СКВАЖИННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН И СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

1. Скважинный инструмент для расширения обсадных колонн, содержащий расширяющий модуль для расширения обсадной колонны и приводной модуль для приведения в движение расширяющего модуля и выполнения расширения, причем приводной модуль содержит центральную трубу, промежуточную трубу и наружную трубу, последовательно расположенные в направлении от центра к периферии модуля, при этом нижний по потоку концевой участок центральной трубы связан с бурильной трубой и может быть закрыт, центральная труба имеет отверстие для прохождения жидкости, промежуточная труба, неподвижно соединенная с бурильной колонной, содержит группу верхних по потоку и нижних по потоку отрезков, неподвижно соединенных друг с другом посредством первого соединительного элемента, причем нижний по потоку отрезок промежуточной трубы имеет канал для впуска жидкости, и промежуточная труба соединена с возможностью скольжения с центральной трубой посредством ограничителя, а наружная труба, соединенная с промежуточной трубой посредством четвертого срезного штифта, содержит группу верхних по потоку и нижних по потоку отрезков, неподвижно соединенных друг с другом посредством второго соединительного элемента, причем первый и второй соединительные элементы расположены по потоку соответственно выше и ниже упомянутого канала для впуска жидкости и входят в контакт с возможностью скольжения и с образованием уплотнения соответственно с наружной трубой и с промежуточной трубой, так что первый соединительный элемент, второй соединительный элемент, нижний по потоку отрезок промежуточной трубы и верхний по потоку отрезок наружной трубы совместно образуют гидравлическую камеру, причем расширяющий модуль содержит несколько лепестков расширяющего конуса, установленных подвижным образом на нижнем по потоку концевом участке нижнего по потоку отрезка наружной трубы, и конусную опору, установленную неподвижно и ниже по потоку, чем лепестки расширяющего конуса, причем в начальном положении упомянутое отверстие для прохождения жидкости не связано с упомянутым каналом для впуска жидкости, и при расширении обсадной колонны центральная труба с закрытым нижним по потоку концевым участком перемещается, направляемая ограничителем, в направлении потока под давлением заполняющей ее жидкости, так что отверстие для прохождения жидкости соединяется с каналом для впуска жидкости, вследствие чего жидкость поступает в гидравлическую камеру, что приводит к срезанию четвертого срезного штифта и вынуждает наружную трубу перемещаться в направлении потока, что, в свою очередь, вынуждает перемещаться в направлении потока лепестки расширяющего конуса, которые, войдя в контакт с конусной опорой, раздвигаются относительно осевого направления, в результате чего происходит расширение обсадной колонны.
2. Скважинный инструмент по п.1, отличающийся тем, что ограничитель содержит ограничительный цилиндр, расположенный с возможностью скольжения между центральной трубой и промежуточной трубой и соединенный с промежуточной трубой посредством первого срезного штифта и с центральной трубой посредством второго срезного штифта, расположенного по потоку ниже первого срезного штифта, причем на внутренней стенке промежуточной трубы предусмотрен первый ограничительный уступ, выдающийся радиально внутрь, а на наружной стенке ограничительного цилиндра предусмотрено первое ограничительное кольцо, которое может входить в зацепление с первым ограничительным уступом, причем в процессе расширения обсадной колонны происходит срезание первого срезного штифта под давлением поступающей жидкости, в результате чего центральная труба и ограничительный цилиндр перемещаются в направлении потока как единое целое, пока первое ограничительное кольцо не войдет в зацепление с первым ограничительным уступом, в момент чего отверстие для прохождения жидкости оказывается связанным с каналом для впуска жидкости.
3. Скважинный инструмент по п.2, отличающийся тем, что внутренняя стенка ограничительного цилиндра снабжена вторым ограничительным уступом, который выдается радиально внутрь и может входить в зацепление со вторым ограничительным кольцом, предусмотренным в центральной трубе,причем при раздвигании лепестков расширяющего конуса происходит срезание второго срезного штифта под действием возрастающего гидравлического давления, в результате чего центральная труба перемещается в направлении потока, пока второе ограничительное кольцо не войдет в зацепление со вторым ограничительным уступом, и в этот момент отверстие для прохождения жидкости уже не связано с каналом для впуска жидкости.
4. Скважинный инструмент по п.3, отличающийся тем, что конусная опора включает верхнюю по потоку опорную часть, служащую для обеспечения раздвигания лепестков расширяющего конуса, нижнюю по потоку соединительную часть и переходную часть, расположенную между опорной частью и соединительной частью.
5. Скважинный инструмент по п.4, отличающийся тем, что опорная часть выполнена в форме конуса с малой площадью верхней по потоку торцевой поверхности.
6. Скважинный инструмент по п.4, отличающийся тем, что нижний по потоку концевой участок центральной трубы соединен со вспомогательным средством для ее закрытия, содержащим резиновую пробку, соединенную с нижним по потоку концевым участком центральной трубы посредством третьего срезного штифта, и изоляционную трубу резиновой пробки, неподвижно соединенную с соединительной частью конусной опоры, причем в процессе расширения обсадной колонны закрывают центральную трубу, сбросив в нее резиновую пробку для бурильной колонны, способную автоматически войти в зацепление с резиновой пробкой вспомогательного средства.
7. Скважинный инструмент по п.6, отличающийся тем, что в переходной части конусной опоры предусмотрен проход, а изоляционная труба резиновой пробки соединяется с возможностью уплотнения с цементировочным приспособлением, соединенным с возможностью уплотнения с нижним по потоку концевым участком обсадной колонны, так что изоляционная труба резиновой пробки, цементировочное приспособление, обсадная колонна и конусная опора образуют первую герметичную расширительную камеру.
8. Скважинный инструмент по п.7, отличающийся тем, что в изоляционной трубе резиновой пробки предусмотрено седло для последней, причем в процессе расширения обсадной колонны, когда лепестки расширяющего конуса раздвигаются и срезается второй срезной штифт, с ростом гидравлического давления происходит срезание третьего срезного штифта, так что эта резиновая пробка перемещается вместе с резиновой пробкой для бурильной колонны в направлении потока, уплотняя седло, а жидкость перетекает обратно в камеру конусной опоры, а затем через упомянутый проход в первую герметичную расширительную камеру.
9. Скважинный инструмент по п.7, отличающийся тем, что в начальном положении упомянутый проход перекрывается.
10. Скважинный инструмент по п.8, отличающийся тем, что нижний по потоку участок упомянутого прохода в переходной части конусной опоры определяется кольцеобразной платформой, которая может соединяться с возможностью уплотнения с обсадной колонной.
11. Скважинный инструмент по п.10, отличающийся тем, что он содержит полый фиксирующий конус, неподвижно соединенный с нижним по потоку концевым участком наружной трубы, причем лепестки расширяющего конуса подвижным образом соединены с нижним по потоку участком фиксирующего конуса.
12. Скважинный инструмент по п.11, отличающийся тем, что фиксирующий конус выполнен в виде полого усеченного конуса, включающего небольшой участок, обращенный против потока, а наклон боковой поверхности фиксирующего конуса меньше наклона наружной поверхности лепестков расширяющего конуса.
13. Скважинный инструмент по п.11, отличающийся тем, что нижний по потоку участок нижнего по потоку отрезка промежуточной трубы снабжен неподвижно крепящимся замком, входящим с наружной трубой в контакт с возможностью скольжения и уплотнения, причем между замком и наружной трубой вставлен участок выступа малого наружного диаметра, выполненный на верхнем по потоку участке фиксирующего конуса для неподвижного соединения с наружной трубой, нижний по потоку конец которой упирается в поверхность на одном из участков выступа.
14. Скважинный инструмент по п.13, отличающийся тем, что замок дополнительно снабжен стопорным приспособлением, содержащим выемку, простирающуюся радиально наружу в замке, и стопор, связанный с выемкой через упругий элемент, причем в начальном положении выступ давит на стопор, а по мере расширения обсадной колонны стопор выдвигается радиально наружу под действием упругого элемента, вызванного перемещением выступа в направлении потока, и давит на верхний по потоку концевой участок выступа.
15. Скважинный инструмент по п.1, отличающийся тем, что промежуточная труба содержит ряд отрезков, неподвижно соединенных друг с другом посредством первых соединительных элементов, а наружная труба содержит ряд отрезков, неподвижно соединенных друг с другом посредством вторых соединительных элементов, при этом и первые, и вторые соединительные элементы расположены выше по потоку, чем замок,
причем в каждом и во всех отрезках промежуточной трубы предусмотрен один канал для впуска жидкости, рядом с каждым каналом для впуска жидкости и выше его по потоку расположен первый соединительный элемент, рядом с каждым каналом для впуска жидкости и ниже его по потоку расположен второй соединительный элемент, а между каждыми и всеми первыми и вторыми соединительными элементами обеспечен интервал.
16. Скважинный инструмент по п.15, отличающийся тем, что первые и вторые соединительные элементы расположены попеременно.
17. Способ расширения обсадных колонн с помощью скважинного инструмента по п.1, включающий следующие стадии:
I) бурят скважину с открытым стволом и спускают в скважину обсадную колонну первого уровня для выполнения первого цементирования скважины, причем нижнюю по потоку часть обсадной колонны первого уровня предварительно расширяют, а ее нижний по потоку концевой участок уплотняют;
II) спускают в скважину буровой инструмент для разбуривания обсадной колонны первого уровня и продолжения бурения, причем боковая стенка разбуриваемой обсадной колонны первого уровня образует участок перекрытия с трубами, устанавливаемыми ниже нее по потоку;
III) спускают в скважину обсадную колонну второго уровня и скважинный инструмент для расширения обсадных колонн, причем на нижнем по потоку концевом участке обсадной колонны второго уровня предусмотрены с возможностью уплотнения цементировочные приспособления, нижний по потоку участок обсадной колонны второго уровня содержит предварительно расширенную область обеспечения расширения, выше которой по потоку расположена зона перекрытия, верхний по потоку участок которой расположен в пределах участка перекрытия обсадной колонны первого уровня, а скважинный инструмент для расширения обсадных колонн выполнен таким образом, что его фиксирующий конус расположен в области обеспечения расширения;
IV) выполняют цементирование скважины и спускают в нее резиновую пробку для бурильной колонны, причем резиновая пробка для бурильной колонны входит в зацепление с резиновой пробкой скважинного инструмента для расширения обсадных колонн, уплотняя нижний по потоку концевой участок центральной трубы;
V) заполняют скважинный инструмент для расширения обсадных колонн жидкостью, оказывающей давление таким образом, что происходит расширение обсадной колонны второго уровня под действием этого инструмента, и поднимают этот инструмент, увеличивая наружный диаметр обсадной колонны второго уровня до значения, равного значению внутреннего диаметра обсадной колонны первого уровня, чем обеспечивается возможность неподвижного соединения обсадной колонны второго уровня с обсадной колонной первого уровня;
VI) повторяют операции II-V и соединяют верхний по потоку участок обсадной колонны, расположенной ниже по потоку, с участком перекрытия обсадной колонны, расположенной выше по потоку, завершая тем самым цикл многоуровневого расширения обсадных колонн с применением технологии монодиаметра.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что на стадии III используют фиксирующий конус расширителя, выполненный таким образом, что его наружный диаметр меньше внутреннего диаметра области обеспечения расширения, но больше внутреннего диаметра обсадной колонны второго уровня, расположенной выше по потоку, чем область обеспечения расширения.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что на стадии VI после завершения расширения обсадных колонн всех уровней удаляют нерасширенный участок в нижней по потоку части этих обсадных колонн.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что на наружной стороне обсадной колонны второго уровня в зоне перекрытия размещают заполнитель с возможностью сжатия для отделения цемента.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что заполнитель представляет собой воздух.
22. Способ по п.17, отличающийся тем, что обеспечивают уплотнительный элемент между перекрывающимися обсадными колоннами.