СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ОСЛОЖНЕНИЙ В СКВАЖИНЕ ПРОФИЛЬНЫМИ ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯМИ
METHOD OF WELL TROUBLE ISOLATION BY PROFILE SHUTTERS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам изоляции зон осложнений при бурении скважин и ремонту обсадных колонн перекрывателями из профильных труб.
Известно «Устройство для ремонта обсадной колонны» (авт. свид. СССР №1041671, МПК E21B 29/10, опубл. Бюл. №34 от 15.09.1983 г.), включающее полый сердечник, на нижнем конце которого закреплена дорнирующая головка с расширяющим конусом, профильную трубу с верхним упором и установленный над ним якорь, состоящий из верхнего и нижнего кожухов, полость между которыми сообщена с полостью сердечника, причем с целью упрощения конструкции и повышения эффективности его работы за счет исключения повреждения обсадной колонны якорем последний установлен с возможностью осевого перемещения вдоль сердечника и подпружинен с обеих сторон, при этом верхний и нижний кожухи якоря снабжены соответственно неподвижным и подвижным упорами, образующими со стенками кожуха и сердечника замкнутые камеры, соединенные с полостью сердечника, а между упорами размещены самоуплотняющиеся манжеты, которые в нерабочем положении расположены внутри кожухов.
Данным устройством осуществляется способ ремонта обсадной колонны, включающий спуск устройства на колонне НКТ в скважину. Затем закачкой жидкости в колонне НКТ создают избыточное давление, которое передается через полый сердечник и радиальные каналы в полость между верхним и нижним кожухами якоря, перемещая их в противоположные стороны и освобождая уплотнительные манжеты, которые образуют со стенками обсадной колонны гидравлическую камеру. Одновременно выдвигается в рабочее положение дорнирующая головка. Далее за счет повышения давления в гидравлической камере и создания дополнительного натяга колонны НКТ создается усилие, передаваемое через нижний кожух якоря на верхний упор профильной трубы, которая, перемещаясь вниз, наезжает на расширяющий конус и предварительно расширяется, а благодаря последующему перемещению вверх дорнирующей головки обеспечивается окончательное прижатие профильной трубы к обсадной колонне.
Недостатками этого способа являются:
- невозможность установки двух и более перекрывателей за одну спускоподъемную операцию и, как следствие, для перекрытия нескольких интервалов изоляции требуется соответствующее число спускоподъемных операций, что требует больших материальных затрат;
- высокая вероятность повреждения уплотнительных манжет при работе устройства из-за необходимости перемещения их по телу обсадной колонны, которая может иметь дефекты поверхности;
- ввиду приложения нагрузки от якоря к устройству непосредственно через пружины возможно их разрушение, что может создать аварийную ситуацию в скважине.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является «Устройство для установки пластыря в обсадной трубе» (авт. свид. СССР №562636, МПК E21B 33/12, опубл. Бюл. №23 от 25.06.1977 г.), включающее полый сердечник, на нижнем конце которого закреплен формирующий дорн с направляющим наконечником и конусным пуансоном, а выше дорна размещен якорь с напорной камерой, соединенной с полостью сердечника радиальными каналами, причем с целью повышения надежности якоря в работе его корпус выполнен с разгрузочной кольцевой камерой, размещенной ниже напорной камеры, а сердечник на наружной поверхности - с продольными пазами, соединяющими после окончания рабочего хода пуансона напорную камеру с разгрузочной. Кроме того, в рабочем положении расстояние между напорной камерой и продольными пазами сердечника больше расстояния между радиальными каналами сердечника и верхним торцом напорной камеры.
Данным устройством осуществляется способ ремонта обсадных труб, нефтяных, водяных и газовых скважин, включающий спуск устройства в скважину, создание гидравлического давления, которое через полый сердечник и радиальные каналы в нем передается на формирующий дорн и якорь, выводя их в рабочее положение. Затем простым подъемом устройства формирующий дорн протягивается через гофрированный пластырь, который удерживается на месте благодаря якорю, сцепленному с обсадной трубой, прижимая пластырь к стенкам обсадной трубы. По мере подъема полого сердечника с дорнирующим инструментом радиальные каналы в сердечнике изолируются от напорной камеры, что приводит к снятию давления на якоре и перетоку жидкости в разгрузочную камеру. В результате якорь освобождается от зацепления с обсадной трубой, а формирующий дорн продолжает оставаться в рабочем положении до окончательного выправления пластыря и снятия гидравлического давления.
Основными недостатками этого способа являются:
- невозможность установки двух и более перекрывателей за одну спускоподъемную операцию и, как следствие, для перекрытия нескольких интервалов изоляции требуется соответствующее число спускоподъемных операций, что требует больших материальных затрат;
- возможность возникновения аварийной ситуации при освобождении якоря от зацепления с обсадной трубой, так как гофрированный пластырь перестает удерживаться якорем и в случае недостаточного на тот момент сцепления с обсадной трубой он может сдвинуться, нарушив герметичность ремонтируемого участка обсадной трубы.
Техническими задачами изобретения являются расширение технологических возможностей при изоляции нескольких зон осложнений в скважине и ремонте обсадных колонн за счет установки нескольких профильных перекрывателей за одну спускоподъемную операцию и повышение качества и надежности их установки, исключая при этом возникновение аварийных ситуаций, связанных со сдвигом перекрывателей в скважине.
Техническая задача решается способом, включающим спуск на колонне труб профильного перекрывателя, размещенного между верхним упором и калибратором, с посадочным инструментом в интервал установки, расширение перекрывателя калибратором и расширяющимся конусом снизу вверх для плотного и герметичного прижатия к стенкам скважины и извлечение посадочного инструмента из скважины.
Новым является то, что при наличии нескольких интервалов изоляции устанавливают несколько аналогичных по конструкции перекрывателей, концы которых над верхним упором и под калибратором герметично перекрывают перед спуском, на расстоянии между собой и соответствующей длиной, достаточными для установки напротив соответствующих интервалов изоляции, причем перед калибровкой внутри профильных перекрывателей создают избыточное давление, достаточное для предварительного расправления перекрывателей и фиксации их относительно стенок скважины.
Причем расширение всех перекрывателей производят соответствующими калибраторами одновременно, окончательное прижатие к стенкам скважины перекрывателей производят одним расширяющимся конусом последовательно, начиная с нижнего.
Другим отличием является то, что расширение всех перекрывателей производят соответствующими калибраторами одновременно, окончательное прижатие к стенкам скважины каждого из перекрывателей производят соответствующими им расширяющимися конусами, расположенными на разных расстояниях от нижних торцов соответствующих перекрывателей.
На фиг.1 показаны профильные перекрыватели в компоновке с установочным оборудованием в транспортном положении (разрез); на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (увеличено).
Способ осуществляют в следующей последовательности.
После проведения геофизических исследований и определения количества, расположения и длин интервалов изоляции (зон нарушения герметичности обсадных колонн) в скважину (на фиг. не показана) на колонне бурильных труб 1 (фиг.1) спускают профильные перекрыватели 2, размещенные между верхними упорами 3 и калибраторами 4, выполненными в виде сферических пуансонов, расширяющийся конус 5, расположенный ниже перекрывателей 2, и посадочный инструмент, представляющий собой гидродомкрат 6, соединенный выше с якорным узлом 7. При этом верхний 8 и нижний 9 цилиндрические концы каждого из перекрывателей 2 соответственно над верхним упором 3 и под калибратором 4 герметично перекрывают перед спуском самоуплотняющимися манжетами 10. Перекрыватели 2 между собой соединяют патрубками 11 длиной, позволяющей устанавливать перекрыватели 2 в соответствующих интервалах изоляции. Причем длина перекрывателей 2 выбирается исходя из длины соответствующих интервалов изоляции. По мере спуска перекрывателей 2 в скважину, благодаря обратному клапану 12, установленному на нижнем патрубке 11, внутренняя полость 13 соединительных патрубков 11 и бурильных труб 1 заполняется скважинной жидкостью. Далее перекрыватели 2, соответствующая длина которых и расстояние между которыми благодаря патрубкам 11 заранее рассчитаны, устанавливают напротив соответствующих интервалов изоляции (зон нарушения герметичности обсадных колонн).
После этого закачкой жидкости в полость 13 колонны бурильных труб 1 и соединительных патрубков 11 создают избыточное гидравлическое давление, которое распространяется благодаря радиальным отверстиям 14 (фиг.1, 2) в патрубках 11 во внутренние полости 15 перекрывателей 2, предварительно расправляя и фиксируя перекрыватели 2 относительно стенок скважины. Герметичность установки перекрывателей 2 со стенками скважины обеспечивается благодаря, например, эластичным средствам 16 (фиг.1), размещенным ближе к концам 8 и 9 перекрывателей 2. Одновременно гидравлическим давлением выдвигают в рабочее положение расширяющийся конус 5.
Затем механически расширяют перекрыватели 2, протаскивая через них снизу вверх при помощи гидродомкрата 6, зафиксированного сверху якорным узлом 7 (периодически перезаряжая гидродомкрат 6 и переставляя при этом якорный узел 7), калибраторы 4 и расширяющийся конус 5 до плотного и герметичного прижатия перекрывателей 2 к стенкам скважины. Причем расширение всех перекрывателей 2 производят соответствующими калибраторами 4 одновременно, раздавая недовыправленные гидравлическим давлением участки, а расширение цилиндрических концов 8, 9 и окончательное прижатие к стенкам скважины перекрывателей 2 производят одним расширяющимся конусом 5 последовательно, начиная с нижнего перекрывателя 2. После чего извлекают колонну бурильных труб 1 с посадочным инструментом 6, 7 и установочным оборудованием 3, 4, 5, 10, 11 и 12 из скважины. При этом благодаря верхним упорам 3 перекрывателей 2, выполненным в виде сферических пуансонов, исключаются заклинки при подъеме установочного оборудования.
При больших протяженностях зон изоляций (больших длинах перекрытия) для исключения аварийных ситуаций, связанных с повышенным износом расширяющегося конуса 5 и неполным прижатием перекрывателей 2 к стенкам скважины, расширение всех перекрывателей 2 производят соответствующими калибраторами 4 одновременно, а окончательное прижатие к стенкам скважины каждого из перекрывателей 2 производят соответствующими им расширяющимися конусами 5, 5', 5'', расположенными с целью снижения нагрузки на гидродомкрат 6 и якорный узел 7 на разных расстояниях от нижних концов 9 соответствующих перекрывателей 2, исключая их одновременное взаимодействие с соответствующими перекрывателями 2.
Таким образом, использование изобретения позволяет расширить технологические возможности при изоляции нескольких зон осложнений в скважине и ремонте обсадных колонн за счет установки нескольких профильных перекрывателей за одну спускоподъемную операцию и повысить качество и надежность их установки за счет последовательного снизу-вверх выправления перекрывателей раздвижным дорнирующим инструментом, исключая при этом, благодаря предварительному расширению перекрывателей гидравлическим давлением, возникновение аварийных ситуаций, связанных со сдвигом перекрывателей в скважине.