Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УСТАНОВКИ ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯ ИЗ ПРОФИЛЬНЫХ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно - к технологии установки перекрывателей из профильных и цилиндрических обсадных труб, применяемых для изоляции зон осложнений бурения скважин.

Известен способ установки перекрывателей в скважине, составленных из профильных обсадных труб, включающий нарезание внутренних конических резьб на муфтовых концах труб и наружных - на ниппельных, соединение труб между собой с нанесением на резьбы герметика, спуск перекрывателя в необходимый предварительно расширенный интервал скважины, радиальное расширение труб гидравлическим давлением и калибровку развальцовыванием до прижатия к стенкам скважины (а.с. № 907220, кл. МПК Е 21 В 33/12, 1982).

Недостатком известного способа является низкая надежность перекрытия зоны осложнения бурения скважины вследствие нарушения герметичности соединений труб при установке перекрывателя в скважине, так как ниппельные концы труб при прохождении через них развальцевателя, деформируясь, отходят от муфтовых концов других труб, с которыми они соединены, внутрь труб, ослабляя соединения. Этот недостаток усугубляется тем, что из-за минимальной толщины ниппельных концов труб при развальцовывании в них появляются микротрещины. Увеличение же толщины концов труб невозможно из-за стесненных условий внутрискважинного пространства и необходимости сохранения равнопроходного внутритрубного канала.

Следствием указанных недостатков является то, что эту технологию вообще невозможно использовать при компоновке перекрывателей из профильных и цилиндрических труб, когда при развальцовке на них воздействуют значительно большие вращающие моменты и динамические нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ установки перекрывателей в скважине, скомпонованных из профильных и цилиндрических обсадных труб, включающий те же существенные признаки, что и вышеуказанный аналог, и отличающийся от него тем, что после расширения профильных труб гидравлическим давлением их калибруют и развальцовывают цилиндрические трубы одним развальцевателем до прижатия всего перекрывателя к стенкам скважины, а муфтовые концы труб перед нарезанием резьб не развальцовывают (патент США №4976322, Кл. 175/57, 1990).

Основным недостатком этого способа является самопроизвольное развинчивание секций перекрывателя при развальцовке с одновременным разрушением их соединений, поскольку в последних отсутствуют элементы фиксации.

Кроме того, данному способу также присущи недостатки, связанные с указанным выше "концевым эффектом", когда ниппельные концы труб, деформируясь при развальцовке, отходят внутрь труб от муфтовых концов.

Технической задачей изобретения является повышение надежности изоляции зон осложнения бурения скважин перекрывателями из профильных и цилиндрических труб за счет повышения работоспособности и герметичности их соединений.

Это достигается тем, что в описываемом способе установки в скважине перекрывателей из профильных и цилиндрических труб, включающем выполнение внутренних конических резьб на муфтовых концах труб и наружных - на ниппельных, соединение труб между собой с нанесением на резьбы герметика, спуск перекрывателя в необходимый предварительно расширенный интервал скважины, радиальное расширение профильных труб созданием в них гидравлического давления, калибровку профильных и развальцовку цилиндрических труб до прижатия их стенок к стенкам скважины, согласно изобретению перед выполнением резьб ниппельные и муфтовые концы труб формуют с образованием конусности, соответствующей конусности резьбы, а после нарезания резьб на наружных поверхностях муфтовых и внутренних поверхностях ниппельных резьбовых концов труб выполняют проточки с образованием кольцевых выступов на концах поверхностей, обратных резьбовым, причем перед соединением труб резьбы покрывают минералополимерным составом, обладающим свойствами «холодной сварки».

Это позволяет за счет увеличения толщины стенок резьбовых концов труб и выполнения кольцевых выступов на концах поверхностей, обратных резьбовьм, увеличить толщину стенок соединений до большей, чем толщина стенок соединяемых труб, предотвратить разрушение соединений вследствие действия «концевых эффектов», и самопроизвольные развинчивания соединений при развальцовке труб. Формование муфтовых и ниппельных концов труб с образованием конусности, соответствующей конусности резьбы, позволяет использовать для компоновки перекрывателя тонкостенные трубы, например, при ремонте обсадных колонн.

Следовательно, данное техническое решение удовлетворяет критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 показан перекрыватель из профильных и цилиндрических труб, спущенный в интервал установки его в скважине; на фиг.2 - процесс установки перекрывателя в скважине; на фиг.3 - сечение А-А профильной части перекрывателя на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б цилиндрической части перекрывателя на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2; на фиг.6 - вид «Г», увеличенное изображение соединения труб до развальцовки перекрывателя; на фиг.7 - вид «Д», соединение труб после развальцовки перекрывателя (увеличено); на фиг.8 - формование ниппельного конца трубы; на фиг.9 - формование муфтового конца трубы; на фиг.10 - выполнение проточки с образованием кольцевого выступа на внутренней поверхности ниппельного конца трубы; на фиг.11 - выполнение проточки с образованием кольцевого выступа на наружной поверхности муфтового конца трубы.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Перед нарезанием резьб ниппельные 1 и муфтовые 5 концы труб 2 с помощью фильеры 3 и пуансона 6 (фиг.8, 9) формуют до образования конусности, соответствующей конусности резьб 4 и 7 соответственно (фиг.10, 11). Затем нарезают резьбы 4 и 7 (фиг.10, 11) по известной технологии. Далее на внутренней поверхности ниппельного конца 1 и наружной поверхности муфтового конца 5 (фиг.6, 10, 11) выполняют проточки 8 с образованием кольцевых выступов 9 и 10 соответственно, которые защищают концы резьб от растрескивания при развальцовывании соединений труб. Кроме того, кольцевые выступы 9 ниппельных концов 1 предотвращают деформацию этих концов из-за «концевого эффекта» за счет вдавливания и наклепа металла при развальцовывании их. Затем наносят на резьбы минералополимерный состав со свойствами «холодной сварки», например «Трибопласт-9» - в соответствии с ТУ №2257-004-25669359-98, и свинчивают профильные 2 и цилиндрические 11 трубы между собой, образуя перекрыватель (фиг.1, 3 и 4), к нижнему концу которого крепят башмак 12 с обратным клапаном (не показан). На колонне бурильных труб 13 перекрыватель спускают в предварительно расширенный интервал 14 зоны 15 осложнения бурения скважины 16; созданием гидравлического давления расширяют профильные трубы 2 до прижатия их стенок к стенкам скважины 16 (фиг.2).

Далее колонну бурильных труб 13 поднимают из скважины 16 и, присоединив к ней развальцеватель 17, спускают его в скважину 16 до верхнего торца перекрывателя. Затем вращением колонны 13 калибруют профильные трубы 2 и развальцовывают цилиндрические трубы 11 до плотного прижатия их стенок к стенкам скважины 16 (фиг.2, 5). Башмак 12, изготовленный из чугуна, при этом отвинчивается развальцевателем 17 и падает на забой скважины, а затем его разбуривают при продолжении бурения.

При развальцовывании соединений труб 2 и 11 их кольцевые выступы 9 и 10 (фиг.6, 7) за счет вдавливания и наклепа металла дополнительно герметизируют соединения, а внутренние конические поверхности 18 (фиг.6, 7) в муфтовых концах 5, надвигаясь на такие же поверхности у начала резьб ниппельных концов 1 с натягом, усиливают герметизирующий эффект соединения. Нанесенный на резьбы 4 и 7 минералополимерный состав герметизирует и фиксирует соединение труб от развальцовывания при развальцовке перекрывателя.

Пример. Ниппельный конец 1 (фиг.8) профильной трубы 2 с диаметром описанной вокруг нее окружности 196 мм, длиной 8500 мм и толщиной стенки 8 мм с помощью фильеры 3 сформовали под конусность резьбы ОГ1 м-194 (ТУ 14-3-714-89), а пуансоном 6 (фиг.9) под ту же конусность сформовали муфтовый конец другой такой же трубы. Затем с помощью токарного станка 19 (фиг.10, 11) нарезали резьбы, оставив в конце ниппельной резьбы гладкую поверхность диаметром 188,7 мм на длине 8 мм, а в начале муфтовой резьбы - диаметром 188,9 мм для соединения этих концов с натягом. Далее на токарном станке внутри ниппельного конца 1 трубы 2 (фиг.10) выполнили коническую проточку 8 с диаметра 180 мм до диаметра 175 мм на длине 77 мм, оставив на конце кольцевой выступ 9 шириной 10 мм и диаметром 172 мм. Снаружи муфтового конца 5 другой трубы 2 (фиг.11) проточку выполнили на длине 69 мм с диаметра 196 мм до диаметра 193 мм, оставив на конце кольцевой выступ 10 шириной 15 мм и диаметром 196 мм. После нанесения на резьбы минералополимерного состава концы труб соединили между собой. Суммарная толщина стенки в средней части соединения составила 9 мм, что на 1 мм превышает толщину стенки соединяемых труб, равную 8 мм, а с учетом кольцевых выступов 9 и 10 (фиг.6) толщина стенки соединенных концов труб составила 10 мм, что на 2 мм больше толщины стенки соединяемых труб и на 3,0-3,5 мм больше суммарной толщины стенок соединенных труб по прототипу, измеренной в местах контакта ниппельного и муфтового концов.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность изоляции зон осложнения бурения скважин перекрывателями, в том числе скомпонованными из профильных и цилиндрических труб.