 1 показан профильный перекрыватель в сборе с выправляющим инструментом, спущенный в зону осложнений дополнительного ствола многоствольной скважины.

На фиг. 2 - профильный перекрыватель в разрезе, установленный с перекрытием зоны осложнений дополнительного ствола многоствольной скважины при помощи выправляющего инструмента.

На фиг. 3 - выносной элемент А фиг. 1 - крепление клапана на штифтах внутри башмака в процессе спуска профильного перекрывателя в скважину.

На фиг. 4 - выносной элемент Б фиг. 2 - освобождение клапана от штифтов, под действием давления жидкости и герметичным перекрытием внутренней полости выправляющего инструмента с фиксацией клапана в седле пружинным фиксатором в процессе выправления профильного перекрывателя.

На фиг. 5 - выносной элемент В фиг. 1 - взаимодействие профильного перекрывателя с выправляющим инструментом.

На фиг. 6 - профильный перекрыватель в разрезе, установленный с перекрытием зоны осложнений дополнительного ствола многоствольной скважины, и выправляющий инструмент, сжатый (сложенный) в транспортное положение при извлечении его из профильного перекрывателя и из скважины.

На фиг. 7 - выносной элемент Г фиг. 6 - конструкция технологического клапана в разрезе в закрытом фиксированном положении при обратном выбранном перепаде давлений.

Способ установки профильного перекрывателя 1 (фиг. 1) в скважине 2 включает спуск перекрывателя 1 с выправляющим инструментом 3 на колонне труб 4 в зону осложнений 5, причем выправляющий инструмент 3 выполнен такой же формы и из того же материала, как и профильные трубы 6 перекрывателя 1, снабжен снизу башмаком 7 с седлом 8 и клапаном 9 и вставлен телескопически в профильные трубы 6. Расширение выправляющего инструмента 3 (фиг. 2) одновременно с выправлением профильных труб 6 до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины 2, после чего производят извлечение выправляющего инструмента 3 (фиг. 6) из перекрывателя 1, предварительно сжимая (складывая) за счет создания депрессии внутри выправляющего инструмента 3.

Устройство для установки профильного перекрывателя 1 (фиг. 1) в скважине 2 включает выправляющий инструмент 3, который выполнен такой же формы, как и профильные трубы 6 перекрывателя 1, изготовлен полым из того же материала, что и профильные трубы 6. Причём выправляющий инструмент 3 снабжен снизу направляющим башмаком 7 (на фиг. 1, 2 и 6 показан условно) с седлом 8 (фиг. 3 и 4) и клапаном 9, изготовлен больше длины профильного перекрывателя 1 (фиг. 1), в который вставлен с возможностью скольжения с соединением одним или несколькими фиксирующими элементами 10, которые расположены на поверхности впадин выправляющего инструмента 3 так, чтобы не выходить за его габаритный диаметр и не связывающие перекрыватель 1 с выправляющим инструментом 3, не позволяя сдвигаться перекрывателю 1 по выправляющему инструменту 3 в процессе СПО. При этом выправляющий инструмент 3 (фиг. 2) выполнен с возможностью расширения одновременно с выправлением профильных труб 6 до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины 2 и извлечения из профильных труб 6 (фиг. 6) перекрывателя 1 после предварительного сжатия (складывания) за счет создания депрессии внутри него (выправляющего инструмента 3). При этом перекрыватель 1 (фиг. 1) изготовлен с осевым проходным каналом 11 (фиг. 5). Клапан 9 (фиг. 3) для свободного протекания жидкости в транспортном положении изготовлен в виде стакана 12, расположенного телескопически и зафиксированного срезными элементами 13 внутри башмака 7, с боковыми каналами 14 и уплотняющими кольцами 15, расположенными сверху и снизу боковых каналов 14. Снаружи стакана 12 клапана 9 размещен пружинный фиксатор 16, показанный в виде разрезного стопорного кольца. Вдоль впадин выправляющего инструмента 3 (фиг. 1, 2, 5 и 6) снаружи зафиксированы стержни 17 с возможностью взаимодействия изнутри с впадинами перекрывателя 1. При этом направляющий башмак 7 (фиг. 3) оснащен снизу скосом 18 и гидромониторными каналами, выполненными продольно 19 оси устройства и радиально 20 в сторону скоса 18 и сообщенными с седлом 8 клапана 9, и снабжен изнутри кольцевой выборкой 21, выполненной с возможностью взаимодействия с пружинным фиксатором 16 (фиг. 4) клапана 9 после разрушения срезных элементов 13 при расширении выправляющего инструмента 3 (фиг. 2). Причём выправляющий инструмент 3 (фиг. 1, 2, 5 и 6) снабжен технологическим патрубком 22, располагаемым внутри его проходного канала 23 (фиг. 5), с технологическим клапаном 24 (фиг. 6 и 7), выполненным с возможностью фиксации в закрытом положении при обратном выбранном перепаде давлений.

Технические соединительные и уплотнительные элементы, не влияющие на работоспособность устройства, для упрощения чертежей и описания на фигурах 1-7 не показаны или показаны условно.

Устройство для установки профильного перекрывателя в скважине работает следующим образом.

На устье скважины 2 (на фиг. 1 не показано) собирают выправляющий инструмент 3 из профильных труб 25 одновременно с профильным перекрывателем 1 из продольно-гофрированных труб 6 (например, см. патент RU № 2580856 и т.п.). К нижней профильной трубе 25 выправляющего инструмента 3, оканчивающейся цилиндрической частью, в заводских условиях присоединен направляющий башмак 7 (патент RU № 2483187), например, при помощи резьбы, пайки или сварки и т. п. способами. Затем при помощи специальных хомутов (на фиг.1 не показаны) размещают первую профильную трубу 6 перекрывателя 1, на нижней профильной трубе 25 выправляющего инструмента 3 с возможностью скольжения, при этом длина профильных труб 25 выправляющего инструмента 3 больше длины профильных труб 6 перекрывателя 1 на величину, необходимую для закрепления хомутов и осуществления соединений между собой профильных труб 25 выправляющего инструмента 3. Профильная труба 6 перекрывателя 1 упирается своей профильной частью в фиксирующие элементы 10, расположенные на поверхности впадин нижней профильной трубы 25 выправляющего инструмента 3 так, чтобы не выходить за его габаритный диаметр, и не может сдвинуться вниз. При этом вдоль впадин профильных труб 25 выправляющего инструмента 3 снаружи зафиксированы стержни 17, которые могут быть любой длины и располагаться в любой последовательности - друг против друга, в шахматном порядке или в любой другой последовательности. К нижней профильной трубе 25 присоединяют следующую профильную трубу 25 выправляющего инструмента 3 и соединяют их по профильной части, например, сваркой, пайкой и т. п. способами. Переставляя специальные хомуты размещают последующую профильную трубу 6 перекрывателя 1 и соединяют их между собой сваркой, пайкой или другими т. п. способами (см., например, патенты RU № 2307916, RU № 2652401). Таким образом собирают профильный перекрыватель 1 с выправляющим инструментом 3 расчетной длины. Закрепление профильного перекрывателя 1 на поверхности выправляющего инструмента 3 от сдвигания вовремя СПО производят сверху одним или несколькими фиксирующими элементами 10, которые крепятся на боковой поверхности впадин профильных труб 25 при помощи сварки, пайки или на винтах и т.п. способами так, чтобы они не выходили за габаритные размеры выправляющего инструмента 3 и не препятствовали спуску перекрывателя 1 в скважину 2. Затем внутрь выправляющего инструмента 3 (фиг. 5) по проходному каналу 23 спускают технологический патрубок 22, собранный из цилиндрических безмуфтовых труб длиной, равной длине выправляющего инструмента 3 и диаметром близким к диаметру его проходного канала 23. На нижней части технологического патрубка 22 (фиг. 1) размещают технологический клапан 24 (фиг. 7) с фиксирующим стопором 26. Технологический клапан 24 представляет собой обратный клапан, предназначенный для проведения промывок в процессе спуска перекрывателя 1 (фиг. 1) в скважину 2, закачки изолирующих материалов в зону осложнений 5 (патент RU № 2463433) и перекрытия проходного канала технологического патрубка 22 (фиг. 6) с фиксацией при создании управляемой депрессии внутри выправляющего инструмента 3 для его сжатия (складывания) в транспортное положение при извлечении из перекрывателя 1 и из скважины 2. Конструкций обратных клапанов существует много, поэтому авторы не претендуют на конструкцию технологического клапана 24 (фиг. 7), а претендуют только на способ его применения в совокупности c другими отличительными техническими решениями для осуществления предлагаемого способа.

К верхней части технологического патрубка 22 (фиг. 1) присоединяют переводник 27 и соединяют их между собой резьбой, сваркой, пайкой или другими т.п. способами. Переводник 27 предназначен для соединения выправляющего инструмента 3 с колонной труб 4 при помощи стандартной трубной резьбы, а также технологического патрубка 22 с верхней профильной трубой 25 выправляющего инструмента 3 по подвижному (скользящему) соединению с втулкой 28, закрепленной в заводских условиях на верхней профильной трубе 25 выправляющего инструмента 3, например, резьбой, сваркой, пайкой и т.п. способами. Фиксацию подвижного (скользящего) соединения переводника 27 с втулкой 28 от осевого перемещения производят при помощи срезных штифтов 29, герметизацию - уплотнительными элементами 30. Для передачи крутящего момента от колонны труб 4 выправляющему инструменту 3 соединение переводника 27 (на фиг. 1 не показано) с втулкой 28 осуществляют по подвижному в осевом направлении соединению, например, шестигранному, шлицевому, шпоночному и т.п., которое позволяет собрать выправляющий инструмент 3 на устье скважины 2 (не показано), загерметизировать его внутреннюю полость и вращать при необходимости в процессе спуска перекрывателя 1 в скважину 2 до зоны осложнений 5.

Собранный перекрыватель 1 (фиг. 1) с выправляющим инструментом 3 спускают в скважину 2 в зону осложнений 5 на колонне труб 4. В процессе спуска перекрывателя 1 в скважину 2 периодически производят соединение колонны труб 4 с ведущей трубой (на фиг. 1 не показана) и буровым насосом или цементировочным агрегатом (не показаны) начинают прокачивать промывочную жидкость для выравнивания плотности бурового раствора с целью предотвращения дальнейшего увеличения зоны осложнений 5. Расход промывочной жидкости определяют эмпирически для каждого типоразмера перекрывателя 1 с выправляющим инструментом 3 в зависимости от их диаметра, толщины стенки, глубины скважины 2 и т.п. факторов, которая, протекая через технологический патрубок 22, выправляющий инструмент 3, через зазор между седлом 8 (фиг. 3) и клапаном 9, корпус башмака 7, продольный 19 и радиальный 20 каналы, не создаёт перепада давления, достаточного для выправления перекрывателя 1 (фиг. 1) (например, патент RU № 2339786), поэтому не происходит изменения геометрических размеров профильных труб 6 перекрывателя 1 и профильных труб 25 выправляющего инструмента 3 и они не выправляются. В случае упора направляющего башмака 7 в уступ, каверну, шламовую пробку или осыпавшуюся породу (на фиг. 1 не показаны), что фиксируется снижением веса колонны труб 4 на индикаторе веса на устье скважины 2 (не показано), снова подключают буровой насос и начинают прокачивать промывочную жидкость с давлением ниже давления выправления перекрывателя 1, при этом реактивная сила струи жидкости, вытекающей из радиального гидромониторного канала 20 (фиг. 3), достаточна для отклонения на 2-4 нижнего направляющего блока 31 в шарнирном соединении (на фиг. 3 не показано) направляющего башмака 7 (патент RU № 2483187), оснащенного скосом 18 от оси устройства и преодоления уступа или выхода из каверны и дальнейшего продвижения перекрывателя 1 (фиг. 1) по стволу скважины 2. В случае необходимости размыва отложений бурового шлама или осыпавшейся с верхней стенки скважины 2 породы, препятствующих прохождению перекрывателя 1 с выправляющим инструментом 3 в наклонных и горизонтальных участках скважины 2 начинают вращать колонну труб 4 ротором (на фиг. 1 не показан) и плавно опускать в скважину 2. Направляющий блок 31 (фиг. 3) башмака 7 со скосом 18 отклоняясь от оси устройства и вращаясь своим острым концом механически разрушает и струёй жидкости из продольного гидромониторного канала 19 размывает шламовую пробку или осыпавшуюся породу, а струя жидкости из радиального гидромониторного канала 20 подхватывает частицы шлама и породы и выносит из скважины 2 (фиг.1) на поверхность. Освободив ствол скважины 2 от загрязнений, препятствующих проходу перекрывателя 1, что фиксируется восстановлением веса колонны труб 4 на индикаторе веса на устье скважины (на фиг. 1 не показан), останавливают насос и продолжают спуск перекрывателя 1 в скважину 2 в обычном режиме. С целью предотвращения размыва радиального 20 (фиг. 3) и продольного 19 гидромониторных каналов абразивными частицами промывочной жидкости и изолирующих материалов их оснащают соплами 32, которые изготавливают из износостойкого материала, что повышает надежность устройства.

Таким образом, повышается надёжность способа и устройства за счет исключения аварийных ситуаций, связанных с недохождением профильного перекрывателя 1 (фиг. 1) до зоны осложнений 5, исключаются дополнительные непроизводительные СПО благодаря использованию направляющего башмака 7 с гидромониторными каналами 19 и 20 (фиг. 3), позволяющего производить промывку скважины 2 (фиг. 1) в процессе спуска профильного перекрывателя 1 и выравнивать плотность бурового раствора для предотвращения дальнейшего увеличения зоны осложнений 5, отклонять и направлять выправляющий инструмент 3 с профильным перекрывателем 1 по оси ствола скважины 2 при встрече их с уступами, кавернами и резкими перегибами ствола скважины 2, размывать осыпавшуюся с верхней стенки скважины 2 породу или шламовые пробки струёй жидкости и разрушать их механически за счет вращения выправляющего инструмента 3 колонной труб 4, что упрощает способ доставки и установки профильного перекрывателя 1 в скважине 2 и исключает аварийные ситуации, связанные с засорением клапана 9 направляющего башмака 7. Тем самым сокращаются сроки и стоимость строительства скважин.

Доставив перекрыватель 1 в зону осложнений 5, в случае необходимости производят закачку изолирующих материалов в скважину 2 (например, патент RU № 2463433). Закачка производится с учетом их вязкости, чтобы не создать преждевременного перепада давления жидкости в зазоре между седлом 8 (фиг. 3 и 4) и клапаном 9, установленных в башмаке 7. Эта операция позволяет более надежно и качественно изолировать зоны осложнений 5, продолжить бурение продуктивной части ствола скважины 2 на облегченном буровом растворе долотом того же диаметра или незначительным его уменьшением, сохранить добывные возможности скважины, увеличить межремонтный период эксплуатации скважины и коэффициент извлечения нефти.

Для установки профильного перекрывателя 1 (фиг. 2) на практике подключают второй буровой насос (на фиг. 2 не показан), расход жидкости при этом увеличивается. Не весь объём жидкости успевает пройти через боковые каналы 14 (фиг. 3 и 4) клапана 9, зазор между седлом 8 и клапаном 9, в результате чего образуется перепад давления, при котором происходит разрушение срезных элементов 13. Конструкция клапана 9 в виде стакана 12 с боковыми каналами 14 также увеличивает силу давления жидкости на клапан 9 в процессе разрушения срезных элементов 13. Клапан 9 (фиг. 4) перемещается вниз до взаимодействия с седлом 8, расположенном в направляющем башмаке 7, и надежно фиксируется пружинным фиксатором 16 в кольцевой выборке 21. При этом фиксатор 16 может быть выполнен, например, в виде подпружиненной призмы, подпружиненного штифта, разрезного пружинного кольца и т.п. Причем пружинный фиксатор 16 может располагаться как снаружи стакана 12 клапана 9, так и внутри направляющего башмака 7 выше или ниже седла 8 в виде разрезного пружинного кольца, как показано на фиг. 3 и 4.

При посадке клапана 9 (фиг. 2) в седло 8 произойдет резкий скачок давления, что зафиксируется манометром на устье скважины 2 (на фиг. 2 не показан). Насосы останавливают. К нагнетательной линии подключают компрессор (не показан) и продолжают повышение давления внутри колонны труб 4 и выправляющего инструмента 3 газом, например атмосферным воздухом, инертным газом и т.п., до полного выправления профильного перекрывателя 1 и плотного прижатия его к стенкам скважины 2. При этом стержни 17, зафиксированные на поверхности выправляющего инструмента 3 вдоль впадин, например сваркой, пайкой и т.п. способами выдавливают на поверхности профильного перекрывателя 1 выступы 33, позволяющие более надежно закрепить его в неустойчивых, рыхлых породах зон осложнений и перевести остаточные упругие напряжения в теле профильных труб 6 перекрывателя 1 в область пластической деформации, что изменит их геометрическую форму, увеличит их прочность и устойчивость к смятию под действием давления горных пород и при извлечения выправляющего инструмента 3 из скважины 2. Пакерующие элементы 34 (фиг. 1 и 2), установленные на профильном перекрывателе 1, дополнительно герметизируют заколонное пространство и позволяют исключить возможность прорыва жидкости или её поглощение по границе порода-профильный перекрыватель 1.

Таким образом повышается качество и надежность изоляции зон осложнений 5, повышается надежность закрепления профильного перекрывателя 1 в рыхлых породах, исключаются непроизводительные СПО, увеличивается межремонтный период при эксплуатации скважины.

В процессе выправления перекрывателя 1 (фиг. 2) внутренний объем выправляющего инструмента 3 увеличивается и жидкость из колонны труб 4 перемещается внутрь выправляющего инструмента 3, а её место занимает воздух, тем самым снижается уровень жидкости внутри колонны труб 4. Создав расчетное давление воздуха для полного выправления и закрепления перекрывателя 1 в скважине 2 закрывают кран (не показан) на нагнетательной линии. Созданием осевой нагрузки колонной труб 4 на перекрыватель 1 проверяют надежность его закрепления в скважине 2. Отсутствие осевого перемещения перекрывателя 1 подтверждает его закрепление. Открывают кран и медленно стравливают (снижают) давление воздуха в колонне труб 4, чтобы не произошло резкого падения давления внутри выправляющего инструмента 3 и его неконтролируемого сжатия (складывания) в транспортное положение с нарушением геометрической формы, препятствующей его извлечению из перекрывателя 1 и из скважины 2. Образовавшийся перепад давления жидкости, направленный обратно в колонну труб 4, закрывает технологический клапан 24 (фиг. 6 и 7) с фиксацией стопором 26 (фиг.7). Одновременно давление столба жидкости, находящейся в скважине 2 (фиг. 2), проникая через зазоры между перекрывателем 1 и выправляющим инструментом 3, которые образованы стержнями 17, воздействует на стенки профильного перекрывателя 1 в сторону стенки скважины 2, а на выправляющий инструмент 3 - в сторону оси скважины 2. При этом остаточные напряжения в теле профильных труб 25 выправляющего инструмента 3, возникшие при их профилировании и не до конца устраненные при выправлении из-за наличия стержней 17 (память материала), способствуют началу их сжатия (складывания) в транспортное положение при меньшем перепаде давлений - депрессии, чем давление выправления.

Затем натяжением колонны труб 4 срезают штифты 29 и начинают извлекать технологический патрубок 22 (фиг. 6) из выправляющего инструмента 3, снижая давление внутри него. Давление столба жидкости находящийся в скважине, проникая через зазоры между перекрывателем 1 (фиг. 2) и выправляющим инструментом 3, воздействует на поверхность выправляющего инструмента 3 и начинает сжимать (складывать) его в транспортное положение. Как только сила трения между стенками перекрывателя 1 и выправляющего инструмента 3 снизится, выправляющий инструмент 3 (фиг. 6) начнет выходить из перекрывателя 1, а технологический патрубок 22 остановится и перестанет откачивать жидкость из выправляющего инструмента 3. Извлечение выправляющего инструмента 3 продолжится. В случае остановки выправляющего инструмента 3 по каким-либо причинам продолжится извлечение технологического патрубка 22 из выправляющего инструмента 3 и дальнейшее его сжатие (складывание) и извлечение из перекрывателя 1. При неравномерном сжатии (складывании) продольных гофр профильных труб 25 выправляющего инструмента 3, которое будет изменять их геометрическую форму, увеличивая габаритный диаметр и препятствовать извлечению выправляющего инструмента 3 из перекрывателя 1 и из скважины 2 гофра, которая первой вернулась в первоначальное положение, упрётся в технологический патрубок 22 и перестанет складываться, а остальные гофры продолжат своё возвращение в первоначальное положение, тем самым способствуя регулируемому процессу возвращения выправляющего инструмента 3 в транспортное положение и безаварийному извлечению его из перекрывателя 1 и из скважины 2.

Таким способом регулируется депрессия в процессе складывания профильных труб 25 выправляющего инструмента 3 в транспортное положение, что способствует повышению надежности способа и устройства за счет исключения аварийных ситуаций с негерметичным перекрытием выправляющего инструмента 3 при создании депрессии, исключения эффекта вакуума между профильным перекрывателем 1 и выправляющим инструментом 3, излишней деформацией выправляющего инструмента 3, уменьшением нагрузки при извлечении выправляющего инструмента 3 на колонну труб 4 и буровую установку (не показана), исключения аварийных ситуаций с обрывом колонны труб 4 и не извлечения выправляющего устройства 3 из скважины 2, что позволяет применить при проведении таких работ буровые установки меньшей грузоподъемности, что в итоге позволит сократить сроки и стоимость строительства скважин.

При производстве этих технологических операций герметизация внутренней полости выправляющего инструмента 3 (фиг. 1, 2 и 6) осуществляется тремя системами. Первая - седло 8 и клапан 9 (фиг. 3 и 4), расположенные в верхней части направляющего башмака 7, предназначенные для пропуска промывочной жидкости в процессе спуска перекрывателя 1 (фиг. 1) в скважину 2, пропуска изолирующих материалов в зону осложнений 5, герметичного перекрытия внутренней полости выправляющего инструмента 3 (фиг. 2) при установке перекрывателя 1. При этом выправляющий инструмент 3 герметизируется как с внутренней стороны, так и с наружной.

Вторая система - переводник 27 (фиг. 1), технологический патрубок 22, втулка 28, соединенные по подвижному (скользящему) соединению срезными штифтами 29 и загерметизированные уплотнительными элементами 30, расположенные в верхней части выправляющего инструмента 3. Данная система предназначена для соединения выправляющего инструмента 3 с перекрывателем 1 с колонной труб 4, передачи крутящего момента от ротора буровой установки (не показаны), герметизации внутренней полости выправляющего инструмента 3 от внутреннего давления при промывках скважины 2 и выправлении перекрывателя 1, а также от внешнего - при сжатии (складывании) выправляющего инструмента 3 (фиг. 2) созданием депрессии внутри него, сохраняя герметичность при извлечении технологического патрубка 22 (фиг. 6) из выправляющего инструмента 3.

Третья система - технологический патрубок 22 (фиг. 1, 2 и 6) и технологический клапан 24 (фиг. 7), предназначенные для пропуска бурового раствора или изолирующих материалов из колонны труб 4 (фиг. 1) через технологический патрубок 22, выправляющий инструмент 3, через зазор между седлом 8 и клапаном 9, корпус башмака 7, продольный 19 (фиг. 3 и 4) и радиальный 20 каналы в ствол скважины 2 (фиг. 1). Герметичного перекрытия технологического патрубка 22 технологическим клапаном 24 с фиксацией стопором 26 (фиг. 7) при создании депрессии внутри выправляющего инструмента 3 (фиг. 6) для сжатия (складывания) его в транспортное положение. Данная система работает следующим образом. При спуске перекрывателя 1 (фиг. 1) в скважину 2, а также прокачивании бурового раствора или изолирующих материалов через устройство технологический клапан 24 находится в открытом положении. В процесс выправления перекрывателя 1 (фиг. 2) жидкость, находящаяся в колонне труб 4 под давлением газа, перетекает во внутреннюю увеличивающуюся полость выправляющего инструмента 3. По окончании процесса установки перекрывателя 1, когда производят стравливание (снижение) давления газа в колонне труб 4 высота столба жидкости в колонне труб 4 становится ниже, чем в стволе скважины 2. Образуется перепад давлений жидкости. Столб жидкости, находящийся в скважине, проникая через зазоры между перекрывателем 1 и выправляющим инструментом 3, которые образованы стержнями 17, воздействует на поверхность выправляющего инструмента 3 и начинает сжимать (складывать) его в транспортное положение. Под действием этой силы технологический клапан 24 (фиг. 7) преодолевает сопротивление стопора 26 и фиксируется в закрытом положении. Технологический патрубок 22 начинает работать как поршень для регулируемого удаления жидкости из полости выправляющего инструмента 3 (фиг. 6) в процессе его регулируемого сжатия (складывания) в транспортное положение.

Совмещение в конструкции выправляющего инструмента 3 функции устройства для удаления жидкости из внутренней полости, оборудованного системами герметизации, когда профильные трубы 25 выправляющего инструмента 3 выполняют функцию цилиндра, а технологический патрубок 22, оснащенный технологическим клапаном 24 - функцию поршня, позволяет упростить конструкцию устройства и способ установки профильного перекрывателя 1 в скважине 2, облегчить операцию сборки устройства на устье скважины 2, повысить надежность способа и устройства за счет выполнения технологическим патрубком 22 функции опорного каркаса для регулируемого сжатия (складывания) выправляющего инструмента 3 в транспортное положение.