устройство для поинтервального перекрытия зоны осложнения при бурении скважины

Формула изобретения

Устройство для поинтервального перекрытия зоны осложнения при бурении скважины, включающее перекрыватель, состоящий из секций профильных труб, соединенных профильными торцами сваркой, с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, развальцеватель с вальцующей головкой, размещенной над профильной трубой и имеющей узел соединения с бурильными трубами вверху и перекрывателем внизу, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, при этом вальцующая головка снизу оснащена головкой с режущими элементами, отличающееся тем, что нижняя секция профильных труб оснащена снизу профильным участком с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб, при этом на нижней кромке перекрывателя по периметру выполнены продольные выборки.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к бурению скважин и предназначено, в частности, для изоляции зоны осложнения ствола скважины при бурении.

Известно «Устройство для перекрытия зон осложнения в скважине» (патент RU № 2270323, Е21В 29/10, опубл. Бюл. № 5 от 20.02.2006 г.), включающее перекрыватель из профильных и цилиндрических труб, на нижнем конце которого закреплен башмак с элементом для отсоединения его от перекрывателя, и развальцеватели, нижний из которых соединен с верхним концом перекрывателя и имеет приспособление для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака от перекрывателя, узел соединения устройства с колонной бурильных труб и шаровой обратный клапан, содержащий седло, при этом седло шарового обратного клапана размещено над перекрывателем и выполнено с перекрестными каналами, один из которых служит для сообщения полости колонны труб с затрубным пространством, а другие - с полостью перекрывателя, элемент для отсоединения башмака от перекрывателя выполнен в виде двухступенчатого выступа, на нижней ступени которого выполнены шлицы, а на верхней - кольцевые канавки, при этом приспособление нижнего развальцевателя для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака от перекрывателя выполнено в виде колпака, в который ввинчена втулка с торцевыми выступами и прорезями, соответствующими шлицам нижней ступени выступа башмака, и имеющая кольцевые канавки с вмонтированными в них стопорными элементами в виде разрезных пружинных колец, выполненных с возможностью взаимодействия с кольцевыми канавками верхней ступени выступа башмака при отсоединении его от перекрывателя.

Недостатками данного устройства являются:

- невозможность перекрывать зону интенсивного обвалообразования или поглощения большой протяженности из-за сложности вскрытия всей зоны, что часто приводит к авариям в виде прихвата, заклинивания бурильного инструмента;

- невозможность герметичного соединения снизу следующего перекрывателя, к ранее установленному без уменьшения диаметра скважины;

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины» (патент RU № 78514, Е21В 29/10, опубл. Бюл. № 33 от 27.11.2008 г.), включающее перекрыватель, состоящий из секций профильных труб с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, развальцеватель с вальцующей головкой, размещенной над профильной трубой и имеющей узел соединения с бурильными трубами вверху и перекрывателем внизу, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном. Секции профильных труб выполнены сборными, состоящими из профильных труб с концевым цилиндрическим участком, соединенными профильными торцами сваркой, при этом резьбы на цилиндрических участках секций профильных труб выполнены коническими и оснащены герметизирующим составом, причем наружная коническая резьба размещена на нижнем конце секций профильных труб, а внутренняя - сверху, при этом развальцеватель снизу оснащен вальцующей головкой с режущими элементами, выполненными с возможностью отворота башмака.

Недостатками данного устройства являются:

- невозможность перекрывать зону интенсивного обвалообразования или поглощения большой протяженности из-за сложности вскрытия всей зоны, что часто приводит к авариям в виде прихвата, заклинивания бурильного инструмента;

- невозможность герметичного соединения снизу следующего перекрывателя, к ранее установленному без уменьшения диаметра скважины.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание конструкции перекрывателя для поинтервального перекрытия зоны интенсивного обвалообразования или поглощения большой протяженности, без уменьшения внутреннего диаметра ствола скважины, исключая аварии в виде прихвата и заклинивания инструмента.

Техническая задача решается устройством для поинтервального перекрытия зоны осложнения при бурении скважины, включающим перекрыватель, состоящий из секций профильных труб, соединенных профильными торцами сваркой, с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, развальцеватель с вальцующей головкой, размещенной над профильной трубой и имеющей узел соединения с бурильными трубами вверху и перекрывателем внизу, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, при этом вальцующая головка снизу оснащена головкой с режущими элементами.

Новым является то, что нижняя секция профильных труб оснащена снизу профильным участком с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб, при этом на нижней кромке перекрывателя по периметру выполнены продольные выборки.

На Фиг.1 изображена верхняя часть устройства с осевым продольным разрезом.

На Фиг.2 изображена нижняя часть устройства с осевым продольным разрезом.

Устройство для поинтервального перекрытия зоны осложнения при бурении скважины (не показана), включающее перекрыватель 1, состоящий из секций 2 профильных труб 3, соединенных профильными торцами 4 сваркой 5, с цилиндрическими участками 6 по концам, соединенных резьбой 7, развальцеватель 8 с вальцующей головкой 9, размещенной над профильной трубой 3 и имеющей узел соединения 10 с бурильными трубами 11 вверху и узел 12 соединения с перекрывателем 1. На нижнем конце перекрывателя 1 размещен башмак 13 с обратным клапаном 14. Вальцующая головка 9 снизу оснащена головкой 15 с режущими элементами 16.

Нижняя секция 17 профильных труб 3 оснащена снизу профильным участком 18 (см. Фиг.2) с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб 3. На нижней кромке 19 перекрывателя 1 по периметру выполнены продольные выборки 20.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно профильные трубы 3 герметично соединяют сваркой 5, получая секции 2 профильных труб 3, с резьбами 7. Нижнюю секцию 17 оснащают профильным участком 18 с увеличенным периметром, башмаком 13 с обратным клапаном 14, а верхнюю - резьбой 21 под узел 12 соединения с перекрывателем 1.

Секции 2, начиная с нижней, последовательно спускают в скважину, соединяя секции 2 резьбами 7. Далее к резьбе 21 (см. Фиг.1) верхней секции 2 присоединяют узлом соединения 12 с перекрывателем 1 развальцеватель 8 с расположенной внизу вальцующей головкой 9 с головкой 15, оснащенной режущими элементами 16. Затем на колоне бурильных труб 11 (не показаны), присоединенной к развальцевателю 8 (см. Фиг.1) узлом соединения 10 с бурильными трубами 11, устройство спускают в интервал зоны осложнения, которую необходимо перекрыть (не показан). Спуск перекрывателя 1 производят до достижения предварительно расширенного (например расширителем) осложненного участка (интенсивного обвалообразования или поглощения) большой протяженности с максимально возможным углублением забоя (не показан). При этом верхнюю секцию 2 располагают выше осложненного участка, а нижнюю 17 в районе забоя. Скважинная жидкость при этом заполняет устройство через обратный клапан 14 (см. Фиг.2) башмака 13. После этого в колонне бурильных труб создается избыточное давление, которое через центральный канал развальцевателя 8 передается в перекрыватель 1 за счет перекрытия обратного клапана 14 башмака 13 и выправляет профильные трубы 3 (см. Фиг.1, 2) до плотного взаимодействия верхней секции 2 со стенками скважины (не показаны), фиксируя перекрыватель 1 относительно скважины. Далее колонне бурильных труб 11 придают вращение, в результате узел соединения 12 с перекрывателем 1 (см. Фиг.1) отсоединяется от резьбы 21. Затем с вращением колонны бурильных труб 1 им придают поступательное движение вниз, расширяя и плотно прижимая к стенкам скважины вальцующей головкой 9 и развальцевателем 8 цилиндрические участки 6 (см. Фиг.2) и калибруя профильные участки профильной трубы 3. По достижении башмака 13, головка 15 с режущими элементами 16 его разрушает, после чего головка 9 и развальцеватель 8 полностью развальцовывают перекрыватель 1 по всей длине. После этого скважину бурят до максимально возможного углубления забоя и расширяют пробуренный интервал, в который спускают аналогично предыдущему следующий перекрыватель так, чтобы верхняя его часть располагалась внутри расширенного профильного участка 18 (см. Фиг.2) предыдущего перекрывателя. Так как нижняя секция 17 профильных труб 3 оснащена снизу профильным участком 18 с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб 3, при расширении давлением верхняя профильная труба 3 следующего перекрывателя надежно и соосно фиксируется от сдвига внутри профильного участка 18 нижней секции 17 (см. Фиг.2). При этом, при расширении внутренним гидравлическим давлением устанавливаемого перекрывателя 1 его профильная труба 3, расширяясь, механически разрушает (разрывает) нижнюю кромку 19, где ранее был установлен башмак 13 ранее установленного перекрывателя, позволяя максимально расшириться профильной трубе 3 устанавливаемого перекрывателя, благодаря тому, что на нижней кромке 19 перекрывателя 1 по периметру выполнены продольные выборки 20, служащие началом разрушения.

Все операции по установке перекрывателя 1 и последующих перекрывателей 1 выполняются аналогично установке первого перекрывателя 1. При этом верхняя профильная труба 3 нижнего перекрывателя 1 плотно и герметично соединяется с нижней секцией 17, так как нижняя секция профильных труб 17 оснащена снизу профильным участком 18 с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб 3, после чего привальцовывается развальцевателем 8 (см. Фиг.1) изнутри внахлест к расширенной части профильного участка 18 (см. Фиг.2) предыдущего перекрывателя 1 без сужения внутреннего диаметра скважины. Причем благодаря большему диаметру при расширении профильного участка 18 (см. Фиг.2), относительно других профильных труб 3, отсутствует необходимость дополнительных СПО для дополнительного образования «раструба». При этом установка и соединение перекрывателей 1 данным способом происходит за одну спуско-подъемную операцию каждого перекрывателя 1.

Применение этой конструкции перекрывателя позволяет использовать данное устройство на осложненных участках с интенсивно осыпающимися породами и безопасно (исключая прихваты и заклинивание) вскрывать осложненные участки большой протяженности поинтервально.