Способ установки профильного перекрывателя в скважине и устройство для его осуществления
METHOD FOR INSTALLATION OF SHAPED SHUTTER IN WELL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам изоляции зон осложнений при бурении скважин перекрывателями из профильных труб.
Известен способ установки профильного перекрывателя в скважине (патент RU №2421596, МПК E21B 29/10, опубл. 20.06.2011 г., бюл. №17), включающий соединение секции профильных труб, спуск перекрывателя в зону поглощения, выправление перекрывателя давлением. Причем нижний конец профильного перекрывателя, выполненный такой же формы, как и секции профильных труб, снизу глушат и снабжают обратным клапаном. При этом верхний конец профильного перекрывателя, выполненный такой же формы, как и секции профильных труб, герметично соединяют с выправляющим инструментом, переводник которого выполнен такой же формы, как и секции профильных труб, и вставлен телескопически в верхний конец профильных труб. При этом соединение секций профильных труб производят стык в стык по профилю, а переводник выправляющего инструмента, выполненный полым из того же материала, что и профильные трубы, расширяют давлением одновременно с выправлением секций профильных труб. При этом выправление секций профильных труб давлением осуществляют до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины.
Недостатками данного способа являются:
- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за преждевременного выхода переводника выправляющего инструмента, соединенного с профильными трубами только герметизирующим эластичным материалом, что может привести к разгерметизации соединения и невозможности полного выправления профильного перекрывателя;
- невозможность обеспечить надежное перекрытие зон осложнений и перетоков жидкости за стенками установленного профильного перекрывателя из-за отсутствия герметизирующих элементов на наружной поверхности профильных труб;
- высокая вероятность аварийных ситуаций с зацепом и заклиниванием бурильного инструмента в профильном перекрывателе при спускоподъемных операциях (СПО) в процессе дальнейшего углубления скважины, так как при разрыве заглушки нижнего конца профильного перекрывателя ее отдельные части и обратный клапан остаются внутри перекрывателя, создавая препятствия для прохождения бурильного инструмента, что приведет к необходимости проведения дополнительных СПО для их разбуривания и увеличению сроков бурения скважины и стоимости ее строительства;
- невозможность производить промывку ствола, так как обратный клапан не предназначен для этого, а при спуске перекрывателя в интервал установки, особенно в горизонтальных скважинах, необходимо периодически промывать ствол скважины;
- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за засорения обратного клапана буровым шламом или горной породой при спуске профильного перекрывателя в скважину, так как из-за жесткости профильного перекрывателя при продвижении его по наклонному и горизонтальному участкам ствола скважины происходят посадки на уступы, шламовые отложения или осыпавшуюся с верхней стенки скважины породу, что приводит к невозможности полного выправления профильного перекрывателя и плотного прижатия его к стенке скважины;
- невозможность производить закачку изолирующих материалов в зоны осложнений через спущенный в скважину профильный перекрыватель перед его установкой для повышения надежности изоляции зон осложнений.
Известен способ установки профильного перекрывателя в скважине (патент RU №2652401, МПК Е21В 29/10, опубл. 26.04.2018 г., бюл. №12). Способ реализуется профильным перекрывателем, включающим соединенные по профилю секции профильных труб, нижний конец профильного перекрывателя, выполненный такой же формы, как и секции профильных труб, снизу снабжен башмаком с седлом и обратным клапаном. Причем верхний конец профильного перекрывателя, выполненный такой же формы, как и секции профильных труб, герметично соединен с выправляющим инструментом, переводник которого выполнен полым из того же материала и такой же формы, как и секции профильных труб, и вставлен телескопически в верхний конец профильных труб с возможностью расширения давлением одновременно с выправлением секций профильных труб. При этом откалиброванные концы соответствующих секций профильных труб герметично вставлены друг в друга и зафиксированы штифтами, выдерживающими вес профильного перекрывателя. Причем переводник выправляющего инструмента при соединении с верхним концом профильных труб дополнительно зафиксирован срезными элементами, которые изготовлены с возможностью разрушения после установки профильного перекрывателя.
Недостатками данного способа и устройства являются:
- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации при выходе из строя одного из соединений между профильными трубами и соединения переводника выправляющего инструмента, соединенного с профильными трубами только герметизирующим эластичным материалом и зафиксированных только срезными элементами, что может привести к разгерметизации профильного перекрывателя и невозможности его полного выправления и плотного герметичного прижатия к стенкам скважины;
- увеличение числа дополнительных СПО для спуска инструмента и разбуривания башмака, что ведет к увеличению сроков и стоимости строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных;
- невозможность извлечения выправленного переводника выправляющего инструмента из скважины, так как профильная труба, имеющая одинаковый периметр с периметром ствола скважины и длину один метр, выправленная давлением жидкости 15 МПа, страгивается с места под действием осевой нагрузки 690 кН плюс усилие для разрушения срезных элементов, плюс вес колонны бурильных труб, плюс трение колонны бурильных труб о стенки скважины, особенно на перегибах горизонтального ствола, что в сумме превышает грузоподъемность буровой установки;
- невозможность производить промывку ствола, так как обратный клапан не предназначен для этого, а при спуске перекрывателя в интервал установки, особенно в горизонтальных скважинах, необходимо периодически промывать ствол скважины для выравнивания плотности промывочной жидкости и предотвращения дальнейшего увеличения зоны осложнения, а также размыва отложений бурового шлама и осыпавшейся породы;
- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за засорения обратного клапана буровым шламом или горной породой при спуске профильного перекрывателя в скважину, так как из-за жесткости профильного перекрывателя при продвижении его по наклонному и горизонтальному участкам ствола скважины происходят посадки на уступы, шламовые отложения или осыпавшуюся с верхней стенки скважины породу, что приводит к невозможности полного выправления профильного перекрывателя и плотного прижатия его к стенке скважины;
- невозможность производить закачку изолирующих материалов в зоны осложнений через спущенный в скважину профильный перекрыватель перед его установкой для повышения надежности изоляции таких зон;
- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за невозможности доведения профильного перекрывателя до интервала установки, так как он упирается в стенки каверн или уступы, которые образуются в осложненных скважинах и не может продвигаться дальше из-за увеличенного габаритного диаметра и конструктивной жесткости, особенно на участках набора угла и бурения горизонтальной части ствола вследствие особенности работы забойного двигателя с углом перекоса и изменения угла пересечения горных пород на переходных участках от мягких пород к твердым (от 90° до 30°), что приводит к дополнительным СПО по извлечению профильного перекрывателя, его разборке на устье скважины, проведению работ по устранению уступов, например, расширению ствола различными типами расширителей, затем повторного спуска перекрывателя, которые увеличивают сроки и стоимость строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных;
- сборка перекрывателя с таким видом соединения профильных труб требует привлечения высококвалифицированных специалистов и высокой культуры производства, так как малейшая деформация тонкостенных концов профильных труб при транспортировке или работах на устье скважины приведет к неточности сборки соединений, невозможности их фиксации штифтами, негерметичности соединений и невозможности создания необходимого давления для полного выправления профильного перекрывателя в скважине, что увеличивает сроки и стоимость строительства скважины.
Наиболее близким является способ установки профильного перекрывателя в скважине (патент RU №2580856, МПК E21B 29/10, опубл. 10.04.2016 г., бюл. №10), включающий спуск перекрывателя с выправляющим инструментом в зону поглощения. Причем переводник выправляющего инструмента выполнен такой же формы, как и секции профильных труб, и вставлен телескопически, выполнен полым из того же материала, что и профильные трубы. Расширение переводника осуществляют одновременно с выправлением профильных труб до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины. При этом переводник выправляющего инструмента перед спуском снабжают снизу башмаком с подпружиненным обратным клапаном, изготавливают больше длины профильного перекрывателя, вставляют в профильный перекрыватель с возможностью скольжения и соединяют с ним одним или несколькими срезными элементами. После герметичного прижатия секций профильных труб перекрывателя к стенкам скважины переводник выправляющего инструмента извлекают из перекрывателя, предварительно сжимая за счет создания депрессии внутри переводника.
Этот способ реализуется устройством, включающим выправляющий инструмент с переводником, который выполнен такой же формы, как и секции профильных труб, вставлен телескопически в них, изготовлен полым из того же материала, что и профильные трубы. Причем переводник снабжен снизу башмаком с седлом и подпружиненным обратным клапаном, изготовлен больше длины профильного перекрывателя, в который вставлен с возможностью скольжения с соединением одним или несколькими срезными элементами, и выполнен с возможностью расширения одновременно с выправлением профильных труб до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины и извлечения из профильных труб перекрывателя после предварительного сжатия за счет создания депрессии внутри переводника.
Недостатками данного способа и устройства являются:
- невозможность извлечения выправляющего инструмента с переводником из скважины, так как невозможно создать депрессию внутри них с помощью обратной промывки для сжатия переводника до первоначального (транспортного) положения и последующего его извлечения из профильного перекрывателя вследствие применения обратного клапана, поджатого пружиной, так как при снижении давления в переводнике произойдет открытие клапана, что приведет к снижению давления в стволе скважины ниже установленного профильного перекрывателя и возникновению несанкционированных водо-, нефте-, газопроявлений, а вследствие гидроудара при остановке насоса и закрытии клапана - повторному выправлению переводника, что сделает невозможным его извлечение;
- невозможность извлечения выправляющего инструмента с переводником из скважины, так как невозможно отдельно сложить переводник выправляющего инструмента в транспортное положение, а профильный перекрыватель оставить в скважине из-за выправления и плотного прижатия профильного перекрывателя к стенкам скважины переводником выправляющего инструмента. Поверхности перекрывателя и переводника смыкаются, уменьшая зазор между собой до минимума, и они начинают работать как одно целое, а поверхностное натяжение воды по краям их плоскостей не позволяет проникнуть другой жидкости в зазор между ними. Образуется эффект вакуума, поэтому при создании разряжения внутри переводника выправляющего инструмента профильный перекрыватель складывается вместе с ним;
- невозможность извлечения выправляющего инструмента с переводником из скважины, так как срезные элементы соединяют профильный перекрыватель с переводником и при складывании переводника в транспортное положение срезные элементы будут складывать также часть профильного перекрывателя в транспортное положение, что будет препятствовать прохождению нижней части переводника с башмаком через перекрыватель. Кроме этого, в скважинах со сложным профилем ствола, горизонтальных скважинах, в боковых стволах многозабойных скважин нагрузка не полностью передается на срезные элементы, и они будут удерживать переводник вместе с профильным перекрывателем в скважине;
- высокая вероятность возникновение аварийной ситуации в скважине с недохождением профильного перекрывателя до интервала установки, так как на участках набора зенитного или азимутального угла кривизны траектории ствола и бурения горизонтальной части ствола скважины вследствие особенностей работы забойного двигателя с углом перекоса образуются уступы и каверны на переходных участках между мягкими и твердыми породами, а также зоны осложнений в виде осыпей или шламовых пробок, в которые упирается башмак профильного перекрывателя при движении по нижней стенке скважины, в особенности эти осложнения становятся труднопреодолимыми в дополнительных стволах многоствольных и многозабойных скважин из-за малого диаметра таких стволов, что приводит к дополнительным СПО по извлечению профильного перекрывателя с выправляющим инструментом, их разборке на устье скважины, проведению работ по устранению уступов, например, расширению ствола различными типами расширителей или калибраторов, затем повторного спуска перекрывателя, которые увеличивают сроки и стоимость строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных;
- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации в скважине с невозможностью извлечения выправляющего инструмента с переводником из скважины, так как существующие методы создания депрессии внутри выправляющего инструмента являются нерегулируемыми, например, обратной промывкой, что может приводить к излишней деформации переводника выправляющего инструмента и невозможности его извлечения из профильного перекрывыателя;
- невозможность подбора пружины обратного клапана с определенным усилием сжатия, так как клапан в данном устройстве должен выполнять две противоположные функции: открываться при небольшом перепаде давлений для заполнения выправляющего инструмента скважинной жидкостью в верхней части скважины и оставаться закрытым при большом давлении скважинной жидкости снаружи в процессе снижения давления внутри выправляющего инструмента (создания депрессии) для его гарантированного складывания в транспортное положение. Если обратный клапан будет отрегулирован на большое усилие открытия, то выправляющий инструмент и колонна бурильных труб будут спускаться в скважину пустыми и на них будет действовать выталкивающая сила жидкости, которая сомнет и деформирует выправляющий инструмент и профильный перекрыватель до состояния непригодности. В случае если обратный клапан будет отрегулирован на небольшое усилие открытия, то в процессе снижения давления внутри выправляющего инструмента (создания депрессии) клапан будет открываться сразу, выравнивая давления в скважине и внутри выправляющего инструмента, и его складывания в транспортное положение происходить не будет;
- невозможность производить промывку ствола, так как обратный клапан не предназначен для этого, а при спуске перекрывателя в интервал установки, особенно в горизонтальных скважинах, необходимо периодически промывать ствол скважины для выравнивания плотности промывочной жидкости и предотвращения дальнейшего увеличения зоны осложнения, а также размыва отложений бурового шлама и осыпавшейся породы;
- высокая вероятность возникновения аварийной ситуации из-за засорения обратного клапана буровым шламом или горной породой при спуске профильного перекрывателя в скважину, так как из-за жесткости профильного перекрывателя при продвижении его по наклонному и горизонтальному участку ствола скважины происходят посадки на уступы, шламовые отложения или осыпавшуюся с верхней стенки скважины породу, что приводит к невозможности полного выправления профильного перекрывателя и плотного прижатия его к стенке скважины;
- невозможность производить закачку изолирующих материалов в зоны осложнений через спущенный в скважину профильный перекрыватель перед его установкой для повышения надежности изоляции таких зон.
Техническими задачами способа и устройства являются повышение надежности способа и устройства, а также качества и надежности изоляции зон осложнений, увеличение межремонтного периода при эксплуатации скважины, упрощение процессов изоляции зон осложнений и дальнейшего углубления дополнительного ствола долотом того же диаметра или с незначительным уменьшением диаметра скважины, повышение дебита скважины и коэффициента извлечения нефти (КИН), сокращение аварийности и непроизводительных СПО.
Технические задачи решаются способом установки профильного перекрывателя в скважине, включающим спуск перекрывателя с выправляющим инструментом в интервал установки, причем переводник выправляющего инструмента выполнен такой же формы и из того же материала, как и профильные трубы перекрывателя, снабжен снизу башмаком с седлом и клапаном и вставлен телескопически в профильные трубы, расширение переводника одновременно с выправлением профильных труб до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины, после чего производят извлечение выправляющего инструмента из перекрывателя, предварительно сжимая за счет создания депрессии внутри переводника.
Новым является то, что клапан для свободного протекания жидкости изготавливают подвесным в транспортном положении внутри переводника над направляющим башмаком, который оснащают снизу скосом и гидромониторными каналами, выполненными продольно оси устройства и радиально в сторону скоса, вдоль впадин переводника снаружи фиксируют стержни с возможностью взаимодействия изнутри с впадинами перекрывателя, спуск перекрывателя производят с промывкой и вращением при прохождении зон осложнений с давлением ниже давления выправления перекрывателя, при достижении интервала установки давление прокачки повышают для предварительного расширения перекрывателя с переводником и освобождения подвесного клапана, который садится с фиксацией в седло клапана, расположенного в направляющем башмаке, переводник, расширяя перекрыватель, стержнями дополнительно расширяет впадины перекрывателя с сохранением зазора между ними, облегчая при этом последующее регулируемое сжатие и извлечение выправляющего инструмента из перекрывателя.
Технические задачи также решаются устройством для установки профильного перекрывателя в скважине, включающим выправляющий инструмент с переводником, который выполнен такой же формы, как и профильные трубы перекрывателя, изготовлен полым из того же материала, что и профильные трубы, причем переводник снабжен снизу башмаком с седлом и клапаном, изготовлен больше длины профильного перекрывателя, в который вставлен с возможностью скольжения с соединением одним или несколькими фиксирующими элементами, и выполнен с возможностью расширения одновременно с выправлением профильных труб до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины и извлечения из профильных труб перекрывателя после предварительного сжатия за счет создания депрессии внутри переводника.
Новым является то, что клапан для свободного протекания жидкости в транспортном положении изготовлен в виде втулки с верхней и нижней проточками и уплотняющими кольцами, в нижней части втулки клапана размещен пружинный фиксатор, вдоль впадин переводника снаружи зафиксированы стержни с возможностью взаимодействия изнутри с впадинами перекрывателя, а снизу внутри впадин - штифты с возможностью взаимодействия с верхней проточкой втулки клапана в транспортном положении и освобождения втулки при расширении переводника, при этом направляющий башмак оснащен снизу скосом и гидромониторными каналами, выполненными продольно оси устройства и радиально в сторону скоса и сообщенными с седлом клапана, и снабжен изнутри кольцевой выборкой, выполненной с возможностью взаимодействия с пружинным фиксатором клапана после освобождения втулки клапана при расширении переводника, причем выправляющий инструмент снабжен сверху устройством для удаления жидкости из полости переводника.
На фиг. 1 показан профильный перекрыватель в сборе с выправляющим инструментом, спущенный в интервал установки (зону осложнений) дополнительного ствола многоствольной скважины.
На фиг. 2 - профильный перекрыватель в разрезе, установленный с перекрытием зоны осложнений дополнительного ствола многоствольной скважины при помощи выправляющего инструмента.
На фиг. 3 - выносной элемент А фиг. 1 - крепление втулки клапана на штифтах, закрепленных на впадинах переводника выправляющего инструмента с внутренней стороны в процессе спуска в скважину.
На фиг. 4 - выносной элемент Б фиг. 5 - освобождение втулки клапана от штифтов, закрепленных на впадинах переводника выправляющего инструмента с внутренней стороны при его расширении с фиксацией втулки клапана в седле направляющего башмака в процессе выправления профильного перекрывателя.
На фиг. 5 показаны профильный перекрыватель в разрезе, установленный с перекрытием зоны осложнений дополнительного ствола многоствольной скважины, и выправляющий инструмент, сжатый (сложенный) в транспортное положение при извлечении его из профильного перекрывателя и из скважины.
Способ установки профильного перекрывателя 1 (фиг. 1) в скважине 2 включает спуск перекрывателя 1 с выправляющим инструментом 3 в интервал установки 4 для перекрытия зоны осложнений, причем переводник 5 выправляющего инструмента 3 выполнен такой же формы и из того же материала, как и профильные трубы 6 перекрывателя 1, снабжен снизу направляющим башмаком 7 (например, патент RU №2483187 - на фиг. 1, 2 и 5 показан условно) с седлом 8 (фиг. 3 и 4) и клапаном 9 и вставлен телескопически в профильные трубы 6 (фиг. 1 и 2), расширение переводника 5 (фиг. 2) одновременно с выправлением профильных труб 6 до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины 2, после чего производят извлечение выправляющего инструмента 3 (фиг. 5) из перекрывателя 1, предварительно сжимая за счет создания управляемой депрессии внутри переводника 5.
Устройство для установки профильного перекрывателя 1 (фиг. 1) в скважине 2 включает выправляющий инструмент 3 с переводником 5, который выполнен такой же формы, как и профильные трубы 6 перекрывателя 1, изготовлен полым из того же материала, что и профильные трубы 6. Причем переводник 5 снабжен снизу направляющим башмаком 7 (на фиг. 1, 2 и 5 показан условно) с седлом 8 (фиг. 3 и 4) и клапаном 9, изготовлен больше длины профильного перекрывателя 1 (фиг. 1), в который вставлен с возможностью скольжения с соединением одним или несколькими фиксирующими элементами 10, и выполнен с возможностью расширения одновременно с выправлением профильных труб 6 (фиг. 2) до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины 2 и извлечения из профильных труб 6 (фиг. 5) перекрывателя 1 после предварительного сжатия за счет создания управляемой депрессии внутри переводника 5. Клапан 9 (фиг. 3) для свободного протекания жидкости в транспортном положении изготовлен в виде втулки 11 с верхней 12 и нижней 13 проточками и уплотняющими кольцами 14. В нижней части втулки 11 клапана 9 размещен пружинный фиксатор 15. Вдоль впадин переводника 5 (фиг. 1) снаружи зафиксированы стержни 16 с возможностью взаимодействия изнутри с впадинами перекрывателя 1, а снизу внутри впадин - штифты 17 (фиг. 3 и 4) с возможностью взаимодействия с верхней проточкой 12 втулки 11 клапана 9 в транспортном положении и освобождения втулки 11 при расширении переводника 5. Направляющий башмак 7 оснащен снизу скосом 18 и гидромониторными каналами 19 и 20, выполненными продольно оси устройства и радиально в сторону скоса 18 соответственно и сообщенными с седлом 8 клапана 9, и снабжен изнутри кольцевой выборкой 21, выполненной с возможностью взаимодействия с пружинным фиксатором 15 клапана 9 после освобождения втулки 11 клапана 9 при расширении переводника 5. Выправляющий инструмент 3 (фиг. 1, 2 и 5) снабжен сверху устройством 22 для удаления жидкости из полости переводника 5 (например, патент RU №2347882).
Технические соединительные и уплотнительные элементы, не влияющие на работоспособность устройства, для упрощения чертежей и описания на фигурах 1-5 не показаны или показаны условно.
Устройство для установки профильного перекрывателя в скважине работает следующим образом.
На устье скважины (на фиг. 1 не показано) собирают переводник 5 выправляющего инструмента 3 из профильных труб 23 одновременно с профильным перекрывателем 1 из продольно гофрированных труб 6 (например, патент RU №2580856). К нижней трубе 23 переводника 5 (фиг. 3 и 4), оканчивающейся цилиндрической частью, в заводских условиях присоединяют направляющий башмак 7, например, при помощи резьбы, пайки или сварки. Затем при помощи специальных хомутов (на фиг. 1 не показаны) надевают первую профильную трубу 6 перекрывателя 1 на нижнюю трубу 23 переводника 5 с возможностью скольжения, при этом длина профильных труб 23 переводника 5 больше длины профильных труб 6 перекрывателя 1 на величину, необходимую для закрепления хомутов и осуществления соединений между собой профильных труб 23 выправляющего инструмента 3. Профильная труба 6 упирается своей профильной частью в переходную часть от профильной к цилиндрической нижней трубы 23 переводника 5 и не может сдвинуться вниз. При этом во впадинах профильной трубы 23 в заводских условиях зафиксированы стержни 16, которые могут располагаться в любой последовательности: друг против друга, в шахматном порядке или в любой другой последовательности на различном расстоянии друг от друга с учетом того, чтобы при выправлении профильного перекрывателя 1 (фиг. 2) переводником 5 между ними оставался зазор 24 для прохода жидкости. К нижней профильной трубе 23 (фиг. 1) присоединяют следующую профильную трубу 23 переводника 5 и соединяют их по профильной части, например, сваркой, пайкой. Переставляя специальные хомуты (на фиг. 1 не показаны), надевают последующую профильную трубу 6 перекрывателя 1 на трубы 23 переводника 5 и соединяют их между собой сваркой, пайкой (например, патент RU №2307916 или патент RU №2652401). Таким образом собирают профильный перекрыватель 1 с переводником 5 выправляющего инструмента 3 расчетной длины. К верхней трубе 23 переводника 5 выправляющего инструмента 3 присоединяют устройство 22 для удаления жидкости из полости переводника 5. Закрепление профильного перекрывателя 1 на поверхности переводника 5 выправляющего инструмента 3 от сдвигания во время СПО производят сверху одним или несколькими фиксирующими элементами 10, которые крепятся во впадинах профильных труб 23 при помощи сварки, пайки или на винтах, не на дне впадины, а на ее боковой поверхности так, чтобы они не выходили за габаритные размеры выправляющего инструмента 3, и спускают в скважину 2 в интервал установки 4 на колонне труб 25. В случае необходимости промывки ствола скважины 2 или упора направляющего башмака 7 выправляющего инструмента 3 в уступ, каверну, шламовую пробку или осыпавшуюся породу (на фиг. 1 не показаны), что фиксируется снижением веса колонны труб 25 на индикаторе веса на устье скважины (не показано), приподнимают колонну труб 25 на устье скважины 2 так, чтобы можно было соединиться с ведущей трубой (на фиг. 1 не показана) и буровым насосом или цементировочным агрегатом (на фиг. 1 не показаны), начинают прокачивать промывочную жидкость с расходом, определяемым эмпирически для каждого типоразмера профильного перекрывателя в зависимости от его диаметра, толщины стенки, глубины скважины 2 и т.п. факторов, которая, протекая через кольцевой зазор 26 (фиг. 3 и 4), не создает перепада давления, достаточного для выправления перекрывателя 1 (фиг. 1) (например, патент RU №2339786), поэтому не происходит изменения геометрических размеров профильных труб 23 переводника 5 и они не расширяются, а реактивная сила струи жидкости, вытекающей из радиального гидромониторного канала 20 (фиг. 3), достаточна для отклонения на 2-4° направляющей части 27 башмака 7 от оси устройства и преодоления уступа или выхода из каверны и дальнейшего продвижения профильного перекрывателя 1 (фиг. 1) по стволу скважины 2. В случае необходимости механического разрушения шламовой пробки или участка осыпавшейся породы начинают вращать колонну труб 25 ротором (на фиг. 1 не показан) и плавно опускать ее в скважину. При этом направляющий башмак 7 (фиг. 3 и 4) струей жидкости из продольного гидромониторного канала 19 и направляющей частью 27, оснащенной скосом 18, отклоняясь от оси устройства и вращаясь, механически разрушает и вымывает шламовую пробку или осыпавшуюся породу, а струя жидкости из радиального гидромониторного канала 20 подхватывает частицы шлама и породы и выносит из скважины 2 на поверхность. Освободив ствол скважины 2 (фиг. 1) от загрязнений для прохода профильного перекрывателя 1, что фиксируется восстановлением веса колонны труб 25 на индикаторе веса на устье (на фиг. 1 не показан), продолжают спуск перекрывателя 1 в скважину 2 в обычном режиме. Таким образом, повышается надежность способа и устройства за счет исключения аварийных ситуаций, связанных с недохождением профильного перекрывателя 1 до интервала установки 4 для перекрытия зоны осложнений, исключаются дополнительные непроизводительные СПО благодаря использованию направляющего башмака 7 с гидромониторными каналами 19 и 20, позволяющего производить промывку скважины 2 в процессе спуска профильного перекрывателя 1 и выравнивать плотность бурового раствора для предотвращения дальнейшего увеличения зоны осложнений в интервале установки 4, отклонять и направлять выправляющий инструмент 3 с профильным перекрывателем 1 по оси ствола скважины 2 при встрече их с уступами, кавернами и резкими перегибами ствола скважины 2, размывать осыпавшуюся с верхней стенки скважины 2 породу или шламовые пробки струей жидкости и разрушать их механически за счет вращения выправляющего инструмента 3 колонной труб 25, что упрощает способ доставки и установки профильного перекрывателя 1 в скважине 2 и исключает аварийные ситуации, связанные с засорением клапана 9 направляющего башмака 7. Тем самым сокращаются сроки и стоимость строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных.
С целью предотвращения размыва продольного 19 и радиального 20 гидромониторных каналов (фиг. 3 и 4) абразивными частицами промывочной жидкости при большой длине горизонтальной части ствола скважины 2 (более 150 м) их оснащают гидромониторными насадками 28 (на фиг. 3 и 4 не показаны), которые изготавливаются из износостойкого материала, что повышает надежность устройства.
Доставив профильный перекрыватель 1 (фиг. 1) в интервал установки 4, при необходимости производят закачку изолирующих материалов в зону осложнений (например, патент RU №2463433) через выправляющий инструмент 3 с направляющим башмаком 7, а затем производят выправление профильных труб 6 (фиг. 2) перекрывателя 1 до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины 2. Это позволяет более надежно и качественно изолировать зоны осложнений в интервале установки 4 профильного перекрывателя 1 и продолжить бурение продуктивной части ствола скважины 2 на облегченном буровом растворе долотом того же диаметра или с незначительным уменьшением диаметра скважины 2, сохранить добывные возможности скважины 2, увеличить межремонтный период эксплуатации скважины 2 и КИН.
Для установки и закрепления профильного перекрывателя 1 в скважине 2 на устье (на фиг. 2 не показано) подключают два буровых насоса и начинают прокачивать промывочную жидкость с расходом, превышающим пропускную способность кольцевого зазора 26 (фиг. 3) (например, патент RU №2339786), при этом образуется перепад давления, необходимый для первоначального выправления профильной трубы 23 переводника 5 выправляющего инструмента 3. Впадины нижней профильной трубы 23 (фиг. 4), выправляясь, раздвигаются от оси устройства, штифты 17 выходят из зацепления с верхней проточкой 12 втулки 11 клапана 9 и освобождают ее. Втулка 11 потоком жидкости перемещается вниз, в седло 8 клапана 9, расположенное в направляющем башмаке 7, и надежно фиксируется пружинным фиксатором 15 в кольцевой выборке 21. При этом фиксатор 15 может быть выполнен, например, в виде подпружиненной призмы, подпружиненного штифта, разрезного пружинного кольца. Причем пружинный фиксатор 15 может располагаться как в направляющем башмаке 7 ниже седла 8, так и в подвесной втулке 11 в виде разрезного пружинного кольца, как показано на фиг. 3 и 4.
При посадке втулки 11 в седло 8 клапана 9 произойдет резкий скачок давления, что зафиксируется манометром на устье скважины (на фиг. 2 не показан). Насосы останавливают. Затем повышение давления внутри выправляющего инструмента 3 (фиг. 2) производят одним насосом (на фиг. 2 не показан) до полного выправления профильного перекрывателя 1 и плотного прижатия его к стенкам скважины 2. При этом стержни 16, закрепленные на поверхности переводника 5 выправляющего инструмента 3, выдавливают на поверхности профильного перекрывателя 1 выступы 29, позволяющие надежно закрепить его в неустойчивых, рыхлых породах зон осложнений интервала установки 4. Пакерующие элементы 30, установленные на профильном перекрывателе 1, дополнительно герметизируют заколонное пространство и позволяют исключить возможность прорыва жидкости или ее поглощение по границе «порода - профильный перекрыватель 1». Таким образом, повышается качество и надежность изоляции зон осложнений интервала установки 4, а также надежность закрепления профильного перекрывателя 1 в зоне неустойчивых, рыхлых пород благодаря созданию дополнительных выступов 29 на его наружной поверхности стержнями 16, закрепленными на наружной поверхности переводника 5 выправляющего инструмента 3, исключаются непроизводительные СПО, увеличивается межремонтный период при эксплуатации скважины 2.
После установки и закрепления профильного перекрывателя 1 (фиг. 5) производят регулируемое сжатие переводника 5 выправляющего инструмента 3 в транспортное положение созданием управляемой депрессии внутри него при помощи устройства 22 для удаления жидкости из полости переводника 5 (например, патент RU №2347882). Натяжением колонны труб 25 срезают штифты 31 и извлекают часть поршня 32 из корпуса 33 устройства 22, при этом внутри корпуса 33 и выправляющего инструмента 3 создается разряжение, равное величине объема извлеченного поршня 32. При этом втулка 11 (фиг. 4), зафиксированная в седле 8 клапана 9, расположенного в направляющем башмаке 7, надежно фиксируется пружинным фиксатором 15 в кольцевой выборке 21. Уплотняющие кольца 14, размещенные в нижней части втулки 11 клапана 9, надежно герметизируют внутреннее пространство переводника 5 и выдерживают давление как с внутренней стороны выправляющего инструмента 3, так и с наружной стороны. Давление статического столба жидкости в скважине, проникая через зазоры 24 (фиг. 2), образованные стержнями 16 между внутренней поверхностью профильного перекрывателя 1 и наружной поверхностью профильных труб 23 переводника 5, в процессе выправления и прижатия профильного перекрывателя 1 воздействует на внутреннюю стенку профильного перекрывателя 1 в сторону стенки скважины 2, а на наружную стенку профильных труб 23 в сторону оси скважины 2. Причем остаточные напряжения в теле профильных труб 23 (фиг. 5), возникшие при их профилировании и не до конца устраненные при выправлении из-за наличия стержней 16 (память материала), способствуют их сжатию (складыванию) в транспортное положение при меньшем перепаде давления - депрессии, чем давление выправления. Все эти процессы происходят при натяжении колонны труб 25, и как только переводник 5 частично сложится в транспортное положение до величины, когда сила трения между профильным перекрывателем 1 и профильными трубами 23 уменьшится, начнется извлечение переводника 5 из профильного перекрывателя 1. В случае остановки извлечения переводника 5 по какой-либо причине (загрязнение, какой-то участок профильных труб 23 не полностью сложился) продолжают извлекать поршень 32 из цилиндра 33 устройства 22. Величина депрессии увеличивается, и профильные трубы 23 переводника 5 продолжают складываться в транспортное положение, уменьшая свой габаритный диаметр. Как только сила трения уменьшится, продолжится извлечение переводника 5 из профильного перекрывателя 1. Извлечение выправляющего инструмента 3 из скважины 2 происходит без осложнений, так как габаритный диаметр профильных труб 23 переводника 5 выправляющего инструмента 3 меньше диаметра ствола скважины 2. Таким способом создается управляемая депрессия в процессе регулируемого сжатия профильных труб 23 переводника 5 в транспортное положение, что способствует повышению надежности способа и устройства за счет исключения аварийных ситуаций с негерметичным перекрытием направляющего башмака 7 при создании депрессии, исключения эффекта вакуума между профильным перекрывателем 1 и переводником 5 выправляющего инструмента 3, излишней деформации переводника 5, уменьшения нагрузки при извлечении выправляющего инструмента 3 из скважины 2 на колонну труб 25 и буровую установку (не показана), исключения аварийных ситуаций, связанных с обрывом колонны труб 25 и неизвлечением выправляющего инструмента 3 из скважины 2, что позволяет применять при проведении таких работ буровые установки с меньшей грузоподъемностью и сокращает стоимость строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных.
Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют:
- повысить надежность способа и устройства за счет предотвращения аварийных ситуаций, связанных с недохождением профильного перекрывателя до интервала установки, производить промывку скважины в процессе спуска перекрывателя в скважину, производить закачку изолирующих материалов в зону осложнений, создавать выступы на наружной поверхности установленного профильного перекрывателя, что позволяет более надежно и качественно изолировать зоны осложнений, продолжить бурение продуктивной части ствола скважины на облегченном буровом растворе с незначительным уменьшением диаметра, сохранить добывные возможности и увеличить межремонтный период эксплуатации скважины, повысить КИН, надежно закреплять профильный перекрыватель в неустойчивых, рыхлых породах зон осложнений;
- повысить надежность способа и устройства за счет создания управляемой депрессии в процессе регулируемого сжатия (складывания) переводника выправляющего инструмента в транспортное положение и извлечения его из скважины, исключения эффекта вакуума между профильным перекрывателем и переводником выправляющего инструмента, излишней деформации переводника, уменьшения нагрузки при извлечении выправляющего инструмента из скважины на колонну труб и буровую установку, исключения аварийных ситуаций, связанных с обрывом колонны труб и неизвлечением выправляющего инструмента из скважины, что сокращает аварийность проводимых работ, число непроизводительных СПО, упрощает способ извлечения выправляющего инструмента из скважины, позволяет применить при проведении таких работ буровые установки с меньшей грузоподъемностью;
- в конечном счете все перечисленное сокращает сроки и стоимость строительства скважин, особенно горизонтальных, многоствольных и многозабойных.