УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИНТЕРВАЛЬНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ЗОН ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН
DEVICE FOR INTERVAL COVERING OF TROUBLE ZONES AT WELL DRILLING

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к поинтервальному бурению и креплению осложненных участков ствола скважины.
Известен «Способ проходки неустойчивых пород при бурении скважин» (патент RU №2344263, E21B 7/00, опубл. Бюл. №2 от 20.01.2009 г.), включающий углубление скважины в интервале пласта с неустойчивыми породами и укрепление стенок скважины в указанном интервале профильными перекрывателями, причем углубление интервала с неустойчивыми породами и укрепление стенок скважины производят последовательными участками, причем длину участка выбирают такой, чтобы не произошел обвал неустойчивых пород за время подъема долота и установки профильного перекрывателя, при этом установку профильных перекрывателей производят с перекрытием внахлест с последовательным уменьшением внутреннего диаметра устанавливаемых профильных перекрывателей в рабочем положении при углублении с расширением ствола скважины на первом участке интервала пласта или встык при последовательном углублении с расширением всех участков ствола скважины.
Данный способ реализуется устройством, включающим буровой инструмент (долото и расширитель) и профильные перекрыватели, устанавливаемые поинтервально в предварительно разбуренный и расширенный участок внахлест или встык.
Недостатками этого устройства являются:
- уменьшение внутреннего диаметра скважины при установке профильных перекрывателей внахлест, что вынуждает производить дальнейшее бурение долотом меньшего диаметра;
- высокая вероятность повреждения установочного оборудования (развальцевателей, калибраторов) при установке профильных перекрывателей внахлест, так как увеличение толщины стенок в два раза в месте соединения перекрывателей приводит к увеличению нагрузки на вальцующий (калибрующий) инструмент;
- невозможность надежного и герметичного соединения снизу следующего перекрывателя с ранее установленным при установке профильных перекрывателей встык.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является «Устройство для поинтервального перекрытия зоны осложнения при бурении скважины» (патент RU №2386782, E21B 29/10, опубл. Бюл. №11 от 20.04.2010 г.), включающее перекрыватель, состоящий из секций профильных труб, соединенных профильными торцами с помощью сварки, с цилиндрическими участками по концам, соединенных по резьбе, развальцеватель с вальцующей головкой, размещенной над профильной трубой и имеющей узел соединения с бурильными трубами вверху и перекрывателем внизу, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, при этом вальцующая головка снизу оснащена головкой с режущими элементами, причем нижняя секция профильных труб оснащена снизу профильным участком с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении, равном наружному диаметру расширения остальных профильных труб, при этом на нижней кромке перекрывателя по периметру выполнены продольные выборки.
Недостатками данного устройства являются:
- высокая вероятность повреждения установочного оборудования (развальцевателей, калибраторов) при установке профильных перекрывателей внахлест, так как увеличение толщины стенок в два раза в месте соединения перекрывателей приводит к увеличению нагрузки на вальцующий (калибрующий) инструмент;
- невозможность надежного и герметичного соединения снизу следующего перекрывателя с ранее установленным, так как продольные выборки на нижней кромке верхнего перекрывателя приводят к разрушению и нарушению целостности нижней кромки этого перекрывателя.
Технической задачей изобретения является повышение надежности устройства для поинтервального перекрытия зон осложнений при бурении скважин за счет конструкции перекрывателей, исключающей большие нагрузки на вальцующий (калибрующий) инструмент при их установке, а также улучшения фиксации и повышения герметичности в местах соединения перекрывателей друг с другом за счет выполнения герметизирующих поясков на сопрягаемых поверхностях.
Техническая задача решается устройством для поинтервального перекрытия зон осложнений при бурении скважин, включающим перекрыватель, состоящий из секций профильных труб с цилиндрическими концами, развальцеватель с вальцующей головкой, оснащенный узлом соединения с бурильными трубами вверху и с верхом перекрывателя внизу, головку с режущими элементами и башмак с обратным клапаном снизу перекрывателя.
Новым является то, что верхний и нижний цилиндрические концы перекрывателя наращены соответствующими цилиндрическими гильзами с толщиной стенок, равной половине толщины стенок профильных труб, причем в нижнюю гильзу снизу вставлена пробка из легко разбуриваемого материала с продольным отверстием, а вальцующая головка снизу оснащена полым наконечником с торцевыми выступами, внутри которой выполнена проточка под пружинное кольцо, при этом головка с режущими элементами расположена снизу башмака, который сверху оснащен продольными проточками или отверстиями под выступы наконечника и ловильной головкой с верхним утолщением, выполненной с возможностью входа в наконечник и взаимодействия с пружинным кольцом, зацепляющимся за верхнее утолщение при взаимодействии. При этом на верхней гильзе выполнены цилиндрические проточки снаружи, а на нижней гильзе - изнутри.
На фиг.1 показано устройство для поинтервального перекрытия зон осложнений при бурении скважин в транспортном положении (частично в разрезе); на фиг.2 - устройство при перекрытии зоны осложнения бурения в скважине; на фиг.3 - вид А на фиг.2 (увеличено).
Устройство для поинтервального перекрытия зон осложнений при бурении скважин содержит перекрыватель 1 (фиг.1), скомпонованный из секций профильных труб 2 с цилиндрическими концами (на фиг. не показано), соединенных между собой, например, при помощи сварки или по резьбе, развальцеватель 3 с вальцующей головкой 4, оснащенный муфтовой резьбой 5 для соединения с бурильными трубами (на фиг. не показаны) вверху и проходной цилиндрической резьбой 6 для соединения с верхом перекрывателя 1 внизу, головку 7 с режущими элементами 8 и башмак 9 с обратным клапаном 10, установленный на резьбе 11 снизу перекрывателя 1.
При этом верхний 12 и нижний 13 цилиндрические концы перекрывателя 1 наращены (например, при помощи сварки), соответственно, цилиндрическими гильзами 14 и 15 с толщиной стенок, равной половине толщины стенок профильных труб 2, причем в нижнюю гильзу 15 с целью направления перекрывателя 1 при его спуске снизу вставлена пробка 16 из легко разбуриваемого материала, например цементного камня, с продольным отверстием 17, а вальцующая головка 4 снизу оснащена полым наконечником 18 с торцевыми выступами 19, внутри которой выполнена проточка 20 под пружинное кольцо 21.
Причем головка 7 с режущими элементами 8 расположена снизу башмака 9, который сверху оснащен продольными проточками или отверстиями 22 под выступы 19 наконечника 18 вальцующей головки 4 и ловильной головкой 23 с верхним утолщением 24, выполненной с возможностью входа в наконечник 18 вальцующей головки 4 и взаимодействия с пружинным кольцом 21, зацепляющимся за верхнее утолщение 24 при взаимодействии.
При этом с целью получения лучшей герметичности при соединении перекрывателей друг с другом, на верхней гильзе 14 (фиг.1, 3) верхнего конца 12 перекрывателя 1 могут быть выполнены цилиндрические наружные проточки 25, а на нижней гильзе 15 нижнего конца 13 перекрывателя 1 - цилиндрические внутренние проточки 26.
Работает устройство следующим образом.
В предварительно расширенный участок зоны осложнения бурения 27 (фиг.2, 3) с интенсивным обвалообразованием или поглощением, пробуренный с максимально возможным углублением забоя, на колонне бурильных труб, присоединенной с помощью муфтовой резьбы 5 (фиг.1) к развальцевателю 3, спускают устройство с перекрывателем 1, собранным из соединенных последовательно между собой секций профильных труб 2.
Верхний цилиндрический конец 12 перекрывателя 1 с гильзой 14 располагают выше осложненного участка, а нижний цилиндрический конец 13 с гильзой 15 - в районе забоя. Скважинная жидкость при этом заполняет перекрыватель 1 через отверстие 17 пробки 16 и обратный клапан 10 башмака 9. После этого в колонне бурильных труб создается избыточное гидравлическое давление, которое через центральный канал 28 развальцевателя 3 передается в перекрыватель 1 и за счет перекрытия обратного клапана 10 башмака 9 выправляет секции профильных труб 2 (фиг.2) перекрывателя 1 до взаимодействия со стенками скважины 29, фиксируя перекрыватель 1 относительно скважины 29.
Далее колонне бурильных труб придают вращение, в результате чего развальцеватель 3 (фиг.1) с вальцующей головкой 4 отсоединяются от цилиндрической резьбы 6 верхнего конца 12 перекрывателя 1 и, продолжая одновременно поступательно двигаться вниз, развальцовывают профильные трубы 2 (фиг.2) перекрывателя 1, плотно прижимая их к стенкам скважины 29. По достижении вальцующей головкой 4 башмака 9 торцевые выступы 19 наконечника 18 вальцующей головки 4 начинают взаимодействовать с продольными проточками (отверстиями) 22 башмака 9, вывинчивая его по резьбе 11 из нижнего конца 13 перекрывателя 1. Одновременно ловильная головка 23 башмака 9 своим верхним утолщением 24 входит в наконечник 18 вальцующей головки 4 и, взаимодействуя с пружинным кольцом 21, размещенным в проточке 20, зацепляется за него. По достижении пробки 16 (фиг.1) нижней гильзы 15, головка 7 с режущими элементами 8 башмака 9 ее разрушает, после чего перекрыватель 1 (фиг.2) развальцовывают по всей длине и извлекают колонну бурильных труб вместе с вальцевателем 3, вальцующей головкой 4 и башмаком 9 из скважины 29.
После этого скважину бурят до максимально возможного углубления забоя и расширяют пробуренный интервал, в который спускают аналогично предыдущему следующий перекрыватель 1 так, чтобы верхняя гильза 14 (фиг.1) его верхнего конца 12 располагалась внутри нижней гильзы 15 нижнего конца 13 предыдущего перекрывателя 1. Так как толщины стенок каждой из гильз 14 и 15 равны половине толщины стенок профильных труб 2, то суммарная толщина стенок гильз 14, 15 равна толщине стенок профильных труб 2. Это обстоятельство позволяет развальцовывать участки соединения двух перекрывателей без увеличения нагрузки на развальцеватель 3 и вальцующую головку 4, предохраняя их от преждевременного износа и повреждения. Так как на верхней гильзе 14 (фиг.3) верхнего конца 12 последующего перекрывателя 1 выполнены цилиндрические наружные проточки 25, а на нижней гильзе 15 нижнего конца 13 предыдущего перекрывателя 1 - цилиндрические внутренние проточки 26, то при их совместном вальцевании происходит внедрение тела гильз 14, 15 в эти проточки 25, 26, надежно фиксируя от сдвига устанавливаемый ниже предыдущего перекрыватель 1 и одновременно герметизируя место их соединения.
Все операции по установке последующих перекрывателей 1 (фиг.2) выполняются аналогично установке первого перекрывателя 1 вплоть до полного перекрытия осложненного участка 27 скважины 29.
Изобретение позволяет повысить надежность устройства для поинтервального перекрытия зон осложнений при бурении скважин за счет применения в конструкции перекрывателей соединительных узлов в виде гильз с суммарной толщиной стенок, не превышающей толщину стенок профильных труб перекрывателей, исключая тем самым большие нагрузки на вальцующий (калибрующий) инструмент при их установке, а также улучшения фиксации и повышения герметичности в местах соединения перекрывателей друг с другом за счет выполнения герметизирующих поясков на поверхностях сопрягаемых гильз.