способ разрушения участка трубы в скважине и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ разрушения участка трубы в скважине, включающий подачу на стенку разрушаемой трубы электролита и по кабелю к устройству электрического тока для создания процесса электрохимического анодного растворения участка трубы, отличающийся тем, что подачу электролита осуществляют его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через кольцевое пространство между корпусом и трубчатым кожухом и далее в электрохимическую ячейку - активную зону, при этом параметры процесса поддерживают в следующих пределах: температуру электролита от 0 до +200°С, давление электролита от 0,1 до 40 МПа, при этом используют импульсный электрический ток при напряжении от 0,1 до 1000 В, а прокачку электролита прекращают при фиксировании прекращения протекания электрического тока, которое прекращается автоматически после полного разрушения участка трубы.

2. Устройство для разрушения участка трубы в скважине, включающее компоновку в виде трубчатого кожуха с размещенным внутри него корпусом и отверстием для выхода электролита, уплотнительные манжеты, анод и кольцевой катод, отличающееся тем, что оно снабжено шиной и центраторами, трубчатый кожух имеет соединительную муфту для крепления к колонне насосно-компрессорных труб, корпус выполнен герметичным, не менее чем двухсекционным и размещен на центровочных втулках, внутри корпуса расположены преобразователь тока и трансформатор, при этом корпус снабжен герметичным вводом кабеля питания, герметичными выводами на кольцевой катод, который расположен на кожухе и изолирован от него, и на анод, причем длина катода определена длиной разрушаемого участка трубы, вывод на анод проходит через шину на центраторы, выполняющие одновременно функцию контактов с трубой, секции корпуса снабжены уплотнителями, например, лабиринтного типа, уплотнительные манжеты устройства выполнены в виде чашеобразных эластичных манжет, расположенных чашками вверх выше и ниже разрушаемого участка трубы для образования с кольцевым катодом и внутренней стенкой трубы электрохимической ячейки – активной зоны, сообщенной через отверстие для выхода электролита с кольцевым пространством между корпусом и кожухом для организации прокачки электролита, подаваемого с поверхности через колонну насосно-компрессорных труб.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кабель закреплен на колонне насосно-компрессорных труб.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для разрушения участка трубы в скважине при проведении капитального ремонта скважин.

Известен способ разрушения участка трубы в скважине, включающий образование на внутренней поверхности участка трубы продольного участка пониженной прочности с его последующим механическим разрушением [1].

К недостаткам известного способа можно отнести большие трудозатраты и сложность извлечения разрушенного участка.

Известно также устройство для резки труб в скважине, содержащее корпус из изоляционного материала с размещенным в нем кольцевым катодом, сопла для выхода электролита с прижимным механизмом [2].

К недостаткам известного устройства можно отнести низкую скорость разрушения металла трубы и сложность извлечения отрезанного участка трубы.

Наиболее близким к заявленному является способ реализуемый при работе устройства для электрохимической резки труб в скважине [3], включающий подачу на стенку отрезаемой трубы, являющейся катодом, радиальным потоком электролита сквозь кольцевое концентрическое отверстие устройства, являющегося анодом.

Наиболее близким к заявленному по назначению является устройство для электрохимической резки труб в скважине [3], включающее корпус с концентрично размещенным внутри него полым стержнем, герметизирующий узел, стакан, образующий с корпусом кольцевую полость, сообщающуюся с затрубным пространством и стержнем.

К недостаткам способа и устройства можно отнести низкую эффективность процесса электрохимического растворения и сложность извлечения отрезанного участка трубы из скважины.

Задачами, на решение которых направлены заявленные способ и устройство, являются: обеспечение разрушения участка трубы в скважине и исключение необходимости подъема вырезанного участка трубы на поверхность.

Поставленные задачи можно решить за счет достижения технического результата, который заключается в резком повышении эффективности электрохимического анодного растворения металла трубы и обеспечении полного растворения всего участка трубы, подлежащего удалению.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе электрохимической резки труб в скважине, включающем подачу на стенку разрушаемой трубы электролита и по кабелю к устройству электрического тока для создания процесса электрохимического анодного растворения участка трубы, подачу электролита осуществляют его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через кольцевое пространство между корпусом и трубчатым кожухом и далее в электрохимическую ячейку - активную зону, при этом параметры процесса поддерживают в следующих пределах: температуру электролита от 0 до +200С, давление электролита от 0,1 до 40 МПа, при этом используют импульсный электрический ток при напряжении от 0,1 до 1000 В, а прокачку электролита прекращают при фиксировании прекращения протекания тока, которое прекращается автоматически после полного разрушения участка трубы.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что известное устройство для разрушения участка трубы в скважине, включающее компоновку в виде трубчатого кожуха с размещенным внутри него корпусом и отверстием для выхода электролита, уплотнительные манжеты, анод и кольцевой катод, отличается тем, что оно снабжено шиной и центраторами, трубчатый кожух имеет соединительную муфту для крепления к колонне насосно-компрессорных труб, корпус выполнен герметичным, не менее чем двухсекционным и размещен на центровочных втулках, внутри корпуса расположены преобразователь тока и трансформатор, при этом корпус снабжен герметичным вводом кабеля питания, герметичными выводами на кольцевой катод, который расположен на кожухе и изолирован от него, и на анод, причем длина катода определена длиной разрушаемого участка трубы, вывод на анод проходит через шину на центраторы, выполняющие одновременно функцию контактов с трубой, секции корпуса снабжены уплотнителями, например лабиринтного типа, уплотнительные манжеты устройства выполнены в виде эластичных чашеобразных манжет, расположенных чашками вверх выше и ниже разрушаемого участка трубы для образования с кольцевым катодом и внутренней стенкой трубы электрохимической ячейки - активной зоны, сообщенной через отверстие для выхода электролита с кольцевым пространством между корпусом и кожухом для организации прокачки электролита, подаваемого с поверхности через колонну насосно-компрессорных труб, корпусом на центровочных втулках, внутри которого располагаются преобразователь тока и трансформатор, а корпус снабжен герметичными выводами катода и анода, а также вводом кабеля питания, причем вывод катода выходит на кольцевой катод, расположенный на изолированном кожухе, вывод анода выходит через шину на центраторы.

Именно то, что подачу электролита осуществляют его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через кольцевое пространство между корпусом и трубчатым кожухом и далее в электрохимическую ячейку - активную зону, при этом параметры процесса поддерживают в следующих пределах: температур электролита от 0 до +200C, давление электролита от 0,1 до 40 МПа, при этом используют импульсный электрический ток при напряжении от 0,1 до 1000 В, а прокачку электролита прекращают при фиксировании прекращения протекания тока, которое прекращается автоматически после полного разрушения участка трубы, а также то, что предлагаемое устройство для осуществления способа снабжено шиной и центраторами, трубчатый кожух имеет соединительную муфту для крепления к колонне насосно-компрессорных труб, корпус выполнен герметичным, не менее чем двухсекционным и размещен на центровочных втулках, внутри корпуса расположены преобразователь тока и трансформатор, при этом корпус снабжен герметичным вводом кабеля питания, герметичными выводами на кольцевой катод, который расположен на кожухе и изолирован от него, и на анод, причем длина катода определена длиной разрушаемого участка трубы, вывод на анод проходит через шину на центраторы, выполняющие одновременно функцию контактов с трубой, секции корпуса снабжены уплотнителями, например лабиринтного типа, уплотнительные манжеты устройства выполнены в виде эластичных чашеобразных манжет, расположенных чашками вверх выше и ниже разрушаемого участка трубы для образования с кольцевым катодом и внутренней стенкой трубы электрохимической ячейки - активной зоны, сообщенной через отверстие для выхода электролита с кольцевым пространством между корпусом и кожухом для организации прокачки электролита, подаваемого с поверхности через колонну насосно-компрессорных труб, обеспечивает получение единого технического результата.

Это позволяет сделать вывод о том, что заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство для разрушения участка трубы в скважине - предназначен для осуществления другого заявленного объекта группы изобретений - способа разрушения участка трубы в скважине, при этом оба объекта направлены на решение одних и тех же задач с получением единого технического результата.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию “новизна”.

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, совпадающие с отличительными признаками от выбранных прототипов для каждого объекта группы изобретений, следовательно, каждый из объектов заявленной группы соответствует условию “изобретательский уровень”.

Принципиальная схема реализации способа разрушения участка трубы в скважине представлена на фиг.1.На фиг.2 представлена принципиальная схема самого устройства.

В обсадную колонну (ОК), часть которой подлежит удалению на насосно-компрессорных трубах (НКТ), спускается компоновка, включающая собственно само устройство для разрушения участка трубы, состоящее из кожуха 1 с концентрично размещенным в нем герметичным секционным корпусом 2 на центровочных втулках 3 (фиг.2), секции которого соединены соединителем 4, верхний и нижний концы заглушены крышками 5 с герметичным вводом кабеля питания 6 и крышкой 7. Соединитель 4 снабжен выводом 8 на кольцевой катод 15, изолированный от кожуха 1, а секции корпуса 2 имеют вывод на анод 9 и внутри секций размещены блоки преобразователя напряжения 10 (фиг.1 и 2) трансформатора 11, кожух снабжен соединительной муфтой 12 (фиг.2) для крепления к колонне НКТ, а снизу нижней гайкой 13. Кроме того, секции корпуса снабжены уплотнителями 14, нижняя крышка снабжена пробкой 16. Кроме того, компоновка включает уплотнительные чашеобразные манжеты 17, располагаемые выше и ниже “устройства” чашками вверх, центраторы 18, отверстие для вывода электролита 19. Между манжетами 17, кольцевым катодом 15 (фиг.2) и стенками колонны труб ОК образуется электрохимическая ячейка - активная зона 20, по которой прокачивается электролит 21, подаваемый сверху насосом 22 из емкости 23, а по кабелю 24 подается питание от источника тока 25 через пульт 26.

Описываемый способ разрушения участка трубы в скважине реализован следующим образом.

Компоновку, состоящую из устройства, включающего секционный корпус 4 в кожухе 1 с расположенными внутри преобразователем тока 10 и трансформатором 11, уплотнительными чашеобразными манжетами 17, центраторами 18 на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), спустили в обсадную трубу скважины ОК на глубину расположения разрушаемого участка трубы. С помощью насоса 22 из емкости 23 через НКТ электрохимическая ячейка - активная зона 20 заполнилась электролитом 21 и было организовано его движение (прокачка) с заданной скоростью через “устройство” по направлению вниз и далее через отверстие 19, электрохимическую ячейку - активную зону 20 вверх, как показано на фиг.1. Затем от источника постоянного тока 25 через пульт 26 по кабелю 24 на устройство подавался электрический ток и в электрохимической ячейке - активной зоне 20 начался процесс анодного растворения металла удаляемого участка трубы. При полном разрушении заданного участка ОК протекание электрического тока в цепи автоматически прекратилось, что было зафиксировано на пульте 26. Прокачка электролита была прекращена, а вся компоновка была поднята на поверхность.

Результаты примера выполнения и изменение параметров процесса электрохимического анодного растворения металла трубы приведены в таблице.

Из таблицы видно, что максимальная скорость растворения металла достигнута при комбинации параметров по варианту 3 и равна 2,1 см/ч.

Изготовление устройства для осуществления способа разрушения участка трубы в скважине не требует специальных технологий, материалов и оборудования.

Использование предлагаемого способа разрушения участка трубы в скважине позволяет резко повысить эффективность электрохимического анодного растворения металла разрушаемого участка трубы и обеспечить его полное растворение, исключает необходимость подъема на поверхность разрушенного участка, резко снижает трудозатраты на проведение данной операции.

Источники информации

1. SU 1521857 А1, кл. Е 21 В 29/10, 1988.

2. SU 1139825 А, кл. Е 21 В 29/00, 1983.

3. А.с. СССР 456891, кл. Е 21 В 29/00, 1972.