КОМПОНОВКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫРЕЗАНИЯ УЧАСТКА ОБСАДНЫХ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, в частности к резке обсадных колонн и создания в них технологических окон путем полного разрушения тела обсадной колонны (колонн) в заданном интервале в процессе бурения при забуривании дополнительных стволов, капитального ремонта скважин, извлечения колонн, при аварийных ситуациях и демонтаже, а также при создании флюидоупорных тампонажных покрышек при ликвидации скважин. Наибольшее применение найдет в вертикальных скважинах, обсаженных 2-3 колоннами с несоосно зацементированными и частично деформированными трубами, а также в скважинах с большой кривизной обсадных колонн.
Известна компоновка для вырезания окна в эксплутационной колонне по патенту RU №2180388, компоновка инструментов для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины по патенту RU №2370626, компоновка для прорезки и формирования полноразмерного бокового «окна» в обсадной колонне скважины за один рейс бурильного инструмента, узел подвески отклоняющего клина по патенту RU №2312199.
Недостатками указанных компоновок является узкая область применения, а именно:
- невозможность использования при создании тампонажных покрышек в процессе ликвидации скважин, что обусловлено невозможностью полного разрушения тела обсадных колонн в участке интервала работ.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемой полезной модели является устройство вырезающее универсальное УВУ 178.М.00.00 РЭ (Котовский филиал ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент», г.Котово, Волгоградской области), включающее центратор упругий верхний, гидравлический центратор, устройство вырезающее, центратор упругий нижний, направляющую.
Данное компоновка устройства имеет следующие недостатки:
- узкая область использования - невозможность использования в двух и более колоннах, частично деформированных, несоосно зацементированных и имеющих эллипсность. Это обусловлено тем, что в конструкции не предусмотрены угловые компенсаторы и справочный узел, а гидравлический центратор, расположенный выше вырезающего устройства, не может центрировать его резцы по торцу вырезаемого участка трубы, особенно при создании технологических окон в двух и более колоннах;
- недостаточная эффективность, надежность и безопасность использования устройства из-за высокой вероятности загиба, поломки резцов и корпуса устройства при больших нагрузках и высоком крутящем моменте, возникающих при заклинке резцов из-за отсутствия в конструкции предохранительного нагрузочного узла.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение технологических возможностей устройства при повышении надежности и безопасности его работы и расширении области применения.
Технический результат достигается решением технической задачи, направленной на повышение технологичности устройства.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в компоновку, включающую центратор упругий верхний, гидравлический центратор, устройство вырезающее, центратор упругий нижний, направляющую, дополнительно включены предохранительный нагрузочный узел, расположенный над верхним упругим центратором, угловой компенсатор верхний, расположенный выше вырезающего устройства и угловой компенсатор нижний, расположенный ниже гидравлического центратора, при этом гидравлический центратор расположен ниже резцов вырезающего устройства в непосредственной близости и выполнен в виде трубной оправки.
На фиг.1 - представлена компоновка для вырезания участка обсадных труб в скважине в транспортном положении.
На фиг.2 - в рабочем положении.
Компоновка устройства для вырезания участка обсадных труб в скважине (фиг.1, 2) состоит из следующих узлов, соединенных посредством резьбовых соединений: предохранительного нагрузочного узла 3, жестко соединенного с бурильными трубами, пружинного центратора верхнего 4, углового компенсатора верхнего 5, расположенного выше вырезающего устройства 6, гидравлического центратора 7 с расширительно-центрирующими элементами 8, расположенного ниже резцов вырезающего устройства 6, углового компенсатора нижнего 5, расположенного ниже гидравлического центратора 7 и направляющей 9.
Данная компоновка отличается от прототипа и других аналогов наличием в компоновке предохранительного нагрузочного узла 3 и двух, верхнего и нижнего, угловых компенсаторов 5.
При этом в отличие от прототипа, гидравлический центратор 7 расположен ниже резцов вырезающего устройства 6 в непосредственной к ним близости и выполнен в виде трубной оправки.
Включение в компоновку предохранительного нагрузочного узла, выполненного в виде известных штифтово-пружинных, гидравлических и иных устройств одно или многоразового действия, позволяет предохранить от поломки резцы, корпус самого вырезающего устройства и угловые компенсаторы. Предохранительный нагрузочный узел срабатывает при превышении заданной вертикальной нагрузки на резцы или превышении крутящего момента, убирая вертикальную нагрузку и переводя бурильную колонну на холостое вращение. При этом на устье поступает сигнал в виде резкого падения давления в напорных трубах и величины показаний на моментомере, а также увеличения показаний на индикаторе веса. Это, по сравнению с прототипом, повышает безопасность, эффективность и надежность использования предлагаемой компоновки устройства.
Назначение угловых компенсаторов - компенсировать несоосность (смещение осей) колонн для обеспечения надежной работы резцов вырезающего устройства.
Наличие в компоновке угловых компенсаторов 5, выполненных в виде известных карданно-шарнирных герметичных муфтовых узлов, позволяет, помимо прокачки через них технологической жидкости (вода, раствор и пр.), передавать на резцы вырезающего устройства требуемую вертикальную нагрузку и крутящий момент при резке или создании технологических окон в многоколонной конструкции скважины с несоосно зацементированными трубами. Это, в отличие от прототипа, повышает эффективность, надежность и расширяет область использования предлагаемой компоновки устройства.
Расположение гидравлического центратора 7, выполненного в виде известных трубных оправок с расширительно-центрирующими элементами 8, ниже резцов вырезающего устройства 6 в непосредственной близости к ним, в отличие от прототипа, позволяет одновременно устранять возможную деформацию, эллипсность колонны и надежно центрировать режущие элементы относительно торцевой поверхности участка разрушаемой трубы. Это повышает эффективность, надежность работы и расширяет область применения компоновки устройства, так как появляется возможность резки и создания технологического окна в частично деформированных и имеющих эллипсность обсадных трубах.
Пример использования:
В процессе ликвидации скважины, для установки флюидоупорной покрышки, в интервале 3500-3510 м необходимо создать технологическое окно с полным разрушением тела двух 7" (178 мм) и 9" (245 мм) обсадных колонн несоосно зацементированных, имеющих частичную деформацию и кривизну до 5°. На бурильной колонне спускают предлагаемую компоновку с резцами вырезающего устройства 6 и расширительно-центрирующими элементами 8 гидравлического центратора 7 под 178 мм колонну. С помощью методов ГИС располагают резцы на глубине 3500 м, создают прямую циркуляцию рабочей технологической жидкости (буровой раствор, рапа, вода) и поднимают давление до требуемой величины (обычно 8,0-1,2 МПа) в напорных трубах с одновременным их вращением. Под действием перепада давления в трубном и межтрубном пространствах резцы вырезающего устройства 6 и расширительно-центрирующие элементы 8 гидравлического центратора 7 выдвигаются в рабочее положение. После зарезки в колонну на компоновку создают требуемую вертикальную нагрузку и создают технологическое окно в 7" эксплуатационной колонне требуемой высоты, а именно с полным фрезерованием тела трубы в интервале 3500-3510 м. При этом имеющиеся деформации или эллипсность устраняется расширительно-центрирующимися элементами 8 гидравлического центратора 7, что позволяет надежно центрировать режущие элементы относительно торцевой поверхности участка разрушаемой трубы. Кривизна эксплуатационной колонны компенсируется угловыми компенсаторами 5. При превышении вертикальной нагрузки на резцы или крутящего момента при заклинке резцов, срабатывает многоразовый предохранительный нагрузочный узел 3, убирая нагрузку на компоновку и переводя бурильную колонну на холостое вращение. На поверхности это выражается резким падением давления в напорной колонне до 3,0-5,0 МПа, снижением показаний на моментомере и увеличением на индикаторе веса. При снижении вертикальной нагрузки и крутящего момента до требуемой величины элементы предохранительного нагрузочного узла 3 возвращаются в рабочее положение и процесс фрезеровки участка колонны продолжается. После создания технологического окна в 7" эксплуатационной колонне резцы устройства и расширительно-центрирующие элементы известным способом приводят в транспортное положение и поднимают компоновку на поверхность. Меняют резцы вырезающего устройства 6 и расширительно-центрирующие элементы 8 гидравлического центратора 7 под 9" колонну. Затем компоновку вновь опускают в скважину и таким же образом создают технологическое окно в 245 мм технической колонне для получения сообщения с горной породой. После завершения работ по созданию технологического окна в двух (7" и 9") колоннах компоновку поднимают на поверхность и проводят дальнейшие тампонажные работы по созданию флюидоупорной покрышки.
Использование предлагаемой полезной модели дает следующие преимущества:
- возможность использования в вертикальных скважинах, обсаженных 2-3 колоннами с несоосно зацементированными и частично деформированными трубами, а также в скважинах с кривизной обсадных колонн;
- повышается надежность работы устройства и обеспечивается стабильность и эффективность процесса;
- расширяется область применения.
Ориентировочный экономический эффект от использования предлагаемой компоновки устройства для вырезания участка обсадных труб в скважине, в зависимости от глубины проведения работ, конструкции скважины и механической прочности обсадных колонн составит от 0,5 до 2,0 млн.рублей.