способ герметизации стенок скважин

Формула изобретения

1. Способ герметизации стенок скважины, включающий спуск в интервал установки скважины пластыря, изготовленного в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями по концам и якорем, 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, отличающийся тем, что спуск пластыря в интервал установки производят на колонне труб, оснащенных снизу полой пробкой и расположенным ниже посадочным инструментом с расширяющей оправкой, выполненной в виде вальцующей головки с изменяемым вылетом роликов, причем 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, а посадочному инструменту при расширении придают дополнительное осевое перемещение вниз с разгерметизацией нижнего конца пластыря в конце расширения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разгерметизация нижнего конца пластыря производится выдавливанием посадочным инструментом башмака из него.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разгерметизация нижнего конца пластыря производится разрушением башмака посадочным инструментом, оснащенным режущим инструментом на конце.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам герметизации обсадной колонны и отключения пластов.

Известен способ герметизации обсадной колонны, осуществляемый «Устройством для герметизации обсадной колонны» (патент RU № 2236550, Е21В 29/10, опубл. Бюл. № 26 от 20.09.2004 г.), включающий спуск в требуемый интервал установки скважины пластыря в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями по концам вместе с посадочным инструментом, соединенным с расширяемой оправкой, выполненной в виде усеченного конуса с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра обсадной колонны и удвоенной толщины стенки пластыря, расширение (дорнирование) пластыря расширяемой оправкой снизу вверх до его плотного прижатия к обсадной колонне по всей длине, извлечение из скважины посадочного инструмента с расширяемой оправкой.

Недостатком способа является высокая вероятность аварийных ситуаций, так как

- при нарушениях в виде внутреннего смятия обсадной колонны или при использовании в строительстве скважины обсадных труб разной толщины высока вероятность заклинивания расширяемой оправки;

- при установке пластыря большего, чем рабочий ход посадочного инструмента, дорнирование производят поинтервально, при этом вся нагрузка (до 10-15 тонн) во время такой посадки пластыря воздействует на колонну труб, на которой закреплен посадочный инструмент, что опасно для резьбовых соединений этой колонны труб.

Также известен «Способ изоляции зон осложнений в скважине профильными перекрывателями» (а.с. № 1679030, Е21В 33/13, опубл. Бюл. № 35 от 23.09.1991 г.), включающий выправление его в скважине внутренним давлением и калибровку внутреннего диаметра развальцевателем, при этом на участке профильного перекрывателя, установленного против зон поглощения, выше и ниже последней размещают пакерующий элемент, а калибровку внутреннего диаметра этого участка осуществляют до диаметра, на 3-5% превышающего исходный.

Недостатком способа является то, что в профильных изгибах при расправлении развальцевателем профильного перекрывателя остается остаточное напряжение, которое со временем отжимает данные участки от стенок скважины, что приводит к несанкционированным перетокам жидкости, нарушая герметичность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ герметизации стенок скважины, осуществляемый «устройством для герметизации стенок скважины (патент ПМ RU № 57344, Е21В 29/00, опубл. Бюл. № 28 от 10.10.2006 г.), включающий спуск в интервал установки скважины посадочного инструмента с верхней и нижней расширяющими оправками внутри пластыря, изготовленного в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями по концам и якорем в средней части, 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, выполненному в виде полого штока с обратным клапаном внизу и радиальными каналами в средней части, от которой вверх и вниз по наружной поверхности выполнены разнонаправленные резьбы, взаимодействующие с соответствующими резьбами соответствующих расширяющих оправок, выполненных в виде навстречу обращенных одинаковых усеченных конусов с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которых меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенки скважины и удвоенной толщины стенки пластыря, при этом оправки, сходясь по резьбам посадочного инструмента, расширяют стенки пластыря до плотного и герметичного их прижатия к стенкам скважины, после чего посадочный инструмент и расширяющие оправки извлекают на поверхность.

Недостатками способа являются:

- высокая вероятность аварийных ситуаций при нарушениях в виде внутреннего смятия обсадной колонны или при использовании в строительстве скважины обсадных труб разной толщины; высока вероятность заклинивания расширяемой оправки, а якорь, который не может герметично перекрыть свое место установки, располагается в пределах интервала установки, что может привести к несанкционированным перетокам жидкости в интервале установки;

- высокая стоимость посадочного инструмента при установке пластыря большего по длине, чем 5 метров, так как изготовление резьб более 2,5 метра связано с использованием дорогостоящих материалов и специального дорогостоящего оборудования.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простого, дешевого способа, использующего стандартное оборудование независимо от длины пластыря, и надежного способа, исключающего аварийные ситуации, связанные с внутренними дефектами (сужениями) обсадной колонны, причем без нарушения герметичности посадки пластыря.

Техническая задача решается способом герметизации стенок скважины, включающим спуск в интервал установки скважины пластыря, изготовленного в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями по концам и якорем, 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.

Новым является то, что спуск пластыря в интервал установки производят на колонне труб, оснащенных снизу полой пробкой и расположенным снизу посадочным инструментом с расширяющей оправкой, выполненной в виде вальцующей головки с изменяемым вылетом роликов, причем 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, а посадочному инструменту при расширении придают дополнительное осевое перемещение вниз с разгерметизацией нижнего конца пластыря в конце расширения.

Новым является также то, что разгерметизация нижнего конца пластыря производится выдавливанием посадочным инструментом башмака из него.

Новым является также то, что разгерметизация нижнего конца пластыря производится разрушением башмака посадочным инструментом, оснащенным режущим инструментом на конце.

На фиг.1 изображена верхняя часть пластыря с полой пробкой и посадочным инструментом с осевым продольным разрезом.

На фиг.2 изображена нижняя часть пластыря с башмаком и якорем с осевым продольным разрезом.

На фиг.3 изображен обратный клапан с осевым продольным разрезом.

Способ осуществляют следующим образом.

Спускают в интервал установки (например, в интервал нарушения) скважины (не показаны) пластырь 1 (см. фиг.1 и 2), изготовленный в виде гладкого металлического патрубка 2 с эластичными уплотнителями 3 и 4 по концам и якорем 5 (см. фиг.2), расположенным внизу под нижним эластичным уплотнителем 4 и выполненным в виде продольно-гофрированного патрубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины в интервале установки. В зависимости от геологических условий якорь 5 также может быть установлен и выше верхнего эластичного уплотнителя 3 (не показано). Причем спуск производят на колонне труб 6 (см. фиг.1), оснащенных снизу полой пробкой 7, присоединенной с герметичным перекрытием по периметру к верхнему концу пластыря 1, нижний конец которого перекрыт герметично башмаком 8 (см. фиг.2). Для заполнения пластыря 1 (см. фиг.1) и колонны труб 6 скважинной жидкостью может быть установлен обратный клапан 9 (см. фиг.1 и 3) в полой пробке 7, на колонне труб 6 или в башмаке 8 (см. фиг.2). После установки пластыря 1 так, что эластичные уплотнители 3 (см. фиг.1) и 4 (см. фиг.2) расположатся соответственно выше и ниже интервала установки, в колонне труб 6 (см. фиг.1) создают избыточное давление, которое через полую пробку 7 по обводному каналу 10 (см. фиг.3) обратного клапана 9 передается внутрь пластыря 1, расправляя продольно-гофрированный патрубок якоря 5 (см. фиг.2) до плотного прижатия к стенкам скважины. После чего колонну труб 6 (см. фиг.1) с полой пробкой 7 отсоединяют (например, отворотом левой резьбы 11) от пластыря 1 и приподнимают над пластырем 1 вместе с посадочным инструментом 12 (например, выполненным в виде несущего полого конусного корпуса). Посадочный инструмент 12 с расширяющей оправкой 13 - вальцующей головкой (например, выполненной в виде оправки 14 с продольными окнами 15 для роликов 16, взаимодействующих изнутри с посадочным инструментом 12, причем оправка 14 выполнена с возможностью осевого перемещения относительно посадочного инструмента 12 и подпружинена вверх). Посадочному инструменту 12 придают вращательное и поступательное движение вниз, при этом оправка 14 перемещается вверх по посадочному инструменту 12, ролики 16 в окнах 15 выдвигаются под действием конусной поверхности посадочного инструмента 12, развальцовывая металлический патрубок 2 пластыря 1, плотно и герметично прижимают его к стенкам скважины. При достижении нижней части пластыря 1 башмак 8 (см. фиг.2) для разгерметизации нижнего конца пластыря 1 выдавливается посадочным инструментом 12 (см. фиг.1) или разрушается режущим инструментом 17 (например, фрезой), установленным на нижнем конце посадочного инструмента 12.

При возникновении близких к критическим нагрузок (определяются опытным путем при стендовых испытаниях) на расширяющей оправке 13 во время развальцовки металлического патрубка 2 пластыря 1, связанных с уменьшением (сужением) внутреннего диаметра скважины, посадочный инструмент 12 приподнимают, оправка 14 по отношению к посадочному инструменту 12 перемещается вниз, радиальный вылет роликов 16 уменьшается. Затем развальцовку металлического патрубка 2 пластыря 1 ведут с подачей, обеспечивающей допустимые нагрузки на расширяющей оправке 13 в пределах допустимых параметров (определяются опытным путем). При снижении нагрузок на расширяющей оправке величину подачи посадочного инструмента 12 увеличивают, а при увеличении - снижают, исходя из предыдущих требований. Благодаря подобной работе добиваются плотного и герметичного прилегания пластыря 1 к стенкам скважины по всей длине.

Предлагаемый способ герметизации стенок скважины прост, дешев и надежен благодаря возможности использования одинакового стандартного оборудования независимо от длины устанавливаемого пластыря и исключения аварийных ситуаций, связанных с внутренними дефектами (сужениями) обсадной колонны, причем без нарушения герметичности посадки пластыря.