УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ЗОНЫ ОСЛОЖНЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИНЫ
OVERLAPPING DEVICE OF TROUBLESOME ZONE DURING WELL DRILLING

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции зоны осложнения ствола скважины при бурении.
Известно «Устройство для перекрытия зон осложнения бурения в скважине» (патент RU №2270323, E21B 29/10, опубл. Бюл. №5 от 20.02.2006 г.), включающее перекрыватель из профильных и цилиндрических труб, на нижнем цилиндрическом участке которого закреплен башмак с элементом для отсоединения его от перекрывателя, и развальцеватели, нижний из которых соединен с верхним концом перекрывателя, и имеет приспособление для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака от перекрывателя, узел соединения устройства с колонной бурильных труб и шаровой обратный клапан, содержащий седло, причем седло шарового обратного клапана размещено над перекрывателем и выполнено с перекрестными каналами, одни из которых служат для сообщения полости колонны бурильных труб с затрубным пространством, а другие - с полостью перекрывателя, элемент для отсоединения башмака от перекрывателя выполнен в виде двухступенчатого выступа, на нижней ступени которого выполнены продольные шлицы, а на верхней - кольцевые канавки, при этом приспособление нижнего развальцевателя для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака от перекрывателя выполнено в виде колпака, в который ввинчена втулка с торцевыми выступами и прорезями, соответствующими шлицам нижней ступени выступа башмака, и имеющая кольцевые канавки с вмонтированными в них стопорными элементами в виде разрезных пружинных колец, выполненных с возможностью взаимодействия с кольцевыми канавками верхней ступени выступа башмака при отсоединении его от перекрывателя.
Недостатком этого устройства является присутствие «концевого эффекта» по концам перекрывателя (то есть концы перекрывателя вследствие упругой деформации после расширения перекрывателя развальцевателем отходят внутрь своих цилиндрических участков, уменьшая тем самым диаметры проходных сечений на входе и выходе из перекрывателя), что может вызвать в дальнейшем проблемы с прохождением скважинного оборудования через перекрыватель.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является «Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины» (патент RU №2378489, E21B 29/10, опубл. Бюл. №1 от 10.01.2010 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, а 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.
Недостатком этого устройства, как и в первом случае, является присутствие «концевого эффекта» на нижнем конце перекрывателя, кроме того, наличие внутренней фаски и наружных кольцевых проточек на верхнем конце перекрывателя хоть и снижают эффект упругой деформации, но не позволяют создать достаточный раструб на входе в перекрыватель после его раздачи роликовым развальцевателем, что является особенно актуальным при попадании одного или обоих концов перекрывателя в каверну (пустоту), то есть проблема с прохождением скважинного оборудования через перекрыватель остается нерешенной и в этом случае.
Техническими задачами изобретения являются повышение надежности и расширение технологических возможностей устройства, связанных с безаварийным прохождением через него скважинного оборудования за счет создания на концах перекрывателя при его установке в скважине достаточного раструба, отогнутого наружу, в том числе при размещении концов перекрывателя в кавернозных участках.
Техническая задача решается устройством для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины, включающим перекрыватель, состоящий из соединенных секций профильных труб с цилиндрическими участками по концам, основного и дополнительного роликовых развальцевателей, соединенных с перекрывателем узлом соединения и имеющих режущую головку снизу для разрушения башмака при контакте, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, а на верхнем - выполнена внутренняя фаска.
Новым является то, что на нижнем конце перекрывателя выполнена внутренняя фаска, при этом на верхнем и нижнем концах перекрывателя изготовлены равномерно по периметру от торца сквозные надрезы, выполненные с возможностью образования верхнего и нижнего раструбов, отогнутых наружу, после расширения перекрывателя роликовыми развальцевателями.
На фиг.1 показано устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины в транспортном положении (частично в разрезе); на фиг.2 - вид А на фиг.1 (увеличено); на фиг.3 и 4 - соответственно виды Б и В на фиг.1 (увеличено).
Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины содержит перекрыватель 1 (фиг.1), скомпонованный из секций профильных труб 2 с цилиндрическими участками 3 на концах секций 2, соединенных между собой, например, при помощи резьбы 4. Верхний цилиндрический участок 5 верхней секции 2 перекрывателя 1 оснащен основным 6 и, выше него, дополнительным 7 роликовыми развальцевателями с соединительным узлом 8 в виде правой сквозной резьбы для соединения развальцевателей 6 и 7 с верхней секцией 2 перекрывателя 1. Развальцеватели 6 и 7 оснащены снизу режущей головкой 9 для разрушения башмака 10 при их контакте. Башмак 10 изготовлен из легкоразбуриваемого материала, оснащен обратным шаровым клапаном 11 и расположен в нижнем цилиндрическом участке 12 нижней секции 2 перекрывателя 1.
На верхнем цилиндрическом участке 4 верхней секции 2 перекрывателя 1, обращенном к дополнительному развальцевателю 7, выполнена внутренняя фаска 13 (фиг.2). Такая же фаска 13 (фиг.3) выполнена на нижнем цилиндрическом участке 12 нижней секции 2 (фиг.1) перекрывателя 1. При этом на верхнем 5 и нижнем 12 цилиндрических участках перекрывателя 1 изготовлены равномерно по периметру от торца сквозные надрезы 14 (фиг.4), заканчивающиеся с целью исключения концентрации напряжений при механическом воздействии отверстиями 15 и длиной, не превышающей разницу радиусов в начале и конце заходного участка ролика обращенного к ним развальцевателя 7 (фиг.1), и выполненные с возможностью образования верхнего и нижнего раструбов, отогнутых наружу, после расширения перекрывателя 1 роликовыми развальцевателями 6 и 7.
Работает устройство следующим образом.
Перед спуском в скважину (не показана) в нижнем цилиндрическом участке 12 нижней секции профильных труб 2 жестко, например, при помощи резьбы 16 устанавливают башмак 10 с обратным шаровым клапаном 11, а в верхнем цилиндрическом участке 5 верхней секции профильных труб 2 на сквозной резьбе 8 устанавливают основной и дополнительный развальцеватели 6 и 7 с режущей головкой 9.
Затем секции профильных труб 2, начиная с нижней, последовательно спускают в скважину, соединяя их между собой цилиндрическими участками 3 с помощью резьб 4, и на колонне бурильных труб (не показаны), присоединенной к верхнему развальцевателю 7, устройство спускают в интервал установки (не показан). При этом скважинная жидкость заполняет внутреннюю полость перекрывателя 1 через обратный шаровой клапан 11 башмака 10.
После этого в колонне бурильных труб с помощью бурового насоса создают избыточное гидравлическое давление, которое через центральные каналы 17 развальцевателей 6 и 7 передается во внутреннюю полость перекрывателя 1 и за счет перекрытия обратного шарового клапана 11 башмака 10 выправляет профильные участки секций 2 до плотного их прижатия к стенкам скважины, фиксируя перекрыватель 1 относительно скважины.
Далее вращением колонны бурильных труб вправо вывинчивают развальцеватели 6 и 7 из резьбы 8 верхнего цилиндрического участка 5 верхней секции 2 перекрывателя 1, и, создавая нагрузку, развальцовывают цилиндрические участки 3 секций профильных труб 2, а также недожимы, оставшиеся после расширения гидравлическим давлением секций профильных труб 2 до более плотного прижатия их к стенкам скважины.
По достижении башмака 10 основной развальцеватель 6, благодаря режущей головке 9, разрушает его, дораздавая в паре с дополнительным развальцевателем 7 нижний цилиндрический участок 12 перекрывателя 1. Затем компоновку, состоящую из развальцевателей 6, 7 и режущей головки 9 на колонне бурильных труб, извлекают из скважины.
При этом благодаря сквозным надрезам 14 (фиг.4) на верхнем и нижнем торцах цилиндрических участков 5 (фиг.1) и 12 перекрывателя 1 при раздаче их роликовым развальцевателем 7 происходит последовательное отгибание наружу каждого из сегментов 18 (фиг.4) цилиндрических участков 5 (фиг.1) и 12, разделенных надрезами 14 (фиг.4), исключая при этом эффект упругой деформации и создавая по сути верхний и нижний раструбы, достаточные для безаварийного прохождения скважинного оборудования. А внутренняя фаска 13 (фиг.2, 3) при этом направляет отклонившийся скважинный инструмент внутрь перекрывателя 1 (фиг.1).
Изобретение позволяет повысить надежность устройства и расширить его технологические возможности при использовании в скважинах с наличием большого количества каверн за счет создания на концах перекрывателя при его установке достаточного раструба, отогнутого наружу и позволяющего безаварийно проходить через перекрыватель скважинному оборудованию.