способ ремонта обсадных колонн в скважинах

Формула изобретения

Способ ремонта обсадных колонн в скважинах профильными перекрывателями с цилиндрическими участками, включающий спуск перекрывателя в зону нарушения герметичности колонны с использованием установочной головки, расширение профильных участков перекрывателя созданием в нем гидравлического давления, раздачу цилиндрических и калибровку профильных участков с помощью дорна, отличающийся тем, что на концевых цилиндрических участках перекрывателя выполняют выступающие внутрь их сужения, а на установочной головке и дорне - ответные сужениям наружные выступы, на которых устанавливают перекрыватель и дорн соответственно, а изоляцию участка с нарушенной герметичностью, расположенного выше нижней профильной трубы перекрывателя, осуществляют трубами меньшего диаметрального размера на величину, обеспечивающую возможность осевого перемещения их в обсадной колонне после гидравлического расширения перекрывателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин, в частности к технологии изоляции зон осложнений бурения и нарушений герметичности обсадных колонн.

Известен способ ремонта обсадных колонн в скважинах путем установки в зонах нарушения герметичности металлических пластырей, расширяемых дорном, перемещаемым гидродомкратом (патент РФ №2010945, МПК Е21В 29/00, опубл. 15.04.94, бюл. №7).

Недостатком известного способа является следующее:

- при длине несколько сот метров сборка и спуск в скважину гофрированной трубы 20 (фиг.1) совместно с центральным штоком 17 практически невозможна из-за сложности соединения на сварке гофрированных труб с одновременной сборкой центрального штока 17;

- ненадежное крепление нижнего якоря, который образуется при первом шаге дорнирования всего на длину хода поршней гидродомкрата, т.к. гофрированная труба в этом месте не может прижаться к обсадной колонне с достаточным натягом из-за остаточной упругой деформации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ ремонта обсадных колонн в скважинах профильными перекрывателями с цилиндрическими участками, включающий спуск перекрывателя в зону нарушения герметичности колонны с использованием установочной головки, расширение профильных участков перекрывателя созданием в нем гидравлического давления, раздачу цилиндрических и калибровку профильных участков с помощью дорна (авт. св-во СССР №976020, МПК Е21В 29/10, опубл. 23.11.82, бюл. №43).

Основными недостатками этого способа являются низкие качество и надежность ремонта обсадных колонн, особенно, когда интервал нарушения герметичности достигает нескольких сотен метров. Это является следствием того, что при расширении профильных труб гидравлическим давлением происходит заякоривание перекрывателя в колонне обсадных труб выше и ниже интервала нарушения, и при дальнейшей раздаче профильных и цилиндрических участков, в том числе резьбовых соединений, происходит укорачивание средней части перекрывателя от 5 до 10 процентов (в зависимости от степени раздачи), поскольку профильные, резьбовые и цилиндрические участки при гидравлическом расширении профильных труб остаются неприжатыми к стенкам обсадной колонны из-за коррозионного разрушения ее стенок. Вследствие этого создаются значительные растягивающие усилия, нарушающие герметичность резьбовых соединений.

Задача изобретения - повышение качества и надежности ремонта обсадных колонн с нарушениями герметичности большой протяженности, в том числе в наклонных и горизонтальных скважинах.

Это достигается тем, что в описываемом способе ремонта обсадных колонн в скважинах профильными перекрывателями с цилиндрическими участками, включающем спуск перекрывателя в зону нарушения герметичности колонны с использованием установочной головки, расширение профильных участков перекрывателя созданием в нем гидравлического давления, раздачу цилиндрических и калибровку профильных участков с помощью дорна, согласно изобретению на концевых цилиндрических участках перекрывателя выполняют выступающие внутрь их сужения, а на установочной головке и дорне - ответные сужениям наружные выступы, на которых устанавливают перекрыватель и дорн соответственно, а изоляцию участка с нарушенной герметичностью, расположенного выше нижней профильной трубы перекрывателя, осуществляют трубами меньшего диаметрального размера на величину, обеспечивающую возможность осевого перемещения их в обсадной колонне после гидравлического расширения перекрывателя.

Это позволяет предотвратить разрушение резьбовых соединений перекрывателя при расширении профильных труб гидравлическим давлением и раздаче соединений дорнированием, благодаря обеспечению возможности соосного перемещения всего перекрывателя относительно обсадной колонны, кроме нижней профильной трубы большего диаметра, выполняющей функцию якоря. При этом на соединение воздействуют в основном радиальные напряжения, а растягивающие по оси практически сводятся к минимуму.

На фиг.1 показан профильный перекрыватель в компоновке с установочным оборудованием в исходном положении в скважине; на фиг.2 - то же, после расширения перекрывателя гидравлическим давлением; на фиг.3 - процесс дорнирования цилиндрических и калибрования профильных участков перекрывателя; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.3.

Осуществление способа показано в варианте использования в качестве силового привода гидродомкрата 1, а в качестве пуансона - двухступенчатого дорна 2 (фиг.1 и 2). Перед спуском перекрывателя в скважину на его цилиндрических концах 3 и 4 выполняют выступающие внутрь их сужения 5 и 6, а на установочной головке 7 и дорне 2 - ответные сужениям 5 и 6 наружные выступы 8 и 9 соответственно. Перекрыватель сужением 5 подвешивают на наружном выступе 8 установочной головки 7, а дорн выступом 9 - на сужении 6 нижнего цилиндрического участка перекрывателя. Компонуют перекрыватель так, что его нижняя концевая профильная труба 10 (фиг.1) имеет обычные диаметральные размеры «D», когда перекрыватель устанавливают впотай в расширенную зону скважины или в плотный натяг при ремонте обсадных колонн, а наружный диаметр «D₁» всех остальных вышележащих профильных труб 11 меньше на величину, обеспечивающую возможность осевого перемещения их относительно стенок обсадной колонны после гидравлического расширения перекрывателя, а также в процессе дорнирования нижней профильной трубы 10, цилиндрических участков 12 и калибрования профильных труб 11 меньшего диаметра. К установочной головке 7 присоединяют гидродомкрат с якорем 13, и на бурильных трубах 14 компоновку спускают в зону нарушения герметичности обсадной колонны 15 скважины 16.

Далее в системе бурильных труб 14, гидродомкрате 1 и перекрывателе (10, 11, 12) закачкой промывочной жидкости создают давление, под действием которого срабатывает якорь 13, расширяются профильные трубы 10 до прижатия их стенок к стенкам обсадной колонны 15 (фиг.5), а также трубы меньшего диаметра 11 (фиг.4) - до образования минимального зазора 17 между их выпрямленной поверхностью и внутренней стенкой обсадной колонны 15. При дальнейшем увеличении давления шток 18 гидродомкрата 1 с поршнями 19 перемещается вверх. При этом связанная со штоком 18 установочная головка 7 своим наружным выступом 8 раздает сужение 5 верхнего цилиндрического участка 3 перекрывателя (фиг.2).

Затем давление сбрасывают. Якорь 13 выходит из зацепления с обсадной колонной 15, и колонну бурильных труб 14 с гидродомкратом 1 и установочной головкой 7 опускают вниз. По достижении установочной головкой 7 дорна 2 ее конец 20 входит в зацепление с цангой 21, закрепленной в верхнем конце дорна. Далее приподнимают колонну бурильных труб 14, чтобы создать предварительное натяжение дорну 2, и вновь в системе создают давление, под действием которого якорь 13 входит в зацепление со стенками расширенных гидравлическим давлением профильных труб. Одновременно с этим поршни 19 гидродомкрата 1 со штоком 18, установочной головкой 7 и дорном 2 перемещаются вверх на длину хода поршней 19 гидродомкрата 1. При этом двухступенчатый дорн 2, рабочие элементы которого диаметрально уменьшаются в сторону перекрывателя, расширяет сужение 6 выступом 22 (фиг.1, 2) и, перемещаясь далее внутри перекрывателя, раздает его пакерующие элементы 24 и цилиндрические участки до плотного прижатия к стенкам обсадной колонны 15. Затем сбрасывают давление, приподнимают бурильные трубы 14, чтобы зарядить гидродомкрат, и вновь создают давление. При этом дорн 2, перемещаясь вверх, раздает следующий участок перекрывателя на длину хода поршней 19 гидродомкрата 1. При этом недовыпрямленные гофры 23 (фиг.5) гидравлическим давлением полностью выравниваются (фиг.6), а профильные трубы 11 уменьшенного диаметра лишь калибруются. Верхний же цилиндрический конец 3 перекрывателя и пакерующий элемент 24 плотно прижимают к стенке обсадной колонны, чем достигается ее полная герметизация.

Таким образом, создавая и сбрасывая гидравлическое давление и приподнимая бурильные трубы, устанавливают перекрыватель.

Изобретение позволяет за счет обеспечения свободного скольжения основной части перекрывателя относительно обсадной колонны при его установке предотвратить разрушение резьбовых соединений, благодаря чему повышается качество и надежность ремонта обсадных колонн профильными перекрывателями.

Данный способ может также применяться и при изоляции зон осложнения бурения скважин.