УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПАДЕНИЯ ВНУТРИСКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ В БОКОВОЙ СТВОЛ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для предотвращения падения внутрискважинного оборудования в боковой ствол скважины при эксплуатации скважин.
Известно устройство для предотвращения падения скважинного оборудования на забой (патент РФ №39164 МПК Е21В 31/00, опубл. 2004.07.20). Сущность предлагаемого устройства заключается в остановке и удержании аварийного скважинного оборудования в случае его падения за счет сил гидравлического сопротивления. Благодаря наличию прямоугольных прорезей в стволе, пружины и самоуплотняющейся диафрагмы меняется площадь перетока жидкости через прорези. При увеличении скорости спуска скважинного оборудования больше допустимого значения - 0,5 м/сек - сила гидравлического сопротивления скважинной жидкости увеличивается. Площадь сечения прямоугольных прорезей для перетока жидкости в устройстве уменьшается, это приводит к дополнительному увеличению силы гидравлических сопротивлений, уменьшению скорости спуска скважинного оборудования. При полном перекрытий прямоугольных прорезей, скважинное оборудование плавно остановится и будет удерживаться на месте силой сопротивления жидкости к сжатию.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности спуска глубинно-насосного оборудования ниже устройства. Также велика вероятность остановок/посадок при спуске оборудования.
Известен способ предотвращения полета скважинного оборудования в горизонтальный или боковой ствол скважины и устройство для его реализации (патент РФ №2501934, МПК Е21В 23/01, опублик. 2013.12.20). Устройство состоит из верхнего и нижнего патрубков, переводника-центратора. Способ включает сброс устройства в скважину с боковым стволом, или в скважину с горизонтальным стволом, содержащим адаптер. Далее спускают в скважину на колонне труб установку, содержащую глубинно-насосное оборудование. Осуществляют эксплуатацию установки. После проведения работ поднимают установку. При необходимости извлекают устройство предотвращения полета скважинного оборудования ловильным инструментом. Технический результат заключается в предотвращении попадания аварийного глубинно-насосного оборудования в горизонтальный или боковой ствол.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности спуска глубинно-насосного оборудования ниже устройства. Также к недостаткам относится необходимость проведения дополнительной спуско-подъемной операции для извлечения устройства.
Известно противополетное устройство для электроцентробежного насоса (патент РФ №2490420, МПК Е21В 23/00, опублик. 2013.08.20), содержащее верхний и нижний переводники, ствол с установленным в его верхней части опорным кольцом, расположенные на стволе с возможностью взаимодействия амортизирующий узел с конусом и заякоривающий механизм, причем на стволе ниже конуса выполнен фигурный паз, имеющий осевые короткий и длинный участки, при этом заякоривающий механизм состоит из корпуса, расположенного на стволе с возможностью осевого перемещения, установленных равномерно по окружности корпуса и подпружиненных относительно него захватов, в нижней части выполненных в виде заходного кулачка, а в верхней имеющей зубья, кольца, установленного на корпусе, опоясывающего захваты, обоймы, расположенной в нижней части корпуса с возможностью радиального вращения относительно него и жестко связанной с ним в осевом направлении, причем во внутренней части обоймы жестко по посадке с натягом перпендикулярно оси устройства установлен направляющий штифт, вставленный в фигурный паз.
К недостаткам известного устройства относятся:
- отсутствие возможности спуска глубинно-насосного оборудования ниже устройства;
- высокая вероятность остановок/посадок при спуске оборудования;
- необходимость проведения дополнительной спуско-подъемной операции для извлечения устройства.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для эксплуатации скважин (патент РФ №2520981, МПК Е21В 43/00, Е21В 29/10, опублик. 2014.06.27). Устройство выключает обсадную колонну, дополнительную колонну, не доходящую до устья скважины, колонну насосно-компрессорных труб и муфту. В качестве муфты используют муфту с наружным диаметром больше внутреннего диаметра дополнительной колонны и не больше наружного диаметра стандартного колонного шаблона для обсадной колонны и с соотношением наружного диаметра к высоте муфты в пределах от 0,70 до 0,83. Использование муфты с наружным диаметром больше внутреннего диаметра дополнительной колонны предопределяет невозможность прохождения муфты в дополнительную колонну и, соответственно, прохождение всей колонны насосно-компрессорных труб в случае обрыва и падения.
К недостаткам известного устройства относятся:
- отсутствие возможности спуска кабеля ниже предлагаемой муфты;
- при падении муфты на подвеску хвостовика полностью перекрывается межтрубное пространство между НКТ и дополнительной колонной - отсутствует возможность проведения промывки скважины;
- на муфте отсутствуют фаски предотвращающие заклинивание оборудования при подъеме его из скважины и посадки оборудования при спуске.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание простого, надежного устройства, позволяющего в случае падения внутрискважинного оборудования удержать подвеску на весу на воронке дополнительной колонны, предотвратить заклинивание внутрискважинного оборудования в боковом стволе скважины, обеспечить возможность проведения промывок при нахождении устройства на воронке дополнительной колонны упрощая тем самым процесс ликвидации аварий, а также позволяющего производить эксплуатацию скважины с расположением малогабаритных установок электроцентробеного насоса (УЭЦН) в боковом стволе скважины (ниже предлагаемого устройства).
Задача решается тем, что при эксплуатации скважины насосным способом, включающем в себя обсадную колонну 1, колонну насосно-компрессорных труб 2, установку электроцентробежного насоса 3 и дополнительную колонну 5, скважинную компоновку дополнительно снабжают устройством 4 для предотвращения падения внутрискважинного оборудования в боковой ствол скважины, в который спущена дополнительная колонна. При этом установка электроцентробежного насоса может располагаться или над предлагаемым устройством или под ним (фиг. 1 и 2).
На фиг. 3 представлен чертеж заявленного устройства для предотвращения падения внутрискважинного оборудования в боковой ствол скважины. Устройство представляет собой модифицированную обычную муфту, главным отличием которой является наличие четырех ребер 6, наружный диаметр которых меньше внутреннего диаметра эксплуатационной колонны, но больше наружного диаметра подвески дополнительной колонны.
Принцип действия устройства.
Перед спуском скважинного оборудования в компоновку дополнительно включается предлагаемое устройство. Устройство может располагаться или под установкой электроцентробежного насоса, или над установкой электроцентробежного насоса, когда требуется спустить насос в дополнительную колонну. В случае обрыва насосно-компрессорных труб выше устройства и падения внутрискажинного оборудования, устройство останавливается на воронке дополнительной колонны и удерживает аварийное оборудование, предотвращая его дальнейшее падение в боковой ствол скважины. Ребра устройства воспринимают всю нагрузку от веса спущенного внутрискважинного оборудования. Дальнейшие работы по извлечению аварийного оборудования значительно упрощаются.
Проведенные прочностные расчеты для устройства, изготовленного из стали марки 40Х и предназначенного для спуска в эксплуатационную колонну диаметром 168 мм (для данного типоразмера эксплуатационной колонны опорные ребра имеют наибольший размер и соответственно, подвержены наибольшим нагрузкам) показали, что прочность выбранной конструкции достаточна и позволяет выдержать возникающие при падении нагрузки.
Предлагается применение устройства наружным диаметром 120 мм для эксплуатационных колонн диаметром 140 мм и 146 мм, и наружным диаметром 146 мм для эксплуатационных колонн диаметром 168 мм. В качестве примера в таблице 1 представлены размеры устройства для использования в скважинах с разными диаметрами обсадных и дополнительных колонн.
Предлагаемое устройство имеет достаточно простую конструкцию, не имеет в своем составе каких-либо движущихся частей, что повышает ее надежность. Одним из преимуществ является также то, что затраты на оборудование скважинной компоновки предлагаемым протипополетным устройством достаточно малы по сравнению с другими известными устройствами.