СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ НАРУШЕНИЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ
SEALING METHOD FOR PRODUCTION STRING DISORDERS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации и ремонту скважин, и может использоваться для герметизации нарушений эксплуатационной колонны и обводненных пластов в добывающих и нагнетательных скважинах с помощью извлекаемого резьбового пластыря.
Известен способ ремонта скважины (аналог) (1), патент на изобретение №: 2494222, дата публикации 27.09.2013, начало действия патента 17.10.2012.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при ремонте скважины с нарушениями обсадной колонны. При осуществлении способа ведут спуск в интервал ремонта пластыря и якоря, посадку якоря, расширение стенок пластыря до их прижатия к стенкам скважины. Работы проводят в скважине с не менее чем 6-дюймовой изношенной эксплуатационной колонной, пластырем перекрывают интервал перфорации эксплуатационной колонны не менее чем на 2 м с каждой стороны. Работы с пластырем проводят в среде водного раствора поверхностно-активного вещества. Спускают в скважину новую эксплуатационную колону, цементируют межтрубное пространство между старой и новой эксплуатационной колонной, перфорируют в интервале продуктивного пласта новую эксплуатационную колонну, цементное кольцо между пластырем и новой эксплуатационной колонной, пластырь и старую эксплуатационную колонну. Повышается надежность герметизации. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при ремонте скважины с нарушениями обсадной колонны. Недостатками данного способа являются необходимость цементации и невозможность извлечения пластыря.
Известен способ герметизации эксплуатационной колонны скважины (аналог) (2), патент РФ №2363832, опубликовано 10.08.2003, который включает спуск пластыря в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнениями по концам и якорем в виде продольно-гофрированного патрубка, создание избыточного давления внутри пластыря до расправления гофр якоря и плотного прижатия их к стенкам скважины, придание вращения посадочному инструменту с расширяющей оправкой до плотного и герметичного прижатия стенок пластыря. Спуск пластыря производят на колонне труб, оснащенных снизу полой пробкой и расположенным ниже посадочным инструментом с расширяющей оправкой в виде вальцующей головки с изменяемым вылетом роликов. Пробку перед спуском присоединяют с герметичным перекрытием по периметру к верхнему концу пластыря, нижний конец которого перекрывают герметично башмаком.
После установки якоря пробку отсоединяют от пластыря и извлекают из него вместе с посадочным инструментом. Посадочному инструменту при расширении придают дополнительное осевое перемещение вниз с разгерметизацией нижнего конца пластыря в конце расширения.
Недостатком способа является малая надежность герметизации стенок скважины, особенно при наличии изношенной эксплуатационной колонны и невозможность извлечения пластыря.
Известен способ герметизации обсадной колонны скважины (аналог) (3), патент РФ №2353752, опубликовано 27.04.2009, который включает спуск в интервал установки скважины пластыря, изготовленного в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями по концам и якорем, расположенным внизу и выполненным в виде продольно- гофрированного патрубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины в интервале установки, создание избыточного давления внутри пластыря до расправления гофр якоря и плотного их прижатия к стенкам скважины, придание вращения посадочному инструменту с расширяющей оправкой, которая расширяет стенки пластыря до плотного и герметичного их прижатия к стенкам скважины, после чего посадочный инструмент и расширяющую оправку извлекают на поверхность. Спуск пластыря производят на колонне труб, оснащенных снизу полой пробкой, присоединенной с герметичным перекрытием по периметру к верхнему концу пластыря, нижний конец которого перекрыт герметично башмаком, после установки якоря пробку отсоединяют от пластыря и извлекают из скважины. Перед расширением спускают посадочный инструмент с расширяющей оправкой, выполненной в виде вальцующей головки с изменяемым вылетом роликов. Посадочному инструменту при расширении придают дополнительное осевое перемещение вниз с разгерметизацией нижнего конца пластыря. Повышается надежность, достигается упрощение и удешевление способа.
Недостатком способа является малая надежность герметизации стенок скважины, особенно при наличии изношенной эксплуатационной колонны и невозможность извлечения пластыря.
Известно устройство для герметизации обсадной колонны (прототип) (4), RU 2465435, E21B 29/10 - восстановление обсадных труб, например выпрямление. Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации и ремонту скважин. Устройство включает трубу с возможностью сборки из отдельных секций с присоединенными к ней суженными верхним и нижним наконечниками, внутри которых размещены верхний и нижний расширяющие пуансоны, взаимодействующие с гидравлическим посадочным инструментом, а снаружи эластичные уплотнения. Посадочный инструмент выполнен с возможностью прохода через трубу и расширенные наконечники и взаимодействует цилиндром с нижним пуансоном. Полый шток посадочного инструмента соединен с колонной технологических труб через полую штангу, проходящую внутри устройства, на которой с возможностью ограниченного перемещения установлен нижний захват, взаимодействующий с трубой выше нижнего наконечника, и жестко закреплен на определенном расстоянии выше посадочного инструмента верхний захват, выполненный наружным габаритом меньше осевого канала верхнего пуансона. На верхний торец верхнего наконечника установлен и закреплен с возможностью срыва вверх заданной нагрузкой упор. Расширяются технологические возможности, повышается надежность.
Недостатками являются неразборная конструкция, ограничение по длине, ненадежность сварных соединений, необходимость огневых работ на опасных производственных объектах, коррозия сварных швов при эксплуатации. При установке устройства расширяется вначале нижний наконечник, при этом упор идет на верхний наконечник и вся конструкция пластыря деформируется и остается под напряжением.
Технической задачей, решаемой способом герметизации нарушений эксплуатационной колонны, является создание резьбовой (сборной) конструкции пластыря с поочередным расширением пакерующих элементов, начиная с верхнего, с применением механизма, который позволяет снять нагрузку с верхнего пакерующего элемента после его установки, при механической деформации нижнего пакерующего элемента извлекаемого резьбового пластыря с целью устранения срыва верхнего пакерующего элемента за счет уменьшения сдвигововой нагрузки на компоновку.
Эта задача решается предлагаемым способом герметизации нарушений эксплуатационной колонны, при котором в извлекаемом резьбовом (сборном) пластыре производят раздельную установку пакерующих элементов, на которых устанавливают уплотнительные манжеты, путем поочередного расширения пакерующих элементов, начиная с верхнего, в результате двух спуско-подъемных операций с поочередным применением двух гидравлических посадочных инструментов.
Сущность изобретения заключается в том, что способ герметизации нарушений эксплуатационной колонны реализуют тем, что в извлекаемом резьбовом (сборном) пластыре производят раздельную установку пакерующих элементов, на которых устанавливают уплотнительные манжеты, путем поочередного расширения пакерующих элементов, начиная с верхнего, что исключает остаточное напряжение конструкции извлекаемого резьбового пластыря после его установки, в результате двух спуско-подъемных операций с поочередным применением двух гидравлических посадочных инструментов. При первой спуско-подъемной операции первым гидравлическим посадочным инструментом при помощи конусного дорна путем расширения выполняют установку верхнего пакерующего элемента. За счет нагнетания жидкости в посадочном инструменте создается избыточное давление, которое приводит в действие штока гидравлического посадочного инструмента, штока гидравлического посадочного инструмента вместе с конусным дорном движутся вверх при этом происходит дорнирование пакерующего элемента с контролем по манометру на устье скважины до срабатывания сигнала - падение давления. При этом уплотнительная манжета обеспечивает герметичность устройства и фиксацию извлекаемого резьбового пластыря относительно эксплуатационной колонны. Далее производят подъем первого гидравлического посадочного инструмента с конусным дорном. При второй спуско-подъемной операции второй гидравлический посадочный инструмент с ловителем (скважинной внутренней труболовкой) проходит через расширенное отверстие верхнего пакерующего элемента, при этом ловитель (скважинная внутренняя труболовка) заходит в ловильный патрубок нижнего пакерующего элемента, а второй гидравлический посадочный инструмент упирается в складывающееся кольцо, часть которого выполнена в виде сегментов, имеющее свободный ход, установленное в седле адаптера, который выполнен сборным из двух частей. В свою очередь при нагрузке складывающееся кольцо упирается в фаску седла в нижней части адаптера, имеющей меньший внутренний диаметр относительно верхней, что обеспечивает надежный упор посадочному инструменту. После расширения нижнего пакерующего элемента при помощи конусного дорна, за счет нагнетания жидкости во втором гидравлическом посадочном инструменте создается избыточное давление, которое приводит в действие штока гидравлического посадочного инструмента. Штока гидравлического посадочного инструмента вместе с конусным дорном и ловильным патрубком движутся вверх, при этом происходит дорнирование нижнего пакерующего элемента с контролем по манометру на устье скважины до срабатывания сигнала - падение давления, а уплотнительная манжета обеспечивает герметичность устройства и фиксацию извлекаемого резьбового пластыря относительно эксплуатационной колонны. Затем посадочный инструмент с конусным дорном и ловильным патрубком поднимают из скважины. При подъеме конусный дорн толкает складывающееся кольцо, которое упираясь в бортик посадочного седла начинает раскрываться, сегменты складывающегося кольца раскрываются и укладываются в часть седла, имеющего увеличенный диаметр, обеспечивающий прохождение конусного дорна. За счет применения адаптера со складывающимся кольцом снимается нагрузка с уже установленного верхнего пакера, что способствует свободному извлечению гидравлического посадочного инструмента с конусным дорном и ловильным патрубком вследствие приложения всей нагрузки на складывающееся кольцо. Обеспечивается равно-проходной канал извлекаемого резьбового пластыря, Конструкция пластыря позволяет перекрывать интервал до сотен метров в зависимости от несущих способностей пакерующих элементов. Сборка извлекаемого резьбового пластыря осуществлена при помощи резьбовых соединений.
На фиг. 1 показано устройство верхней части извлекаемого резьбового (сборного) пластыря, спущенное в интервал установки скважины, поясняющее сущность способа герметизации нарушений эксплуатационной колонны, позволяющего перекрывать интервал до сотен метров и способ установки верхнего пакерующего элемента. На фиг. 2 показано устройство нижней части извлекаемого резьбового (сборного) пластыря, поясняющее способ установки нижнего пакерующего элемента. На фиг. 3 показано устройство адаптера со складывающимся кольцом. На фиг. 4 показана конструкция складывающегося кольца.
Извлекаемый резьбовой пластырь состоит из верхнего пакерующего элемента 17 (фиг. 1) с уплотнительными манжетами 14, конусным дорном 18, упором 20 с втулкой 22 и штоком 23 и нижнего пакерующего элемента 4 (фиг. 2) с уплотнительными манжетами 5, конусным дорном 3, нижним упором 1, центратором 25, адаптером, который выполнен сборным из двух частей, нижней 10 и верхней 13 с седлом 6, с установленным в нем складывающимся кольцом 11 из стали или сплавов, часть которого выполнена в виде сегментов, катушки-удлинителя 9 для подбора длины нижней части, ловильного патрубка 26. Верхняя и нижняя части извлекаемого резьбового пластыря соединены компоновкой труб 16 требуемой длины.
На фиг. 3 показано устройство адаптера, который выполнен сборным из двух частей, верхней 13 и нижней 10, нижняя часть выполнена с меньшим внутренним диаметром, со складывающимся кольцом 11 из стали или сплавов, часть которого выполнена в виде сегментов. Сборка извлекаемого резьбового пластыря осуществлена при помощи резьбовых соединений.
Способ герметизации нарушений эксплуатационной колонны реализуют следующим образом.
При первой спуско-подъемной операции первым гидравлическим посадочным инструментом 24 (фиг. 1) со штоками 21 и насадкой 19 на шток 21 при помощи конусного дорна 18 путем расширения выполняют установку верхнего пакерующего элемента 17. При этом уплотнительная манжета 14 обеспечивает герметичность и фиксацию извлекаемого резьбового пластыря относительно эксплуатационной колонны. Далее производят подъем первого гидравлического посадочного инструмента 24 с конусным дорном 18.
При второй спуско-подъемной операции второй гидравлический посадочный инструмент инструмент 15 (фиг. 2) с ловителем (скважинной внутренней труболовкой) 2 проходит через расширенное отверстие верхнего пакерующего элемента 17, при этом ловитель (скважинная внутренняя труболовка) 2 заходит в ловильный патрубок 26 нижнего пакерующего элемента 4, а гидравлический посадочный инструмент 15 упором 12 упирается в складывающееся кольцо 11 из стали или сплавов, часть которого выполнена в виде сегментов, имеющее свободный ход и препятствующее дальнейшему прохождению гидравлического посадочного инструмента при движении вниз, установленное в седле 6 нижней части 10 адаптера. В свою очередь, при нагрузке складывающееся кольцо 11 упирается в фаску 7 нижней части 10 адаптера, имеющей меньший диаметр относительно верхней, что обеспечивает надежный упор посадочному инструменту. После расширения нижнего пакерующего элемента 4 при помощи конусного дорна 3 и герметизации посредством уплотнительной манжеты 5 гидравлический посадочный инструмент 15 поднимают вместе с конусным дорном 3, центратором 25 и ловильным патрубком 26. При подъеме конусный дорн 3 толкает складывающееся кольцо 11, которое, упираясь в бортик посадочного седла 6, начинает раскрываться, сегменты складывающегося кольца 11 раскрываются и укладываются в часть седла 6, имеющего увеличенный диаметр, увеличивая проходной диаметр, обеспечивающий прохождение конусного дорна 3.
Новым является то, что за счет применения адаптера со складывающимся кольцом снимается нагрузка с уже установленного верхнего пакерующего элемента, что способствует свободному извлечению гидравлического посадочного инструмента с конусным дорном и ловильным патрубком вследствие приложения всей нагрузки на складывающееся кольцо. Сборка извлекаемого резьбового пластыря осуществлена при помощи резьбовых соединений. Обеспечивается равно-проходной канал извлекаемого резьбового пластыря, его конструкция позволяет перекрывать интервал до сотен метров в зависимости от несущих способностей пакерующих элементов.
Технологический и технический результаты при использовании способа достигаются за счет ускорения монтажа извлекаемого резьбового пластыря ввиду сборки его при помощи резьбовых соединений, ровного проходного канала, простоты конструкции, установки с применением стандартных гидравлических посадочных инструментов и надежности установки пакерующих элементов, исключения остаточного напряжения конструкции извлекаемого резьбового пластыря после его установки, в отсутствии сварных соединений, коррозии сварных швов при эксплуатации, исключения огневых работ на опасных производственных объектах.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения монтажа, продления срока эксплуатации