УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ЗОН ОСЛОЖНЕНИЯ БУРЕНИЯ В СКВАЖИНЕ
DEVICE FOR SHUTOFF OF TROUBLESOME DRILLING ZONES IN BOREHOLE

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для перекрытия зон осложнений бурения в скважинах.
Известно «Устройство для перекрытия зон осложнения бурения в скважине» (патент RU №2270323, Е21В 29/10, опубл. бюл. №5 от 20.02.2006 г.), включающее перекрыватель из профильных и цилиндрических труб, на нижнем цилиндрическом участке которого закреплен башмак с элементом для отсоединения его от перекрывателя, и развальцеватели, нижний из которых соединен с верхним концом перекрывателя и имеет приспособление для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака от перекрывателя, узел соединения устройства с колонной бурильных труб и шаровой обратный клапан, содержащий седло, причем седло шарового обратного клапана размещено над перекрывателем и выполнено с перекрестными каналами, одни из которых служит для сообщения полости колонны бурильных труб с затрубным пространством, а другие - с полостью перекрывателя, элемент для отсоединения башмака от перекрывателя выполнен в виде двухступенчатого выступа, на нижней ступени которого выполнены продольные шлицы, а на верхней - кольцевые канавки, при этом приспособление нижнего развальцевателя для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака от перекрывателя выполнено в виде колпака, в который ввинчена втулка с торцевыми выступами и прорезями, соответствующими шлицам нижней ступени выступа башмака, и имеющая кольцевые канавки с вмонтированными в них стопорными элементами в виде разрезных пружинных колец, выполненных с возможностью взаимодействия с кольцевыми канавками верхней ступени выступа башмака при отсоединении его от перекрывателя.
Недостатком этого устройства является невозможность перекрытия двух и более зон осложнения бурения, например водопроявляющих и поглощающих горизонтов, за одну спускоподъемную операцию, так как бесконечное наращивание труб перекрывателя экономически нецелесообразно или невозможно из условий проходимости его в скважинах, особенно наклонно направленных и искривленных, что вынуждает устанавливать последовательно несколько перекрывателей, а это в свою очередь приводит к росту затрат на их установку. Кроме того, размещение шарового обратного клапана над перекрывателем может привести к неполному его заполнению скважинной жидкостью и, как следствие, смятию перекрывателя от воздействия внешнего давления.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является «Устройство для перекрытия зоны осложнения бурения в скважине» (авт. свид. СССР №1712581, МПК Е21В 29/10, 33/13, 1992 г.), включающее перекрыватель из профильных труб с цилиндрическими участками по концам, на нижнем из которых размещен башмак с обратным клапаном и элементом для отсоединения его от перекрывателя, и расширители, нижний из которых соединен с верхним концом перекрывателя и имеет приспособление для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака, узел соединения расширителей с колонной бурильных труб.
Недостатком этого устройства, как и в первом случае, является ограниченность его функциональных возможностей. Так, в случае перекрытия двух и более зон осложнения бурения (или горизонтов) в скважине необходимо устанавливать последовательно несколько перекрывателей, что в свою очередь приводит к росту затрат на их установку. Кроме того, в известном устройстве башмак при отсоединении от перекрывателя падает на забой скважины, что создает дополнительные трудности, связанные с его последующим разбуриванием.
Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет одновременного перекрытия нескольких зон осложнения бурения, а также снижение материальных затрат за счет уменьшения количества спускоподъемных операций при строительстве скважин.
Техническая задача решается устройством для перекрытия зон осложнения бурения в скважине, включающим перекрыватель из секций профильных труб с цилиндрическими участками на концах, нижний из которых оборудован башмаком с обратным клапаном, а верхний - основным расширителем с якорным узлом для герметичного соединения с верхним концом перекрывателя, причем каждая из нижних секций профильных труб сверху снабжена промежуточным расширителем с якорным узлом для соединения с верхним концом секции, а каждая верхняя из секций - снизу соединительным башмаком, причем все башмаки оборудованы резьбой для соединения с соответствующей секцией профильных труб, а сверху - ловителем, при этом каждый расширитель снизу снабжен ловильной головкой под ловитель соответствующего башмака для взаимной фиксации при взаимодействии, а промежуточные расширители сверху - соединительным узлом, телескопически соединенным с располагаемым выше соединительным башмаком с возможностью ограниченного продольного перемещения и передачи крутящего момента, причем длина соединительного узла выбрана из скважинных условий.
На фиг.1 показано устройство для перекрытия зон осложнения бурения в скважине в транспортном положении (разрез); на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (увеличено); на фиг.3 - устройство после перекрытия зоны осложнения бурения в скважине.
Устройство для перекрытия зон осложнения бурения в скважине содержит перекрыватель 1 (фиг.1), скомпонованный из верхних 2 и нижних 3 секций профильных труб 4 с цилиндрическими участками 5 на концах секций 2 и 3. Нижний цилиндрический участок 5 нижней секции 3 перекрывателя 1 оборудован нижним башмаком 6 с обратным клапаном 7, а верхний цилиндрический участок 5 верхней секции 2 перекрывателя 1 оснащен основным расширителем 8 с якорным узлом в виде правой сквозной резьбы 9 для герметичного (благодаря, например, манжете 10) соединения с верхней секцией 2 перекрывателя 1.
При этом каждая из нижних секций 3 профильных труб 4 сверху снабжена промежуточным расширителем 11 с якорным узлом в виде наружной кольцевой выборки 12, взаимодействующей с внутренним кольцевым выступом 13 верхнего цилиндрического участка 5 секции 3 для герметичного, за счет манжеты 14, соединения с верхним концом секции 3 и удержания ее на весу, а каждая из верхних секций 2 снабжена снизу соединительным башмаком 15.
Причем соединительные 15 и нижний 6 башмаки оборудованы резьбами 16 для соединения с нижними цилиндрическими участками 5 соответствующих секций 2 и 3 профильных труб 4, а сверху - ловителями в виде муфтовой резьбы 17. При этом основной 8 и промежуточные 11 расширители снизу снабжены ловильными головками в виде ниппельной резьбы 18 под муфтовую резьбу 17 ловителей соответствующих башмаков 15 и 6 для взаимной фиксации при взаимодействии.
Промежуточные расширители 11 каждой из нижних секций 3 профильных труб 4 соединены через соединительные узлы в виде бурильных труб 19 с располагаемыми выше соединительными башмаками 15 верхних секций 2 профильных труб 4. При этом соединительные узлы 19 оснащены телескопическим устройством 20, которое имеет возможность ограниченного осевого перемещения и передачи крутящего момента благодаря, например, цилиндру 21 (фиг.2) с внутренней многогранной поверхностью 22 и размещенному в нем штоку 23 с соответствующей поверхности 22 наружной многогранной поверхностью 24. Причем длина каждого соединительного узла 19 (фиг.1) выбрана из скважинных условий.
Работает устройство следующим образом.
В предварительно расширенные интервалы зон осложнения бурения на колонне бурильных труб 25 спускают устройство с перекрывателем 1, состоящим из верхних 2 и нижних 3 секций профильных труб 4, соединенных между собой соединительными узлами 19. При этом каждую из секций 2 и 3 благодаря рассчитанной заранее длине соединительных узлов 19 размещают напротив соответствующих интервалов зон осложнений бурения. Телескопические устройства 20 соединительных узлов 19 при этом под действием силы тяжести нижних секций 3 профильных труб 4 максимально «раскрыты», т.е. штоки 23 выдвинуты из цилиндров 21.
Через обратный клапан 7 нижнего башмака 6 внутренняя полость перекрывателя 1 заполняется скважинной жидкостью. После этого секции 2 и 3 профильных труб 4 с помощью бурового насоса (на фиг. не показан) через колонну бурильных труб 25 и внутренние проходные каналы 26 расширителей 8 и 11, соединительных башмаков 15, соединительных узлов 19 и телескопических устройств 20 выправляют гидравлическим давлением, под действием которого профильные трубы 4, расширяясь, прижимаются к стенкам скважины 27 (фиг.3).
Далее вращением колонны бурильных труб 25 вправо вывинчивают основной расширитель 8 из резьбы 9 (фиг.1) верхней секции 2 перекрывателя 1 и, создавая нагрузку, развальцовывают цилиндрические участки 5 верхней секции 2, а также недожимы, оставшиеся после расширения гидравлическим давлением профильных труб 4 (фиг.3) верхней секции 2, до плотного прижатия стенок труб 4 к стенкам скважины 27. Герметизирующие средства 28 (фиг.1, 3) усиливают надежность перекрытия зоны осложнения бурения скважины. По достижении верхним расширителем 8 соединительного башмака 15 его ниппельная резьба 18 навинчивается до упора на муфтовую резьбу 17 соединительного башмака 15, который при дальнейшем вращении расширителя 8 вывинчивается из резьбы 16 (фиг.1) нижнего цилиндрического участка 5 верхней секции 2 перекрывателя 1.
При этом крутящий момент передается также на соединительный узел 19 и, благодаря взаимодействующим друг с другом поверхностям многогранников 22 (фиг.2) и 24 цилиндра 21 и штока 23 телескопического устройства 20 (фиг.3), на промежуточный расширитель 11 нижней секции 3 профильных труб 4. При этом телескопическое устройство 20 является также компенсатором резьбы и при вывинчивании соединительного башмака 15 из нижнего цилиндрического участка 5 (фиг.1) верхней секции 2 за счет продольного перемещения вниз цилиндра 21 (фиг.2) по штоку 23 облегчает процесс вывинчивания.
Одновременно с этим до срабатывания (выбирания свободного хода) телескопического устройства 20 (фиг.1) промежуточный расширитель 11, свободно вращаясь своей наружной кольцевой выборкой 12 в кольцевом внутреннем выступе 13 верхнего цилиндрического участка 5 нижней секции 3, не препятствует процессу вывинчивания соединительного башмака 15 из нижнего цилиндрического участка 5 верхней секции 2.
После срабатывания телескопического устройства 20 нагрузка на колонну бурильных труб 25 возрастает. Это служит сигналом для натяжки ее вверх с целью освобождения промежуточного расширителя 11 из якорного устройства за счет раздачи внутреннего кольцевого выступа 13 верхнего цилиндрического участка 5 нижней секции 3 конусной поверхностью 29 кольцевой выборки 12 расширителя 11.
При дальнейшем вращении колонны бурильных труб 25 работает промежуточный расширитель 11, которым развальцовывают цилиндрические участки 5 и профильные трубы 4 (фиг.1, 3) нижней секции 3 до плотного, благодаря герметизирующим средствам 28, прижатия их к стенкам скважины 27. По достижении промежуточным расширителем 11 нижнего башмака 6 его ниппельная резьба 18 навинчивается до упора на муфтовую резьбу 17 нижнего башмака 6, который при дальнейшем вращении расширителя 11 вывинчивается из резьбы 16 (фиг.1) нижнего цилиндрического участка 5 нижней секции 3 перекрывателя 1 и освобождается вместе с расширителем 11. В случае установки в скважине 27 перекрывателя 1 с двумя и более нижними секциями 3 профильных труб 4 процесс установки секций идентичен описанному выше.
Далее скважину испытывают с целью определения качества изоляции зон осложнения бурения и поднимают из нее расширители 8 (фиг.3) и 11 вместе с башмаками 15 и 6, соединительный узел 19 и телескопическое устройство 20.
Изобретение позволяет расширить технологические возможности устройства при использовании его в сложных скважинах, требующих одновременного перекрытия нескольких зон осложнений бурения, например зон поглощения и зон водопроявления, а также снизить материальные затраты на строительство скважин за счет установки двух и более секций перекрывателя за одну спускоподъемную операцию.