способ разрушения металла в скважине

Формула изобретения

Способ разрушения металла в скважине, согласно которому опускают на колонне труб устройство для обработки металла, устанавливают его на металлический предмет, подлежащий разрушению, обрабатывают предмет электрическим током, удаляют продукты разрушения из рабочей зоны потоком рабочей жидкости, отличающийся тем, что скважину заполняют рабочей жидкостью-диэлектриком, являющейся попутным углеводородным сырьем, устройство для обработки включает электрод-инструмент, который является катодом по отношению к разрушаемому предмету, обсадную колонну подключают к положительной клемме источника тока, продукты разрушения удаляют из рабочей зоны потоком рабочей жидкости в сочетании с продольной вибрацией электрода-инструмента, а межэлектродный зазор регулируют с помощью регулятора подачи, при этом обработку осуществляют при постоянном токе сварочного выпрямителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к технике ремонта и восстановления работоспособности обсаженных нефтяных, газовых, геофизических и других скважин, их очистки от аварийного металла (например, застрявших пакеров, погружных центробежных насосов, прихваченных труб).

Известен роторный способ фрезерования металла в скважинах с применением фрезеров, закрепляемых на колонне буровых труб (М.М.Аскеров, А.Б.Сулейманов. Ремонт скважин: Справочное пособие. - М.: Недра, 1993). Недостатками данного способа являются большая трудоемкость процесса фрезерования, низкая механическая скорость фрезерования и малая проходка на один фрез из-за сложности условий работы режущего инструмента (вибрации, удары, неоднородность фрезеруемой массы и др.).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электрохимическое разрушение металла, заключающееся в анодном окислении предмета, подлежащего ликвидации, постоянным электрическим током в среде электролита, например 5 10%-ного водного раствора поваренной соли (а.с. СССР № 853088 от 16.11.1979). К недостаткам способа относится необходимость защиты обсадных труб от разрушения в процессе обработки, а также необходимость удержания электролита в рабочей зоне с помощью изолирующих устройств.

Задачей предлагаемого решения является снижение трудоемкости, повышение качества и уменьшение продолжительности ремонтных работ, а также расширение арсенала технических средств для ремонта скважин.

Сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

Разрушение аварийного металла в скважине осуществляют способом, согласно которому опускают на колонне труб устройство для обработки металла, устанавливают его на металлический предмет, подлежащий разрушению, обрабатывают предмет электрическим током, удаляют продукты разрушения из рабочей зоны потоком рабочей жидкости, причем предварительно заполняют скважину рабочей жидкостью-диэлектриком, являющейся попутным углеводородным сырьем, устройство для обработки включает электрод-инструмент, который является катодом по отношению к разрушаемому предмету, обсадную колонну подключают к положительной клемме источника тока, продукты эрозионного разрушения удаляют из рабочей зоны потоком рабочей жидкости в сочетании с продольной вибрацией электрода-инструмента, а межэлектродный зазор регулируют с помощью регулятора подачи, при этом обработку осуществляют при постоянном токе сварочного выпрямителя.

На фиг.1 показано устройство, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.

На фиг.2 показана зона обработки в процессе электроэрозионного разрушения.

Устройство, спускаемое на колонне труб 1, включает электрод-инструмент 2, закрепленный на штоке 3 регулятора подачи 4; выпрямитель 5, насос рабочей жидкости 6, токопроводящий кабель 7, центратор 8.

Способ применяют следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину зону предстоящей обработки промывают, очищают от отложений и заполняют скважину рабочей жидкостью-диэлектриком, например попутным углеводородным сырьем. Применение очищенного от примесей попутного углеводородного сырья в качестве рабочей жидкости снизит затраты на ремонт при проведении работ на месторождениях. Для оптимизации процесса обработки в рабочую жидкость могут быть введены поверхностно-активные присадки. Далее опускают колонну труб 1 с устройством в скважину, устанавливают электрод-инструмент 2 на металлический предмет 9, подлежащий разрушению, и производят обработку предмета 9 электрическим током, регулируя межэлектродный зазор с помощью регулятора подачи 4. Продукты эрозии удаляют из рабочей зоны потоком рабочей жидкости 10 в сочетании с продольной вибрацией электрода-инструмента 11 (фиг.2). Полярность обработки выбирают так, чтобы электрод-инструмент являлся катодом по отношению к обрабатываемому предмету. Как правило, существует электрический контакт между обсадной колонной и разрушаемым предметом 9, в этом случае обсадную колонну подключают к положительной клемме выпрямителя 5, например, с помощью центратора 8.

Размерная обработка дугой позволяет не использовать генератор импульсов, так как в этом случае достигается комплексное саморегулирование процесса, который протекает при постоянном токе сварочного выпрямителя. Процесс разрушения является результатом импульсного расплавления металла при контактном зажигании низковольтной дуги в межэлектродном промежутке. Средством стабилизации процесса разрушения является гидродинамическое воздействие потока рабочей жидкости, прокачиваемой через межэлектродный промежуток, в результате чего плотность тока в канале разряда может быть повышена более чем в 10 раз по сравнению со сварочной дугой. Ориентировочные параметры процесса при обработке площади 1000 мм² при токе 500 А и удельном съеме 20 мм³/(мин×А) составляют: производительность - 10000 мм³/мин, подача - 10 мм/мин (Н.Г.Мещеряков. Высокопроизводительная размерная обработка дуговыми разрядами. - М.: Машиностроение, 1991). Величину рабочего тока назначают в зависимости от площади обработки и пропускной способности кабеля 7.

Применение предлагаемого способа позволит повысить эффективность и качество ремонта скважин, работоспособность которых нарушена наличием в них аварийного металла. Электроэрозионное разрушение позволяет вести обработку металла любой твердости с износом электрода-инструмента от долей до нескольких процентов от объема разрушенного материала. Тем самым возможно разрушение всей массы аварийного материала без замены электрода-инструмента, связанной с трудоемкими операциями по спуску и подъему колонны труб. Возможно также разделение предмета 9 на части или уменьшение его жесткости за счет выбора соответствующей формы и направления движения электрода-инструмента с последующим извлечением на поверхность или сбросом на забой. Кроме того, при реализации предлагаемого способа несложно обеспечить сохранность обсадной колонны.