устройство для ремонта эксплуатационной колонны цементированием

Формула изобретения

Устройство для ремонта эксплуатационной колонны цементированием, включающее полый корпус и установленный на нем центрирующий элемент, отличающееся тем, что оно снабжено шаровым клапаном, помещенным в нижней части корпуса, и помещенным в верхней части корпуса цилиндром с поршнем, последний из которых выполнен с каналом, связан с цилиндром срезными штифтами и образуют с ним камеру, гидравлически связанную с полостью корпуса, а центрирующий элемент выполнен в виде двух упругих фонарей, разделенных между собой цилиндрической перемычкой, при этом верхний конец центрирующего элемента связан резьбовым соединением с цилиндром, а нижний конец центрирующего элемента выполнен с башмаком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а именно к вторичному цементированию эксплуатационных колонн с целью охраны недр, например, когда при первичном цементировании верхний разрез, вскрытый скважиной, остался неизолированный или ремонт эксплуатационных колонн паронагнетательных скважин при их обрыве, в результате чего оборванные концы смещаются и располагаются эксцентрично.

Известно устройство для цементирования эксплуатационной колонны в процессе ее эксплуатации (журнал "Нефтепромысловое дело", N 12, 1979, М. ВНИИОЭНГ, с. 25 26), содержащее спускаемый на колонне труб к месту цементирования наружный центратор, представляющий из себя патрубок с уширенным концом.

Применение указанного устройства требует для цементирования больших затрат труда и времени, связанных со срезанием эксплуатационной колонны и подъемом на поверхность колонны обсадных труб, повторный спуск поднятой части с центратором и соединение с оставшейся частью.

Известно также устройство для ремонта эксплуатационной колонны цементированием, содержащее корпус и центрирующий элемент (а.с. N 1717791, кл. Е 21 В 33/13).

Указанное устройство наиболее близко к пpедлагаемому и может служить в качестве прототипа.

Недостатком его является то, что при дорнировании центрирующего элемента, выполненного в виде гофрированного патрубка, возникает опасность его плотного прилегания к стенкам эксплуатационной колонны по всей длине, в результате создается ситуация: или не отвинчивается незацементированная часть эксплуатационной колонны и нет возможности осуществить ее подъем для производства цементирования через образовавшийся зазор, или отвинчивание произойдет на высоте длины одной трубы эксплуатационной колонны. В последнем случае установка центрирующего элемента теряет смысл, он не может выполнять в данном случае роль центратора.

Кроме того, сложна технология ремонта, требующая использования специального оборудования (дорнирующее устройство, оборудование для профилирования применяемого в качестве центратора патрубка) и установка в скважине центрирующего патрубка требует проведения дополнительных спуско-подъемных операций.

Низка также вероятноть цементирования оборванных труб обсадной колонны, поскольку спуск и установка центратора на необходимой глубине фиксируется только длиной спущенных насосно-компрессорных труб.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается описываемым устройством, содержащим полый корпус и установленный на нем центрирующий элемент.

Новым является то, что оно снабжено шаровым клапаном, помещенным в нижней части корпуса, и помещенными в верхней части корпуса цилиндром с поршнем, последний из которых выполнен с каналом, связан с цилиндром срезными штифтами и образует с ним камеру, гидравлически связанную с полостью корпуса, а центрирующий элемент выполнен в виде двух упругих фонарей, разделенных между собой цилиндрической перемычкой, при этом верхний конец центрирующего элемента связан резьбовым соединением с цилиндром, а нижний конец центрирующего элемента выполнен с башмаком.

Указанные отличительные признаки устройства считаем существенными, поскольку они не являются идентичными и эквивалентными в сравнении со сходными признаками известных устройств и позволяет получить новый положительный эффект, не свойственный известным конструкциям.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для ремонта эксплуатационной колонны цементированием, спущенного в скважину, частичный продольный разрез; на фиг.2 центрирующий элемент, установленный в ремонтируемом участке эксплуатационной колонны, после извлечения корпуса с поршнем и шаровым клапаном и после цементирования, частичный продольный разрез; на фиг.3 - скважина после разбуривания центрирующего элемента и установки латки в ремонтируемом интервале, в разрезе.

Устройство содержит полый корпус 1, в нижней части которого помещен шаровой клапан 2, а в его верхней части цилиндр 3 с поршнем 4, соединенные между собой на срезных штифтах 5, и центрирующий элемент, выполненный в виде двух фонарей 6 и 7, верхний и нижний соответственно, разделенные между собой цилиндрической перемычкой 8. Верхний конец фонаря 6 на резьбе связан с цилиндром 4, а нижний конец фонаря выполнен с направляющим башмаком 9. Цилиндр 3 и поршень 4 образуют герметичную камеру 10, гидравлически связанную с полостью корпуса 1 через канал 11, выполненный в теле поршня 4.

Верхний конец поршня оканчивается присоединительной резьбой 12, а нижний конец соединен на резьбе с корпусом. Центрирующие фонари 6 и 7, цилиндр 3 и башмак 9 изготавливаются из легкоразбуриваемого материала.

Работа устройства заключается в следующем.

Сначала геофизическими средствами определяют место обрыва и расстояние между концами 13 и 14 оборванной трубы 15 эксплуатационной колонны и спуском печати определяют эксцентричность расположения торцов 13 и 14 оборванной трубы. Далее место обрыва обрабатывают последовательным спуском конусных фаз ФКК, после чего ниже места обрыва устанавливают цементный мост (не изображен), не допуская при этом попадания цементного раствора в зазор оборванной части трубы.

После определения приемистости в место нарушения эксплуатационной колонны устройство спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах 16 (НКТ), присоединив его через переводник 17 и муфту 18 так, чтобы перемычка 8 центрирующего элемента оказалась между оборванными концами 13 и 14 трубы 15. При установке его в месте обрыва создается нагрузка, величина которой не превышает усилие, возникавшее при прохождении фрезы ФКК максимального диаметра, совмещение концов 13 и 14 трубы обеспечивается при этом за счет упругих сил центрирующих ребер фонарей 6 и 7.

При необходимости после этого проводят геофизические исследования ниже места обрыва трубы 15, после чего сбрасывают шар 2, приподнимают на 0,1.0,2 м колонну НКТ, и цементировочным агрегатом внутри НКТ создают давление нагнетанием жидкости до величины срезания штифтов 5; при срезании последних давление резко снижается, что регистрируется на устье скважины манометром. После чего корпус с поршнем и шаровым клапаном поднимают и, затем, расположив нижний конец колонны НКТ на 10.15 м выше центрирующих фонарей и предварительно загерметезировав пространство между НКТ и эксплуатационной колонной на устье, в интервал нарушения эксплуатационной колонны нагнетают тампонажный раствор 19. Последний, проходя межреберные зазоры фонарей 6 и 7 и зазор между оборванными концами 13 и 14 эксплуатационной колонны 15, попадает в заколонное пространство и заполняет его. После окончания цементирования избыток тампонажного раствора вымывают из скважины обратной промывкой и затем скважину оставляют под давлением на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ).

После ОЗЦ определяют наличие цемента выше места нарушения (обрыва), при отсутствии его нагнетание тампонажного раствора повторяют.

Затем цементный стакан и центрирующие фонари с цилиндром и башмаком разбуривают и в интервале нарушения (обрыва) эксплуатационной колонны 15 устанавливают латку 20 из профилированной стальной трубы. Герметичность эксплуатационной колонны после ремонта определяется опрессовкой. На этом ремонт эксплуатационной колонны завершается и после разбуривания цементного моста скважину вводят в эксплуатацию.

Технико-экономические преимущества предложения заключаются в следующем.

Использование устройства позволяет ликвидировать аварии в скважине, связанные с обрывом труб эксплуатационной колонны, например в паронагнетательных скважинах. Основная часть устройства корпус, поршень с уплотнительными кольцами, шаровой клапан многократного использования. Обеспечивается, благодаря центрированию оборванных концов эксплуатационной колонны, качественное цементирование и надежная герметизация ремонтируемого участка, проходимость по стволу скважины глубинного эксплуатационного оборудования.