СПОСОБ УСТАНОВКИ ПРОФИЛЬНОГО ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ
METHOD OF PROFILE SHUTTER INSTALLATION IN WELL

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам изоляции зон осложнений при бурении скважин перекрывателями из профильных труб.
Известен способ установки профильного перекрывателя в скважине (патент РФ №2315170, МПК Е21В 29/10, опубл. Бюл. №2 от 20.01.2008 г.), включающий последовательное герметичное соединение секций профильных труб между собой по профильной образующей и спуск в скважину таким образом, что размещают в устойчивых породах верхний и нижний цилиндрические участки профильного перекрывателя, оснащенные соответственно герметично установленными внутрь с возможностью отсоединения переводником с проходным каналом и башмаком с обратным клапаном, выправляют давлением и механически расширяют цилиндрические участки до прижатия к стенкам скважины, причем соединение секций профильных труб производят при помощи замкового соединения, а механическое расширение цилиндрических участков, по наружным поверхностям которых предварительно устанавливают эластичные манжеты, производят следующим образом: верхнего за счет перемещения переводника, выполненного в виде дорнирующей головки с основным и дополнительным расширяющими конусами, ниже которых расположена кольцевая выборка для фиксации обжатием в верхнем цилиндрическом конце профильного перекрывателя, а нижнего - за счет перемещения вверх башмака, выполненного в виде дополнительной дорнирующей головки с основным и дополнительным расширяющими конусами, выше которых расположена кольцевая выборка для фиксации обжатием в нижнем цилиндрическом участке профильного перекрывателя, причем после механического расширения верхнего цилиндрического участка, но перед механическим расширением нижнего цилиндрического участка, переводник опускают по профильному перекрывателю до захвата башмака для его перемещения вверх. Кроме того, на сопрягающие поверхности замкового соединения перед соединением дополнительно наносят герметизирующий состав.
Недостатками известного способа являются:
- сложность изготовления в части выполнения сопрягаемых поверхностей замкового соединения на профильных концах труб и, как следствие, высокие материальные затраты на изготовление;
- низкая надежность соединения секций профильных труб, так как процесс их соединения предполагает упругое взаимодействие взаимно зацепляющих насечек замкового соединения, которые, в случае применения в качестве материала труб «мягкой» (низкоуглеродистой) стали, склонны к смятию (возникновению остаточной деформации).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ установки профильного перекрывателя в скважине (патент РФ №2307916, МПК Е21В 29/10, опубл. Бюл. №28 от 10.10.2007 г.), включающий соединение секций профильных труб, спуск перекрывателя в зону поглощения, выправление перекрывателя давлением и расширение до плотного герметичного прижатия его к стенкам скважины, при этом нижний конец профильного перекрывателя, выполненного такой же формы, как и секции профильных труб, перед соединением секций профильных труб глушат или снабжают обратным клапаном, а соединение секций профильных труб, один конец которых выполнен в виде сужающейся к краю трубы наружной поверхности с поперечными проточками, а другой - в виде расширяющейся к краю трубы внутренней поверхности с поперечными проточками, осуществляют герметичной механической посадкой наружной сужающейся поверхности конца одной профильной трубы во внутреннюю расширяющуюся поверхность другой трубы, причем соединение снаружи охватывается кольцом, при этом верхний конец профильного перекрывателя, выполненного такой же формы, как и секции профильных труб, перед спуском герметично механически соединяют с выправляющим инструментом.
Основными недостатками этого способа являются:
- сложность изготовления в части выполнения поперечных проточек на профильных концах труб и, как следствие, высокие материальные затраты на изготовление;
- высокая вероятность недовыправления секций перекрывателя в случае преждевременного разрушения охватывающего кольца в соединении посадочной головки с муфтой перекрывателя и, как следствие, невозможность дальнейшей установки перекрывателя;
- возможность возникновения аварийных ситуаций при создании недостаточного давления при установке профильного перекрывателя, например, вследствие утечек через обратный клапан, при этом соединение, охваченное кольцом, останется нераскрытым, что сделает невозможным его дальнейшее расширение.
Технической задачей изобретения является сокращение затрат на изготовление перекрывателей из профильных труб за счет упрощения конструкции соединений секций профильных труб, а также повышение надежности перекрытия зон осложнений бурения в скважинах за счет повышения работоспособности и герметичности соединений секций профильных труб.
Техническая задача решается способом, включающим соединение секций профильных труб, спуск перекрывателя в зону осложнения, выправление перекрывателя давлением и расширение до плотного герметичного прижатия его к стенкам скважины, герметичное соединение секций профильных труб, ниппельный конец которых выполнен в виде сужающейся к торцу наружной поверхности, снабженной кольцевыми выступами, а муфтовый конец - в виде расширяющейся к торцу внутренней поверхности, снабженной внутренними кольцевыми выборками под выступы ниппеля, производят механической посадкой и фиксацией при помощи охватывающего муфтовый конец трубы кольца.
Новым является то, что муфтовый конец трубы, выполненный в виде конусного раструба, снабженный внутренним упором, обжимают по наружной поверхности ниппельного конца другой секции профильной трубы, выполненной в виде наружной конусной поверхности, при помощи перемещения по наружной поверхности к торцу кольца с фиксацией выступов ниппельного конца в выборках муфтового конца взаимодействующих секций профильных труб.
На фиг.1 показан фрагмент профильного перекрывателя в месте соединения секций профильных труб, на фиг.2 - процесс обжатия и фиксации соединения, на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.
Способ осуществляют в следующей последовательности.
Секции профильных труб 1 и 2 (фиг.1) соединяют соответственно их ниппельными и муфтовыми концами 3 и 4 на устье скважины, визуально контролируя процесс. После чего спускают перекрыватель на колонне бурильных труб (не показано) до интервала его установки и нагнетанием жидкости под давлением внутрь перекрывателя выправляют его профильные части. Затем развальцевателем или дорном калибруют профильные трубы 1 и 2 и расширяют цилиндрические участки соединений до плотного герметичного прилегания их стенок к стенкам скважины (не показана).
Причем ниппельный конец 3 выполнен в виде сужающейся к торцу наружной поверхности 5, снабженной наружными кольцевыми выступами 6, а муфтовый конец 4 - в виде расширяющейся к торцу внутренней поверхности 7, снабженной внутренними кольцевыми выборками 8 под выступы 6 ниппеля 3. Соединение секций профильных труб 1 и 2 производят посадкой ниппельного конца 3 профильной трубы 1 в муфтовый конец 4 профильной трубы 2 сверху вниз с созданием осевой нагрузки до взаимного зацепления кольцевых выступов 6 с кольцевыми выборками 8. Затем соединение герметично, благодаря, например, нанесенному на взаимообращенные поверхности 5 и 7 герметику обжимают снаружи и фиксируют при помощи охватывающего муфтовый конец 4 трубы 2 кольца 9.
При соединении секций профильных труб 1 и 2 муфтовый конец 4 (фиг.2) трубы 2, выполненный в виде конусного раструба и снабженный внутренним упором 10, предназначенным для продольной фиксации ниппельного конца 3 устанавливаемой сверху трубы 1, обжимают по наружной поверхности 5 ниппельного конца 3 трубы 1, выполненной в виде наружной конусной поверхности. Обжатие, с целью исключения остаточных проявлений деформации муфтового конца 4 трубы 2, производят при помощи перемещения по наружной поверхности муфтового конца 4 к торцу трубы 2 кольца 9 с окончательной фиксацией выступов 6 ниппельного конца 3 в выборках 8 муфтового конца 4 взаимодействующих секций профильных труб 1 и 2. В результате образуется, по сути, «замковое» соединение друг с другом.
Для перемещения кольца 9 вдоль муфтового конца 4 трубы 2 используют приспособление, представляющее собой усадочное кольцо, выполненное из двух полуколец 12 (фиг.2, 3) и 13, соединенных поворотной осью 14 и имеющих, с противоположной оси 14 стороны, запорное устройство 15 (фиг.3). Запорное устройство 15 может быть выполнено любой известной конструкции, например в виде поворотной защелки 16, закрепленной с помощью оси 17 в пазу 18 выступа 19 полукольца 12 с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной центральной оси симметрии приспособления. Поворотная защелка 16 имеет на конце резьбу 20 с навинченной на нее гайкой 21, а полукольцо 13 содержит выступ 22 с пазом 23, соответствующий выступу 19 с пазом 18 полукольца 12. На внутренней стороне полуколец 12 и 13 имеется выполненная совместно кольцевая выборка 24 (фиг.2), размеры которой соответствуют размерам кольца 9. Для удобства работы на полукольцах 12 и 13 приспособления выполнены соответственно ручки 25 и 26.
Приспособление перед началом работ устанавливают, удерживая за ручки 25 и 26, на трубу 2 таким образом, чтобы внутренняя кольцевая выборка 24 взаимодействовала с кольцом 9 на муфтовом конце 4 трубы 2. Затем перемещают поворотную защелку 16 (фиг.3) вокруг оси 17 до соприкосновения с пазом 23 выступа 22 и фиксируют ее затяжкой гайки 21 по резьбе 20 до упора в торец 27 выступа 22, надежно фиксируя приспособление в закрытом положении.
При создании нагрузки сверху вниз на предварительно совмещенные секции профильных труб 1 (фиг.2) и 2 нижний торец 28 приспособления опирается на устьевой фланец 29 и фиксируется в неподвижном положении, а перемещаемые вниз секции профильных труб 1 и 2 благодаря расположенному в выборке 24 приспособления кольцу 9 взаимно обжимаются и фиксируются по соединяемым концам 3 и 4. Обжатие прекращается при достижении кольцом 9 упора 30 на ниппельном конце 3 трубы 1. Затем приспособление снимают до спуска следующей секции профильных труб.
Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что упрощается конструкция соединений секций профильных труб благодаря выполнению сопрягаемых поверхностей по конусной образующей, повышается надежность соединений секций профильных труб за счет визуально контролируемого процесса, исключающего механические повреждения элементов соединений, а наличие фиксирующих соединения колец в процессе установки и работы профильных перекрывателей повышает качество изоляции зон осложнения бурения.