УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕМОНТА ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при ремонте обсадных колонн в скважинах, незацементированных в верхней их части.
Известно устройство для ремонта обсадной колонны в скважине (патент РФ на полезную модель №52086, МПК 7 Е21В 33/13, опубл. в бюл. №7 от 10.03.2006 г.), содержащее обсадную колонну и герметизирующую пробку в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, при этом упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне, причем внутренний диаметр металлического стакана меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в транспортном положении, при этом внутри обсадной колонны выше металлического стакана на колонне труб расположен поршень с цилиндром, подпоршневая полость которого сообщена с трубным пространством колонны труб, причем снизу цилиндр оснащен расширяющим конусом с углом при вершине, выполненным с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра металлического стакана в его рабочем положении.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для ремонта обсадной колонны в скважине (патент РФ на полезную модель №52085, МПК 7 Е21В 33/13, опубл. в бюл. №7 от 10.03.2006 г.), содержащее обсадную колонну и герметизирующую пробку в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, при этом упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне, причем внутренний диаметр металлического стакана меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в транспортном положении, при этом внутри обсадной колонны выше металлического стакана на колонне труб расположен поршень с цилиндром, подпоршневая полость которого сообщена с трубным пространством колонны труб, причем снизу цилиндр оснащен конусом, оснащенным расширяющим конусом, изготовленным сборным по диаметру из плашек, которые подпружинены сверху от цилиндра и выполнены с возможностью ограниченного перемещения только по конусу вверх, причем плашки выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром
основания, меньшим внутреннего диаметра металлического стакана в его рабочем положении.
Как аналогу, так и прототипу присущи общие недостатки:
во-первых, сложность конструкции, связанная с большим количеством узлов и деталей, в частности, сложен механизм, состоящий из толкателя и якорного узла;
во-вторых, в процессе спуско-подъемных операций устройства на колонне труб в скважину, которая заполнена скважинной жидкостью, происходит излив скважинной жидкости на устье скважины, в связи с чем затягивается продолжительность спуска и загрязняется близлежащая к скважине территория, при этом после спуска колонны труб ее необходимо полностью заполнить технологической жидкостью для посадки устройства;
в-третьих, герметизирующая пробка установлена только ниже нижнего нарушения, что не позволяет загерметизировать каждой нарушение в отдельности, в связи с чем снижается качество ремонта обсадной колонны;
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства для ремонта обсадной колонны в скважине и повышение качества ремонта обсадной колонны скважины за счет герметизации каждого нарушения кондуктора в отдельности, а также исключение излива жидкости на устье скважины в процессе спуско-подъемных операций.
Техническая задача решается предлагаемым устройством для ремонта обсадной колонны в скважине, содержащим колонну труб, обсадную колонну и герметизирующую пробку в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, при этом упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне, причем внутренний диаметр металлического стакана меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в транспортном положении, при этом внутри обсадной колонны выше металлического стакана размещен конус, оснащенный снизу расширяющим конусом, изготовленным сборным по диаметру из плашек, которые подпружинены и выполнены с возможностью ограниченного перемещения только по конусу вверх, причем плашки выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра металлического стакана в его рабочем положении.
Новым является то, что конус сверху снабжен внутренней цилиндрической проточкой, в которой с возможностью ограниченного осевого перемещения установлен полый шток, снабженный рядом сквозных каналов, герметично перекрытых в рабочем положении, при чем между полым штоком и колонной труб установлен пакер, состоящий из
корпуса и втулки, а также установленного между ними уплотнительного элемента, причем втулка размещена сверху на корпусе телескопически с возможностью ограниченного осевого перемещения и радиального расширения уплотнительного элемента наружу в рабочем положении, причем верхний конец полого штока жестко соединен с корпусом пакера, а нижний конец колонны труб жестко соединен с втулкой пакера, при этом в колонне труб выше пакера выполнен ряд радиальных отверстий, сообщающий внутренние пространства колонны труб и обсадной колонны.
Новым также является то, что количество герметизирующих пробок не менее двух, и они соединены между собой патрубками.
На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство для ремонта обсадной колонны в скважине в продольном разрезе.
На фигуре 2 изображено поперечное сечение конуса с соединенными к нему плашками.
1
2
Устройство содержит обсадную колонну 1 (см. фиг.1) и герметизирующую пробку 2 в виде полого упругодеформирующегося корпуса 3 с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны 1, при этом упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом 4, который зафиксирован снизу на обсадной колонне 1, причем внутренний диаметр металлического стакана D меньше внутреннего диаметра обсадной колонны D в транспортном положении, а также колонну труб 5 (например, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ).
Внутри обсадной колонны 1 выше металлического стакана 4 размещен конус 6, оснащенный снизу расширяющим конусом 7, изготовленным сборным по диаметру из плашек 8, которые подпружинены посредством пружины 9 и втулки 10.
3
1
Плашки 8 (см. фиг.2) соединены с конусом 6, например, соединением «ласточкин хвост» и выполнены с возможностью ограниченного перемещения только по конусу 6 вверх. Плашки 8 выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса 3 (см. фиг.1) с металлическим стаканом 4 к обсадной колонне и с диаметром основания D, меньшим внутреннего диаметра D металлического стакана в его рабочем положении.
Конус 6 сверху снабжен внутренней цилиндрической проточкой 11, в которой с возможностью ограниченного осевого перемещения установлен полый шток 12, снабженный рядом сквозных каналов 13, герметично перекрытых в рабочем положении.
Между полым штоком 12 и колонной труб 5 установлен пакер 14, состоящий из корпуса 15 и втулки 16, а также установленного между ними уплотнительного элемента 17, причем втулка 16 размещена сверху на корпусе 15 телескопически с возможностью
1
2
1
2
1
ограниченного осевого перемещения и радиального расширения уплотнительного элемента 17 наружу в рабочем положении. Верхний конец полого штока 12 сверху жестко соединен с корпусом 15 пакера 14, а нижний конец колонны труб 5 жестко соединен с втулкой 16 пакера 14. В колонне труб 5 выше пакера 14 выполнен ряд радиальных отверстий 18, сообщающий внутренние пространства 19 и 20, соответственно колонны труб 5 и обсадной колонны 1. Герметизирующая пробка 2 снизу посредством патрубка 21 соединена со второй герметизирующей пробкой 2', также выполненной в виде полого упругодеформирующегося корпуса 3' с возможностью превышения им внутреннего диаметра D обсадной колонны 1. Упругодеформирующийся корпус 3' армирован изнутри металлическим стаканом 4', внутренний диаметр D, которого меньше внутреннего диаметра D обсадной колонны 1 в транспортном положении (D<D).
Несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы устройства предотвращаются уплотнительным кольцом 22.
Устройство работает следующим образом.
n
n
n
n
n
Перед спуском обсадной колонны 1 (см. фиг.1) в скважину производят сборку герметизирующих пробок 2; 2'; 2"...2, которые соединяют между собой патрубками 21; 21'...21, причем длину патрубков 21 подбирают таким образом, чтобы каждое нарушение 23; 23'...23 герметизируемой колонны труб 24 (например, кондуктора) находилось выше соответствующей герметизирующей пробки 2; 2'; 2"...2 и герметично разделялись последней. На нижний конец обсадной колонны 1 наворачивают собранную компоновку герметизирующих пробок 2; 2'; 2"...2, например, состоящую из двух герметизирующих пробок 2 и 2' (см. фиг.1) Обсадную колонну 1 спускают в скважину до тех пор, пока каждая из герметизирующих пробок 2 и 2' не окажется ниже интервала нарушения 23; 23' соответственно герметизируемой колонны труб 24 в скважине. После чего верхнюю часть обсадной колонны 1 крепят на устье (на фиг. не показано) скважины.
Затем в обсадную колонну 1 спускают колонну труб 5 (например, колонну насосно-компрессорных труб) с пакером 14 и полым штоком 12 соединенным с конусом 6 и с расширяющим конусом 7, изготовленным сборным по диаметру из плашек 8 соединением «ласточкин хвост», до упора последних в металлический стакан 4 герметизирующей пробки 2, о чем свидетельствуют показания индикатора веса (на фиг.1, 2 не показано).
При этом в процессе спуска колонны труб 5 (см. фиг.1) в обсадную колонну 1 находящаяся в скважине жидкость не изливается на дневную поверхность и не загрязняет ее, а также не замедляет скорость спуска колонны труб 5, при этом скважинная жидкость снизу вверх через кольцевое пространство между пакером 14 и внутренними стенками
обсадной колонны 1 и ряд радиальных отверстий 18 колонны труб 5 заполняет внутренние пространства 19 и 20, соответственно, колонны труб 5 и обсадной колонны 1.
Далее колонну труб 5 начинают разгружать на герметизирующую пробку 2, при этом сначала полый шток 12 опускается вниз относительно конуса 6, при этом ряд сквозных каналов 13 полого штока 12 герметично перекрывается внутренней цилиндрической проточкой 11 конуса 6, после чего плашки 8 расширяющего конуса 7, подпружиненные посредством пружины 9 и втулки 10, начинают перемещаться вверх относительно конуса 6, благодаря соединению «ласточкин хвост», которым соединены плашки 8, до тех пор, пока втулка 10, находящаяся на конусе 6, ограниченно не переместится вверх, при этом пружина 9 сожмется, а конус 6 останется неподвижным, а на индикаторе веса наблюдается рост показаний на величину усилия сжатия пружины 9, одновременно с этим втулка 16 пакера 14 под действием веса колонны труб 5 перемещается вниз относительно корпуса 15 пакера 14, сжимая уплотнительный элемент 17 пакера 14, который радиально расширяясь наружу прижимается к внутренним стенкам обсадной колонны 1.
Затем заполняют технологической жидкостью с устья скважины внутренние пространства 19 и 20, соответственно, колонны труб 5 и обсадной колонны 1, после чего герметизируют на устье скважины пространство между обсадной колонной 1 и колонной труб 5 устьевым сальником (на фиг.1 и 2 не показано), позволяющим в процессе посадки устройства колонне труб 5 герметично перемещаться относительно обсадной колонны 1, жестко закрепленной на опорном фланце обсадной колонны.
Затем в колонне труб 5 и, соответственно, внутри полого штока 12 и конуса 6 посредством насосного агрегата (на фиг.1 и 2 не показано) создают избыточное давление, при этом избыточное давление передается во внутреннем пространстве 19 колонны труб 5 на конус 6, который заглушен снизу, а во внутреннем пространстве 20 обсадной колонны 1 на уплотнительный элемент 17 пакера 14, который прижат к внутренним стенкам дополнительной обсадной колонны 1под действием веса колонны труб 5 и не пропускает жидкость сверху вниз, при этом в определенный момент по мере увеличения избыточного давления колонна труб 5 вместе с присоединенным к нему снизу оборудованием начинают перемещаться вниз относительно обсадной колонны 1, при этом конус 6 оказывает давление на плашки 8, которые дорнируют и прижимают металлический стакан 4 с упругодеформирующимся корпусом 3 к внутренним стенкам герметизируемой колонны труб 24 ниже нарушения 23.
В процесс дорнирования плашки 8 расширяющего конуса 6 не окажутся ниже герметизирующей пробки 2, при этом металлический стакан 4 с упругодеформирующимся корпусом 3 оказываются плотно и герметично прижатыми к внутренней стенке
герметизируемой колонны трубы 24, о чем свидетельствует падение давления на манометре насосного агрегата. Далее доспускают колонну труб 5 до тех пор, пока плашки 8 конуса 6 не упрутся в герметизирующую пробку 2'. Далее вновь повышают избыточное давление, в результате происходит дорнировавание и прижатие металлического стакана 4' с упругодеформирующимся корпусом 3' герметизирующей пробки 2' к внутренним стенкам герметизируемой колонны труб 24 ниже нарушения 23'. По окончанию дорнирования конус 6 перемещается вниз относительно полого штока 12 в пределах своей внутренней цилиндрической проточки 11.
В результате открывается ряд сквозных каналов 13 полого штока 12, герметично перекрытых в рабочем положении, при этом пространство обсадной колонны 1, под пакером 14 сообщается с внутренним пространством 19 колонны труб 5, кроме того, скважинная жидкость, находящаяся во внутреннем пространстве 20 обсадной колонны 1 перетекает через ряд радиальных отверстий 18 во внутреннее пространство 19 колонны труб 5, а это исключает излив скважинной жидкости на устье скважины при дальнейшем подъеме колонны труб 5. Затем колонну труб 5 вместе с находящимися на ее конце оборудованием извлекают из скважины. После этого в скважину спускают необходимое оборудование и пускают ее в эксплуатацию.
Предлагаемое устройство для ремонта обсадной колонны в скважине имеет простую конструкцию и позволяет исключить излив скважинной жидкости на устье скважины в процессе спуска и подъема колонны труб в процессе запакеровки герметизирующей пробки, в связи с чем не затягивается продолжительность спуско-подъемных операций и не загрязняется близлежащая к скважине территория, а повышение качества ремонта обсадной колонны скважины достигается за счет герметизации каждого нарушения кондуктора в отдельности, что позволяет продлить срок службы скважины до следующего капитального ремонта.