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 технология для ремонта обсадной колонны в скважине манжетами (Харьков В.А. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1969 г., стр.54-55) путем наращивания цементного кольца за обсадной колонной, закачивая цементный раствор через цементировочные отверстия, созданные в стенках обсадной трубы простреливанием пулевым, кумулятивным или гидропескоструйным перфоратором. При этом цементный раствор продавливают цементировочной пробкой с эластичными манжетами.
Недостатком указанной цементировочной пробки является то, что в завершающей стадии продавливания цементного раствора цементировочная пробка, достигая цементировочных отверстий, лишь временно перекрывает их. После разбуривания цементировочной пробки и цементного моста в скважине из-за необходимости ввода ее в эксплуатацию, цементировочные отверстия оказываются вскрытыми, а цементный камень, находящийся в них при знакопеременных нагрузках, создаваемых внутри скважины при различных технологических операциях, постепенно разрушается, сводя на нет ремонтные работы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для ремонта обсадной колонны в скважине (авторской свидетельство SU №1768749 А1, МПК 7 Е 21 В 33/13, опубл. Бюл. №38 от 15.10.1992 г.), включающее цементировочную пробку с эластичными манжетами, герметизирующую пробку, жестко связанную с нижней частью цементировочной пробки и выполненную в виде полого упругодеформирующегося по наружной поверхности корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, и центрирующего конуса в нижней части корпуса, при этом по торцам корпуса выполнены кольцевые проточки под верхнюю и нижнюю части обсадной колонны.
Недостатком устройства является то, что при спуске устройства в скважину герметизирующая пробка может быть повреждена или сорвана, так как она находится в очень плотном контакте со стенкам скважины, особенно это касается старых скважин, где
стенки имеют наросты в виде твердых отложений. В итоге имеем негерметичную посадку, разъединенных частей обсадной колонны, что значительно снижает качество ремонта обсадной колонны и, как следствие, повторный ремонт скважины.
Кроме того, наращивание цементного кольца за обсадной колонной, с установкой и разбуриванием цементного моста требуют значительных материальных и финансовых затрат и не всегда бывает успешным.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для ремонта обсадной колонны в скважине (патент РФ на полезную модель №52085, МПК 7 Е 21 В 33/13, опубл. Бюл. №7 от 30.06.2005 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.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, в процессе дорнировании герметизирующей пробки происходит процесс растяжение-сжатие колонны труб, поскольку последняя не зафиксирована в обсадной колонне непосредственно над цилиндром в связи с чем снижается надежность и качество герметизации;
во-вторых, герметизирующая пробка установлена только ниже нижнего нарушения, что не позволяет загерметизировать каждой нарушение в отдельности в связи с чем снижается качество ремонта обсадной колонны.
Задачей полезной модели является фиксация устройства в обсадной колонне скважины в процессе дорнирования герметизирующих пробок и повышение качества ремонта обсадной колонны скважины за счет герметизации каждого нарушения кондуктора в отдельности.
Указанная задача решается предлагаемым устройством для ремонта обсадной колонны в скважине, содержащим 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
Новым является то, что колонна труб выше поршня с цилиндром снабжена якорным узлом, состоящим из полой втулки и подпружиненных внутрь шлипсов, выполненных в виде поршней, установленных в полую втулку с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри полой втулки.
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 изображен продольный разрез скважины после ремонта.
На фигуре 3 изображено сечение А-А расширяющего конуса устройства.
1
2
1
2
1
Устройство для ремонта обсадной колонны (см. фиг.1) в скважине содержит обсадную колонну 1 и герметизирующую пробку 2 в виде полого упругодеформирующегося корпуса 3 с возможностью превышения им внутреннего диаметра D обсадной колонны 1. Упругодеформирующийся корпус 3 армирован изнутри металлическим стаканом 4, который зафиксирован снизу на обсадной колонне 1. Внутренний диаметр D металлического стакана 4 меньше внутреннего диаметра D обсадной колонны 1 в транспортном положении (D<D).
Внутри обсадной колонны 1 выше металлического стакана 4 на колонне труб 5 расположен поршень 6 с цилиндром 7, подпоршневая полость 8 которого сообщена с трубным пространством колонны труб 5.
Снизу цилиндр 7 оснащен конусом 9, который в свою очередь, на наружной поверхности оснащен расширяющим конусом 10, изготовленным сборным по диаметру из плашек 11, которые подпружинены сверху от цилиндра 7 посредством пружины 12 и втулки 13. Втулка 13 расположена выше плашек 11 и, находясь на наружной цилиндрической выборке 14 конуса 9, обеспечивает ограниченное перемещение плашек 11 вверх по конусу. Плашки 11 соединены с конусом 9 цилиндра 7 соединением ласточкин хвост (см. фиг.3).
3
4
3
4
Плашки 11 выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса 3 с металлическим стаканом 4 к обсадной колонне 1 и с диаметром основания D, меньшим внутреннего диаметра D металлического стакана в его рабочем положении (D<D)(см. фиг.1 и 2).
Колонна труб 5 выше поршня 6 с цилиндром 7 снабжена якорным узлом 15, состоящим из полой втулки 16 и подпружиненных внутрь посредством пружины 17 шлипсов 18, выполненных в виде поршней, установленных в полую втулку 16 с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри полой втулки 16.
1
2
1
2
1
Герметизирующая пробка 2 снизу посредством патрубка 19 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 предотвращаются уплотнительным кольцом 20.
Вспомогательные крепежные элементы на фигурах 1 и 2 не показаны.
Устройство работает следующим образом.
n
n
n
n
Перед спуском обсадной колонны 1 в скважину производят сборку герметизирующим пробок 2; 2'; 2"...2, которые соединяют между собой патрубками 19; 19'...19, причем длину патрубков 19 подбирают таким образом, чтобы каждое нарушение 21; 21'...21 кондуктора 22 находилось выше соответствующей герметизирующей пробки 2; 2'; 2"...2 и герметично разделяясь последней.
n
На нижний конец обсадной колонны 1 (см. фиг.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 21; 21' соответственно кондуктора 22 скважины. После чего верхнюю часть обсадной колонны 1 крепят на устье 23 скважины.
Затем в обсадную колонну 1 спускают колонну труб 5 (например, колонну насосно-компрессорных труб) с поршнем 6 и цилиндром 7 на конце и якорным узлом 15 до тех пор, пока снизу цилиндр 7, соединенный своим конусом 9 с расширяющим конусом 10, изготовленным сборным по диаметру из плашек 11 соединением «ласточкин хвост» не упрется в металлический стакан 4 герметизирующей пробки 2, о чем свидетельствуют показания индикатора веса (на фиг.1, 2, 3 не показано).
Далее колонну труб 5 начинают разгружать на герметизирующую пробку 2, при этом плашки 11 расширяющего конуса 10, подпружиненные сверху от цилиндра 7 посредством пружины 12 и втулки 13, начинают перемещаться вверх относительно конуса 9 гидроцилиндра 7, благодаря соединению например, «ласточкин хвост» до тех пор, пока втулка 13, находящаяся на наружной цилиндрической выборке 14 конуса 9 не достигнет его верхнего торца, при этом пружина 12 сожмется, а цилиндр 7 останется неподвижным, а на индикаторе веса наблюдается рост показаний на величину усилия сжатия пружины 12. Далее герметизируют устье 23 скважины с помощью планшайбы 24 и посредством насосного агрегата (на фиг.1, 2, 3 не показано) создают во внутреннем пространстве колонны труб 5, а следовательно, и в подпоршневом пространстве 8 цилиндра 7 избыточное давление, под действием которого сначала срабатывает якорный узел 15, то есть подпружиненные внутрь посредством пружины 17 шлипсы 18, выполненные в виде поршней перемещаются радиально наружу благодаря избыточному давлению в колонне труб 5 и полой втулке 16 и фиксируются на внутренних стенках обсадной колонны 1, исключая растяжение колонны труб 5 в процессе последующего дорнирования герметизирующих пробок 2 и 2'.
Избыточное давление в колонне труб 5 и в подпоршневом пространстве 8 гидроцилиндра 7 продолжают повышать. В результате цилиндр 7 начинает перемещаться вниз относительно поршня 6, при этом плашки 11 расширяющего конуса 10, установленные на конусе 9 гидроцилиндра 7 начинают дорнировать и прижимать металлический стакан 4 с упругодеформирующимся корпусом 3 герметизирующей пробки 2 к внутренним стенкам кондуктора 18 ниже нарушения 21.
Процесс дорнирования продолжается до тех пор, пока плашки 11 расширяющего конуса 10 окажутся ниже герметизирующей пробки 2, о чем свидетельствует падение давление на манометре насосного агрегата и плашки 11 расширяющего конуса 10, установленные на конусе 9 гидроцилиндра 7 оказываются над герметизирующей пробкой 2'. Далее вновь повышают избыточное давление в колонне труб 5 в результате происходит дорнировавание и прижатие металлического стакана 4' с
упругодеформирующимся корпусом 3' герметизирующей пробки 2' к внутренним стенкам кондуктора 18 ниже нарушения 21'.
Резкий скачок давления вверх на манометре насосного агрегата свидетельствует о том, что поршень 6 уперся в верхний торец цилиндра 7, что означает окончание дорнирования герметизирующих пробок 2 и 2', при этом плашки 11 расширяющего конуса 10 опускаются вниз по конусу 9 цилиндра 7 вместе с втулкой 13 благодаря возвратной силе пружины 12 и занимают исходное положение (см. фиг.1).
После этого давление в нагнетательной линии насосного агрегата сбрасывают, а из скважины извлекают колонну труб 5 с поршнем 6 и цилиндром 7 на конце, при этом металлический стакан 4 (см. фиг.2) с упругодеформирующимся корпусом 3 герметизирующей пробки 2, а также металлический стакан 4' с упругодеформирующимся корпусом 3' герметизирующей пробки 2' оказываются плотно и герметично прижатыми к внутренней стенке кондуктора 18.
После этого в скважину спускают эксплуатационную колонну 25, нижний конец которой наворачивают на муфту, находящейся в скважине эксплуатационной колонны 26. Затем в скважину спускают необходимое оборудование и пускают ее в эксплуатацию.
Предлагаемое устройство благодаря тому, что оно снабжено якорным узлом фиксируется в обсадной колонне скважины в процессе дорнирования герметизирующих пробок, 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.