устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины

Формула изобретения

1. Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины, включающее перекрыватель с цилиндрическими участками по концам, состоящий из профильных труб, соединенных жестко между собой, нижний из которых оснащен башмаком из легкоразбуриваемого материала с обратным клапаном, развальцеватель, состоящий из соединенных переводником с узлом соединения верхнего роликового развальцевателя, размещенного над профильной трубой, и нижней вальцующей головки с режущими элементами, размещенной в верхнем цилиндрическом участке с внутренней фаской, отличающееся тем, что профильные трубы изготовлены с наружным периметром, равным периметру скважины в расширенном интервале, и выполнены профильными по всей длине с калиброванными концами, за исключением верхнего и нижнего цилиндрических участков перекрывателя, а соединения профильных труб между собой выполнены в виде сварных соединений профильных концов с последующим отжигом, при этом роликовый развальцеватель выполнен с постоянным вылетом роликов, причем узел соединения переводника оснащен правой ходовой резьбой со специальным профилем, ответной резьбе верхнего цилиндрического конца перекрывателя, при этом переводник выполнен длиной, большей длины цилиндрических концов перекрывателя, а башмак присоединен к нижнему цилиндрическому участку с помощью конической резьбы.

2. Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины по п.1, отличающееся тем, что верхняя и нижняя профильные трубы на профильной части снабжены уплотнительными элементами, выполненными в виде манжет из резины или герметика.

Описание изобретения к патенту

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

Известно «Устройство для перекрытия зоны осложнения в скважине» (патент RU № 2310737, МПК Е21В 29/10, опубл. Бюл. № 32 от 20.11.2007 г.), включающее перекрыватель, состоящий из секций в виде профильных труб с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, расширитель с дорнирующей или вальцующей головкой, размещенной над профильной трубой и имеющей узел соединения под бурильные трубы, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, а на цилиндрических участках профильной трубы внутренняя резьба оснащена внутренними кольцевыми проточками, наружная резьба оснащена соответствующим внутренним кольцевым проточкам внутренним кольцевым выступом, при этом наружная резьба цилиндрического участка профильных труб оснащена наружными кольцевыми проточками, а внутренняя - соответствующим наружным кольцевым проточкам наружным кольцевым выступом, причем наружные и внутренние кольцевые выступы оснащены соответственно кольцевыми наружными и внутренними утолщениями, соответствующими наружным и внутренним проточкам.

Недостатками данного устройства являются:

- сложность изготовления и высокая стоимость соединительных резьб перекрывателя из-за наличия наружных и внутренних канавок и соответствующих им внутренних и наружных выступов;

- сложность изготовления и высокая стоимость профильных труб из-за требований большой точности при изготовлении профильных труб с цилиндрическими концевыми участками;

- большие затраты времени при развальцовывании перекрывателя из-за наличия большого количества соединительных резьб;

- необходимость применения сложной конструкции развальцевателя и башмака для его съема и подъема на поверхность, что приводит к удорожанию всех работ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для перекрытия зон осложнения в скважине» (патент RU № 2378489, МПК Е21В 29/10, опубл. Бюл. № 1 от 10.01.2010 г.), включающее перекрыватель, состоящий из секций профильных труб с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, роликовый развальцеватель, размещенный над профильной трубой и имеющий узел соединения с перекрывателем, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, причем секции профильных труб выполнены сборными, состоящими из профильных труб с концевым цилиндрическим участком, соединенными профильными торцами сваркой, а резьбы на цилиндрических участках секций профильных труб выполнены коническими и оснащены герметизирующим составом, причем наружная коническая резьба размещена на нижнем конце профильных труб, а внутренняя - сверху, при этом на цилиндрическом участке верхней секции профильных труб, обращенной к роликовому развальцевателю, выполнены внутренняя фаска, а на наружной поверхности - кольцевые проточки, причем роликовый развальцеватель снизу оснащен режущей головкой, выполненной с возможностью взаимодействия и разрушения башмака, который изготовлен из легкоразбуриваемого материала, а сверху - дополнительным раздвижным развальцевателем, наружный диаметр которого в рабочем положении превышает диаметр ствола скважины.

Недостатками данного устройства являются:

- возможность создания аварийной ситуации из-за заклинивания раздвижного роликового развальцевателя в рабочем положении, например, по причине заклинивания поршня из-за коррозии или слома пружины, а также сложность его изготовления из-за большого количества сопрягаемых деталей;

- сложность изготовления и высокая стоимость соединительных резьб перекрывателя;

- сложность изготовления и высокая стоимость профильных труб из-за требований большой точности при изготовлении профильных труб с цилиндрическими концевыми участками;

- большие затраты времени при развальцовывании перекрывателя из-за наличия соединительных резьб.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание простой, надежной и дешевой конструкции перекрывателя за счет упрощения изготовления профильных труб без цилиндрических участков и развальцевателя с постоянным вылетом роликов, а также и более простого и дешевого способа установки за счет уменьшения времени, затрачиваемого на развальцовку перекрывателя в скважине.

Техническая задача решается устройством для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины, включающим перекрыватель с цилиндрическими участками по концам, состоящий из профильных труб, соединенных жестко между собой, нижний из которых оснащен башмаком из легкоразбуриваемого материала с обратным клапаном, развальцеватель, состоящий из соединенных переводником с узлом соединения верхнего роликового развальцевателя, размещенного над профильной трубой, и нижней вальцующей головки с режущими элементами, размещенной в верхнем цилиндрическом участке с внутренней фаской.

Новым является то, что профильные трубы изготовлены с наружным периметром, равным периметру скважины в расширенном интервале, и выполнены профильными по всей длине с калиброванными концами за исключением верхнего и нижнего цилиндрических участков перекрывателя, а соединения профильных труб между собой выполнены в виде сварных соединений профильных концов с последующим отжигом, при этом роликовый развальцеватель выполнен с постоянным вылетом роликов, причем узел соединения переводника оснащен правой ходовой резьбой со специальным профилем, ответной резьбе верхнего цилиндрического конца перекрывателя, при этом переводник выполнен длиной, большей длины цилиндрических концов перекрывателя, а башмак присоединен к нижнему цилиндрическому участку с помощью конической резьбы.

Новым является также и то, что верхняя и нижняя профильные трубы на профильной части могут быть снабжены уплотнительными элементами, выполненными в виде манжет из резины или герметика.

На чертеже изображено устройство в транспортном положении.

Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины (на чертеже не показана), включающее перекрыватель 1 с цилиндрическими участками 2 и 3 по концам, состоящий из профильных труб 4, соединенных жестко между собой. Нижний цилиндрический конец 3 оснащен башмаком 5 из легкоразбуриваемого материала с обратным клапаном. Устройство также включает развальцеватель, состоящий из соединенных переводником 6 с узлом соединения верхнего роликового развальцевателя 7, размещенного над профильной трубой 4, и нижней вальцующей головки 8 с режущими элементами 9, размещенной в верхнем цилиндрическом участке 2 с внутренней фаской 10. Для надежного закрепления профильных труб 4 в скважине профильные трубы 4 изготовлены с наружным периметром, равным периметру скважины в расширенном интервале (на чертеже не показан), и выполнены профильными по всей длине с калиброванными концами 11. Соединения профильных труб между собой выполнены в виде сварных соединений 12 профильных калиброванных концов 11 с последующим отжигом. Роликовый развальцеватель 7 выполнен с постоянным вылетом роликов 13. Узел соединения переводника 6 оснащен правой ходовой резьбой 14, ответной резьбе 15 верхнего цилиндрического конца 2 перекрывателя 1. Переводник 6 выполнен длиной, большей длины цилиндрических концов 2 и 3 перекрывателя 1. Башмак 5 присоединен к нижнему цилиндрическому участку 3 с помощью конической резьбы 16.

Верхняя и нижняя профильные трубы 4 на профильной части могут быть снабжены уплотнительными элементами, выполненными в виде манжет 17 из резины или герметика.

Устройство работает следующим образом.

Профильные трубы 4 изготавливают профильными по всей длине с калиброванными концами 11 за исключением верхней и нижней профильных труб, имеющих цилиндрические концы 2 и 3. Верхний цилиндрический участок 2 может быть соединен сваркой с верхней профильной трубой 4 или выполнен с ней заодно. Устройство в сборе на колонне бурильных труб (на чертеже не показаны) спускают в интервал установки (не показан). Скважинная жидкость при этом заполняет устройство через обратный клапан башмака 5. После чего в колонне бурильных труб создают избыточное давление, которое передается в перекрыватель 1 за счет перекрытия обратного клапана башмака 5 и выправляет профильные трубы 4 до плотного их взаимодействия со стенками скважины, фиксируя перекрыватель 1 относительно скважины благодаря тому, что профильные трубы 4 изготовлены с наружным периметром, равным периметру скважины в расширенном интервале. Далее колонне бурильных труб придают вращение вправо, в результате компоновка переводника 6, роликового развальцевателя 7 и вальцующей головки 8 по ходовой правой резьбе 14 на переводнике 6 и ответной 15 на верхнем цилиндрическом участке 2 перемещается вниз. По достижении роликовым развальцевателем 7 верхнего цилиндрического конца 2 за счет определенной длины переводника 6 вальцующая головка 8 размещена в выправленных давлением трубах 4 и не препятствует развальцовыванию верхнего цилиндрического конца 2 развальцевателем 7. Далее, после развальцовывания профильных труб по всей длине и достижения башмака 5, выполненного из легкоразбуриваемого материала, вальцующая головка 8 с режущими элементами 9 его разрушает и развальцовывает нижний цилиндрический конец 3, после чего нижний цилиндрический конец 3 развальцовывается развальцевателем 7, герметично изолируя интервал зоны осложнения. Благодаря конической резьбе 16 соединения башмака 5 с нижним цилиндрическим концом 3 многократно повышается прочность этого соединения на срез башмака 5 при расширении профильных труб 4 давлением жидкости. При изоляции зон водопроявлений на верхнюю и нижнюю профильные трубы 4 устанавливают герметизирующие манжеты 17, выполненные из резины, или непосредственно на профильных трубах 4 формируют манжеты 17, например, из тиоколового герметика. Благодаря тому что профильные трубы 4 выполнены профильными по всей длине с калиброванными концами 11, значительно уменьшается стоимость их изготовления, а также уменьшается время на развальцовывание. Благодаря тому что роликовый развальцеватель 7 выполнен с постоянным вылетом роликов 13 на фиксированный размер, исключается его заклинивание в скважине и обеспечивается постоянный внутренний диаметр в перекрывателе 1. Благодаря тому что переводник 6 с узлом соединения выполнен определенной длины и оснащен специальной ходовой резьбой исключается заклинивание развальцевателя 7 и вальцующей головки 8 в верхней части перекрывателя 1, а также обеспечивается последовательное развальцовывание верхнего 2 и нижнего 3 цилиндрических участков. Благодаря герметизирующим манжетам 17 обеспечивается герметичное перекрытие зоны осложнения, например, водопроявления.

Предлагаемое устройство является простой, надежной и дешевой конструкцией перекрывателя за счет упрощения изготовления профильных труб без цилиндрических участков и развальцевателя с постоянным вылетом роликов, а также и более простого и дешевого способа установки за счет уменьшения времени, затрачиваемого на развальцовку перекрывателя в скважине.