УСТРОЙСТВО ИЗВЛЕКАЕМОГО РЕЗЬБОВОГО ПЛАСТЫРЯ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ НАРУШЕНИЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ
EXTRACTED THREADED PATCH DEVICE FOR SEALING PRODUCTION STRING DISORDERS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации и ремонту скважин, и может использоваться для герметизации нарушений эксплуатационной колонны и обводненных пластов в добывающих и нагнетательных скважинах с помощью извлекаемого резьбового пластыря.
Известно устройство (аналог) (1) для ремонта обсадной колонны в скважине, патент на полезную модель RU 100799, содержащее трубу с суженными наконечниками, уплотнители, внутри которых размещены два пуансона, установленные на одной штанге, а снаружи одеты эластичные уплотнители, причем труба выполнена с возможностью сборки из нескольких секций. Недостатками устройства являются ограничение длины устройства из-за нагружения всей трубы при расширении нижнего наконечника и ограничение длины наконечников из-за использования одного рабочего хода гидравлического посадочного устройства для расширения обоих наконечников. Известно устройство для герметизации обсадной колонны (аналог) (2), патент RU 2236550, опубликовано 20.09.2004, начало действия патента 18.12.2002.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для герметизации обсадной колонны и отключения пластов. Устройство включает пластырь в виде гладкого металлического патрубка, гидравлический посадочный инструмент и расширяющую оправку, выполненную в виде усеченного конуса с уклоном конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра обсадной колонны и удвоенной толщины стенки пластыря. По концам пластыря в кольцевых цилиндрических канавках размещены эластичные уплотнители. Их наружная поверхность выполнена размером не более поперечных габаритов пластыря. Гидравлический посадочный инструмент снабжен гидравлическим якорем. Увеличивается длина расширяемого патрубка и повышается герметичность пластыря. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для герметизации обсадной колонны и отключения пластов. Недостатками устройства являются ограничение длины и низкая надежность.
Известен способ ремонта скважины (аналог) (3), патент на изобретение №: 2494222, дата публикации 27.09.2013, начало действия патента 17.10.2012.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при ремонте скважины с нарушениями обсадной колонны. При осуществлении способа ведут спуск в интервал ремонта пластыря и якоря, посадку якоря, расширение стенок пластыря до их прижатия к стенкам скважины. Работы проводят в скважине с не менее чем 6-дюймовой изношенной эксплуатационной колонной, пластырем перекрывают интервал перфорации эксплуатационной колонны не менее чем на 2 м с каждой стороны. Работы с пластырем проводят в среде водного раствора поверхностно-активного вещества. Спускают в скважину новую эксплуатационную колону, цементируют межтрубное пространство между старой и новой эксплуатационной колонной, перфорируют в интервале продуктивного пласта новую эксплуатационную колонну, цементное кольцо между пластырем и новой эксплуатационной колонной, пластырь и старую эксплуатационную колонну. Повышается надежность герметизации. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при ремонте скважины с нарушениями обсадной колонны.
Недостатками данного способа являются необходимость цементации и невозможность извлечения пластыря.
Известно устройство для герметизации обсадной колонны (прототип) (4), RU 2465435, Е21В 29/10 - восстановление обсадных труб, например выпрямление.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации и ремонту скважин. Устройство включает трубу с возможностью сборки из отдельных секций с присоединенными к ней суженными верхним и нижним наконечниками, внутри которых размещены верхний и нижний расширяющие пуансоны, взаимодействующие с гидравлическим посадочным инструментом, а снаружи - эластичные уплотнения. Посадочный инструмент выполнен с возможностью прохода через трубу и расширенные наконечники и взаимодействует цилиндром с нижним пуансоном. Полый шток посадочного инструмента соединен с колонной технологических труб через полую штангу, проходящую внутри устройства, на которой с возможностью ограниченного перемещения установлен нижний захват, взаимодействующий с трубой выше нижнего наконечника, и жестко закреплен на определенном расстоянии выше посадочного инструмента верхний захват, выполненный наружным габаритом меньше осевого канала верхнего пуансона. На верхний торец верхнего наконечника установлен и закреплен с возможностью срыва вверх заданной нагрузкой упор. Расширяются технологические возможности, повышается надежность.
Недостатками являются неразборная конструкция, ограничение по длине, ненадежность сварных соединений, необходимость огневых работ на опасных производственных объектах, коррозия сварных швов при эксплуатации. При установке устройства расширяется вначале нижний наконечник, при этом упор идет на верхний наконечник и вся конструкция пластыря деформируется и остается под напряжением.
Задачей изобретения является создание устройства извлекаемого резьбового (сборного) пластыря для герметизации нарушений эксплуатационной колонны, который позволяет устранить ограничение по длине, раздельно установить верхний и нижний пакерующие элементы, с применением механизма, который позволяет исключить действие осевой нагрузки на них.
Эта задача решается предлагаемым устройством извлекаемого резьбового (сборного) пластыря для герметизации нарушений эксплуатационной колонны с раздельной установкой пакерующих элементов с нарезанными насечками по корпусу, исключающими скольжение уплотнительных манжет и увеличивающими несущую способность на сдвиг, на которых устанавливают уплотнительные манжеты, путем поочередного расширения пакерующих элементов, начиная с верхнего, в результате двух спуско-подъемных операций с поочередным применением двух гидравлических посадочных инструментов.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство извлекаемого резьбового пластыря для герметизации нарушений эксплуатационной колонны включает верхний и нижний пакерующие элементы, на которых размещены уплотнительные манжеты, верхний и нижний конусные дорны. При этом извлекаемый резьбовой пластырь содержит пакерующие элементы, которые выполнены с нарезанными насечками по корпусу, на которых размещены уплотнительные манжеты. Пакерующие элементы выполнены с возможностью поочередного расширения, начиная с верхнего, в результате двух спуско-подъемных операций с поочередным применением двух гидравлических посадочных инструментов. При первой спуско-подъемной операции первым гидравлическим посадочным инструментом при помощи конусного дорна путем расширения выполняют установку верхнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу, при этом уплотнительная манжета обеспечивает герметичность устройства и фиксацию извлекаемого резьбового пластыря относительно эксплуатационной колонны. Далее производят подъем первого гидравлического посадочного инструмента с конусным дорном. Устройство также содержит второй гидравлический посадочный инструмент с ловителем (скважинной внутренней труболовкой), который при второй спуско-подъемной операции проходит через расширенное отверстие верхнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу. Устройство снабжено адаптером, который выполнен из двух частей и содержит посадочное седло с бортиком, фаску и складывающееся кольцо, установленное, в седле адаптера, имеющее свободный ход. Складывающееся кольцо выполнено с возможностью упора в фаску нижней части адаптера, имеющей меньший внутренний диаметр относительно верхней, что обеспечивает надежный упор второму гидравлическому посадочному инструменту при движении вниз и с возможностью раскрытия сегментов кольца после упора его в бортик посадочного седла адаптера при подъеме второго гидравлического посадочного инструмента. При этом ловитель (скважинная внутренняя труболовка) заходит в ловильный патрубок нижнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу, а гидравлический посадочный инструмент упирается в складывающееся кольцо. Далее за счет нагнетания жидкости в гидравлическом посадочном инструменте создается избыточное давление, которое приводит в действие штока гидравлического посадочного инструмента, штока гидравлического посадочного инструмента вместе с конусным дорном и ловильным патрубком движутся вверх. При этом происходит дорнирование нижнего пакерующего устройства с контролем по манометру на устье скважины до срабатывания сигнала - падение давления, а уплотнительная манжета обеспечивает герметичность устройства и фиксацию извлекаемого резьбового пластыря относительно эксплуатационной колонны. При подъеме второго гидравлического посадочного инструмента вместе с конусным дорном, центратором и ловильным патрубком, конусный дорн толкает складывающееся кольцо, которое, упираясь в бортик посадочного седла, начинает раскрываться, сегменты складывающегося кольца раскрываются и укладываются в часть седла, имеющего диаметр, обеспечивающий прохождение конусного дорна.
За счет применения адаптера со специальным складывающимся кольцом снимается нагрузка с уже установленного верхнего пакерующего элемента, что способствует свободному извлечению гидравлического посадочного инструмента с конусным дорном и ловильным патрубком вследствие приложения всей нагрузки на специальное складывающееся кольцо. Обеспечивается равно-проходной канал извлекаемого резьбового пластыря, Конструкция пластыря позволяет перекрывать интервал до сотен метров в зависимости от несущих способностей пакерующих элементов с нарезанными насечками по корпусу. Насечки на корпусе пакерующих элементов, исключающие скольжение уплотнительных манжет, увеличивают несущую способность на сдвиг.
На фиг. 1 показано устройство верхней части извлекаемого резьбового пластыря для герметизации нарушений эксплуатационной колонны, позволяющего перекрывать интервал до сотен метров с гидравлическим посадочным инструментом, поясняющее его работу. На фиг. 2 показано устройство нижней части извлекаемого резьбового пластыря для герметизации нарушений эксплуатационной колонны. На фиг. 3 показано устройство адаптера со складывающимся кольцом. На фиг. 4 показана конструкция складывающегося кольца.
Извлекаемый резьбовой пластырь состоит из верхнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу 17 (фиг. 1) с уплотнительными манжетами 14, конусным дорном 18, упором 20 с втулкой 22 и штоком 23 и нижнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу 4 (фиг. 2) с уплотнительными манжетами 5, конусным дорном 3, нижним упором 1, центратором 25, адаптером, который выполнен сборным из двух частей, нижней 10 и верхней 13, посадочным седлом 6 с фаской 7, с установленным в нем складывающимся кольцом 11 из стали или сплавов, часть которого выполнена в виде сегментов, катушки-удлинителя 9 для подбора длины под гидравлический посадочный инструмент 15, ловильного патрубка 26. Складывающееся кольцо 11 выполнено с возможностью упора в фаску 7 нижней части 10 адаптера, имеющей меньший диаметр относительно верхней 13, что обеспечивает надежный упор второму гидравлическому посадочному инструменту 15 при движении вниз и с возможностью раскрытия сегментов кольца после упора его в бортик посадочного седла 6 адаптера при подъеме второго гидравлического посадочного инструмента 15. Верхняя и нижняя части извлекаемого резьбового пластыря соединены компоновкой труб 16 (фиг. 1, 2) требуемой длины. Сборка извлекаемого резьбового пластыря осуществлена при помощи резьбовых соединений. На фиг. 3 показано устройство адаптера, который выполнен сборным из двух частей, верхней 13 и нижней 10, нижняя часть выполнена с меньшим внутренним диаметром с фаской 7, со складывающимся кольцом 11 из стали или сплавов, часть которого выполнена в виде сегментов.
Работа устройства извлекаемого резьбового пластыря для герметизации нарушений эксплуатационной колонны осуществлена следующим образом.
При первой спуско-подъемной операции первым гидравлическим посадочным инструментом 24 (фиг. 1) со штоками 21 и насадкой 19 на шток 21 при помощи конусного дорна 18 путем расширения выполняют установку верхнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу 17. При этом уплотнительная манжета 14 обеспечивает герметичность и фиксацию извлекаемого резьбового пластыря относительно эксплуатационной колонны. Далее производят подъем первого гидравлического посадочного инструмента 24 с конусным дорном 18. При второй спуско-подъемной операции второй гидравлический посадочный инструмент 15 (фиг. 2) с штоком 8 и ловителем (скважинной внутренней труболовкой) 2 проходит через расширенное отверстие верхнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу 17, при этом ловитель (скважинная внутренняя труболовка) 2 заходит в ловильный патрубок 26 нижнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу 4, а гидравлический посадочный инструмент 15 упором 12 упирается в складывающееся кольцо 11 из стали или сплавов, часть которого выполнена в виде сегментов, имеющее свободный ход и препятствующее дальнейшему прохождению гидравлического посадочного инструмента при движении вниз, установленное в седле 6 нижней части 10 адаптера. В свою очередь при нагрузке складывающееся кольцо 11 упирается в фаску 7 нижней части 10 адаптера, имеющей меньший диаметр относительно верхней, что обеспечивает надежный упор посадочному инструменту. После расширения нижнего пакерующего элемента 4 при помощи конусного дорна 3 и герметизации посредством уплотнительной манжеты 5 гидравлический посадочный инструмент 15 поднимают вместе с конусным дорном 3, центратором 25 и ловильным патрубком 26. При подъеме конусный дорн 3 толкает складывающееся кольцо 11, которое, упираясь в бортик посадочного седла 6 начинает раскрываться, сегменты складывающегося кольца 11 раскрываются и укладываются в часть седла 6, имеющего диаметр, обеспечивающий прохождение конусного дорна 3.
Новым является то, что за счет применения адаптера со складывающимся кольцом снимается нагрузка с уже установленного верхнего пакерующего элемента с нарезанными насечками по корпусу, что способствует свободному извлечению гидравлического посадочного инструмента с конусным дорном и ловильным патрубком вследствие приложения всей нагрузки на складывающееся кольцо. Сборка извлекаемого резьбового пластыря осуществлена при помощи резьбовых соединений. Обеспечивается равно-проходной канал извлекаемого резьбового пластыря, его конструкция позволяет перекрывать интервал до сотен метров в зависимости от несущих способностей пакерующих элементов с нарезанными насечками по корпусу. Насечки на корпусе пакерующих элементов, исключающие скольжение уплотнительных манжет, увеличивают несущую способность на сдвиг.
Технологический и технический результаты при использовании устройства извлекаемого резьбового пластыря для герметизации нарушений эксплуатационной колонны достигаются за счет ускорения монтажа извлекаемого резьбового пластыря ввиду сборки его при помощи резьбовых соединений, равно-проходного канала, простоты конструкции, установки с применением стандартных гидравлических посадочных инструментов и надежности установки пакерующих элементов с нарезанными насечками по корпусу, отсутствия сварных соединений, коррозии сварных швов при эксплуатации, исключения огневых работ на опасных производственных объектах.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения монтажа, продления срока эксплуатации.