RU60128U1 - Устройство для ремонта обсадной колонны в скважине - Google Patents

Abstract

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при ремонте обсадных колонн в скважинах, незацементированных в верхней их части.

Устройство для ремонта обсадной колонны в скважине содержит обсадную колонну и герметизирующую пробку в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им внутреннего диаметра обсадной колонны. Упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне. Внутренний диаметр металлического стакана меньше внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны в транспортном положении (D₂<D₁).

Внутри обсадной колонны выше металлического стакана на колонне труб расположен поршень с цилиндром, подпоршневая полость которого сообщена с трубным пространством колонны труб.

Снизу цилиндр оснащен конусом, который в свою очередь, на наружной поверхности оснащен расширяющим конусом, изготовленным сборным по диаметру из плашек, которые подпружинены сверху от цилиндра посредством пружины и втулки. Втулка расположена выше плашек и находится на наружной цилиндрической выборке конуса, и обеспечивает ограниченное перемещения плашек вверх по конусу. Плашки соединены с расширяющимся конусом соединением ласточкин хвост.

Плашки выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра D₄ металлического стакана в его рабочем положении (D₃<D₄).

Колонна труб выше поршня с цилиндром снабжена якорным узлом, состоящим из полой втулки и подпружиненных внутрь посредством пружины шлипсов, выполненных в виде поршней, установленных в полую втулку с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри полой втулки.

Герметизирующая пробка снизу посредством патрубка соединена со второй герметизирующей пробкой, аналогичной конструкции.

Предлагаемое устройство благодаря тому, что оно снабжено якорным узлом фиксируется в обсадной колонне скважины в процессе дорнирования герметизирующих пробок, а повышение качества ремонта обсадной колонны скважины достигается за счет герметизации каждого нарушения кондуктора в отдельности, что позволяет продлить срок службы скважины до следующего капитального ремонта.

3 илл. на 1 л.

Description

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при ремонте обсадных колонн в скважинах, незацементированных в верхней их части.

Известно технология для ремонта обсадной колонны в скважине манжетами (Харьков В.А. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1969 г., стр.54-55) путем наращивания цементного кольца за обсадной колонной, закачивая цементный раствор через цементировочные отверстия, созданные в стенках обсадной трубы простреливанием пулевым, кумулятивным или гидропескоструйным перфоратором. При этом цементный раствор продавливают цементировочной пробкой с эластичными манжетами.

Недостатком указанной цементировочной пробки является то, что в завершающей стадии продавливания цементного раствора цементировочная пробка, достигая цементировочных отверстий, лишь временно перекрывает их. После разбуривания цементировочной пробки и цементного моста в скважине из-за необходимости ввода ее в эксплуатацию, цементировочные отверстия оказываются вскрытыми, а цементный камень, находящийся в них при знакопеременных нагрузках, создаваемых внутри скважины при различных технологических операциях, постепенно разрушается, сводя на нет ремонтные работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для ремонта обсадной колонны в скважине (авторской свидетельство SU №1768749 А1, МПК 7 Е 21 В 33/13, опубл. Бюл. №38 от 15.10.1992 г.), включающее цементировочную пробку с эластичными манжетами, герметизирующую пробку, жестко связанную с нижней частью цементировочной пробки и выполненную в виде полого упругодеформирующегося по наружной поверхности корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, и центрирующего конуса в нижней части корпуса, при этом по торцам корпуса выполнены кольцевые проточки под верхнюю и нижнюю части обсадной колонны.

Недостатком устройства является то, что при спуске устройства в скважину герметизирующая пробка может быть повреждена или сорвана, так как она находится в очень плотном контакте со стенкам скважины, особенно это касается старых скважин, где

стенки имеют наросты в виде твердых отложений. В итоге имеем негерметичную посадку, разъединенных частей обсадной колонны, что значительно снижает качество ремонта обсадной колонны и, как следствие, повторный ремонт скважины.

Кроме того, наращивание цементного кольца за обсадной колонной, с установкой и разбуриванием цементного моста требуют значительных материальных и финансовых затрат и не всегда бывает успешным.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для ремонта обсадной колонны в скважине (патент РФ на полезную модель №52085, МПК 7 Е 21 В 33/13, опубл. Бюл. №7 от 30.06.2005 г.), содержащее обсадную колонну и герметизирующую пробку в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, при этом упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне, причем внутренний диаметр металлического стакана меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в транспортном положении, при этом внутри обсадной колонны выше металлического стакана на колонне труб расположен поршень с цилиндром, подпоршневая полость которого сообщена с трубным пространством колонны труб, причем снизу цилиндр оснащен конусом, оснащенным расширяющим конусом, изготовленным сборным по диаметру из плашек, которые подпружинены сверху от цилиндра и выполнены с возможностью ограниченного перемещения только по конусу вверх, причем плашки выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра металлического стакана в его рабочем положении.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, в процессе дорнировании герметизирующей пробки происходит процесс растяжение-сжатие колонны труб, поскольку последняя не зафиксирована в обсадной колонне непосредственно над цилиндром в связи с чем снижается надежность и качество герметизации;

во-вторых, герметизирующая пробка установлена только ниже нижнего нарушения, что не позволяет загерметизировать каждой нарушение в отдельности в связи с чем снижается качество ремонта обсадной колонны.

Задачей полезной модели является фиксация устройства в обсадной колонне скважины в процессе дорнирования герметизирующих пробок и повышение качества ремонта обсадной колонны скважины за счет герметизации каждого нарушения кондуктора в отдельности.

Указанная задача решается предлагаемым устройством для ремонта обсадной колонны в скважине, содержащим обсадную колонну и герметизирующую пробку в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, при этом упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне, причем внутренний диаметр металлического стакана меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в транспортном положении, при этом внутри обсадной колонны выше металлического стакана на колонне труб расположен поршень с цилиндром, подпоршневая полость которого сообщена с трубным пространством колонны труб, причем снизу цилиндр оснащен конусом, оснащенным расширяющим конусом, изготовленным сборным по диаметру из плашек, которые подпружинены сверху от цилиндра и выполнены с возможностью ограниченного перемещения только по конусу вверх, причем плашки выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра металлического стакана в его рабочем положении

Новым является то, что колонна труб выше поршня с цилиндром снабжена якорным узлом, состоящим из полой втулки и подпружиненных внутрь шлипсов, выполненных в виде поршней, установленных в полую втулку с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри полой втулки.

Новым также является то, что количество герметизирующих пробок не менее двух, и они соединены между собой патрубками.

На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство для ремонта обсадной колонны в скважине в продольном разрезе.

На фигуре 2 изображен продольный разрез скважины после ремонта.

На фигуре 3 изображено сечение А-А расширяющего конуса устройства.

Устройство для ремонта обсадной колонны (см. фиг.1) в скважине содержит обсадную колонну 1 и герметизирующую пробку 2 в виде полого упругодеформирующегося корпуса 3 с возможностью превышения им внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны 1. Упругодеформирующийся корпус 3 армирован изнутри металлическим стаканом 4, который зафиксирован снизу на обсадной колонне 1. Внутренний диаметр D₂ металлического стакана 4 меньше внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны 1 в транспортном положении (D₂<D₁).

Внутри обсадной колонны 1 выше металлического стакана 4 на колонне труб 5 расположен поршень 6 с цилиндром 7, подпоршневая полость 8 которого сообщена с трубным пространством колонны труб 5.

Снизу цилиндр 7 оснащен конусом 9, который в свою очередь, на наружной поверхности оснащен расширяющим конусом 10, изготовленным сборным по диаметру из плашек 11, которые подпружинены сверху от цилиндра 7 посредством пружины 12 и втулки 13. Втулка 13 расположена выше плашек 11 и, находясь на наружной цилиндрической выборке 14 конуса 9, обеспечивает ограниченное перемещение плашек 11 вверх по конусу. Плашки 11 соединены с конусом 9 цилиндра 7 соединением ласточкин хвост (см. фиг.3).

Плашки 11 выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса 3 с металлическим стаканом 4 к обсадной колонне 1 и с диаметром основания D₃, меньшим внутреннего диаметра D₄ металлического стакана в его рабочем положении (D₃<D₄)(см. фиг.1 и 2).

Колонна труб 5 выше поршня 6 с цилиндром 7 снабжена якорным узлом 15, состоящим из полой втулки 16 и подпружиненных внутрь посредством пружины 17 шлипсов 18, выполненных в виде поршней, установленных в полую втулку 16 с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри полой втулки 16.

Герметизирующая пробка 2 снизу посредством патрубка 19 соединена со второй герметизирующей пробкой 2', также выполненной в виде полого упругодеформирующегося корпуса 3' с возможностью превышения им внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны 1. Упругодеформирующийся корпус 3' армирован изнутри металлическим стаканом 4', внутренний диаметр D₂, которого меньше внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны 1 в транспортном положении (D₂<D₁).

Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнительным кольцом 20.

Вспомогательные крепежные элементы на фигурах 1 и 2 не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском обсадной колонны 1 в скважину производят сборку герметизирующим пробок 2; 2'; 2"...2ⁿ, которые соединяют между собой патрубками 19; 19'...19ⁿ, причем длину патрубков 19 подбирают таким образом, чтобы каждое нарушение 21; 21'...21ⁿ кондуктора 22 находилось выше соответствующей герметизирующей пробки 2; 2'; 2"...2ⁿ и герметично разделяясь последней.

На нижний конец обсадной колонны 1 (см. фиг.1) наворачивают собранную компоновку герметизирующих пробок 2; 2'; 2"...2ⁿ, например, состоящую из двух герметизирующих пробок 2 и 2' (см. фиг.1) Обсадную колонну 1 спускают в скважину до тех пор, пока каждая из герметизирующих пробок 2 и 2' не окажется ниже интервала

нарушения 21; 21' соответственно кондуктора 22 скважины. После чего верхнюю часть обсадной колонны 1 крепят на устье 23 скважины.

Затем в обсадную колонну 1 спускают колонну труб 5 (например, колонну насосно-компрессорных труб) с поршнем 6 и цилиндром 7 на конце и якорным узлом 15 до тех пор, пока снизу цилиндр 7, соединенный своим конусом 9 с расширяющим конусом 10, изготовленным сборным по диаметру из плашек 11 соединением «ласточкин хвост» не упрется в металлический стакан 4 герметизирующей пробки 2, о чем свидетельствуют показания индикатора веса (на фиг.1, 2, 3 не показано).

Далее колонну труб 5 начинают разгружать на герметизирующую пробку 2, при этом плашки 11 расширяющего конуса 10, подпружиненные сверху от цилиндра 7 посредством пружины 12 и втулки 13, начинают перемещаться вверх относительно конуса 9 гидроцилиндра 7, благодаря соединению например, «ласточкин хвост» до тех пор, пока втулка 13, находящаяся на наружной цилиндрической выборке 14 конуса 9 не достигнет его верхнего торца, при этом пружина 12 сожмется, а цилиндр 7 останется неподвижным, а на индикаторе веса наблюдается рост показаний на величину усилия сжатия пружины 12. Далее герметизируют устье 23 скважины с помощью планшайбы 24 и посредством насосного агрегата (на фиг.1, 2, 3 не показано) создают во внутреннем пространстве колонны труб 5, а следовательно, и в подпоршневом пространстве 8 цилиндра 7 избыточное давление, под действием которого сначала срабатывает якорный узел 15, то есть подпружиненные внутрь посредством пружины 17 шлипсы 18, выполненные в виде поршней перемещаются радиально наружу благодаря избыточному давлению в колонне труб 5 и полой втулке 16 и фиксируются на внутренних стенках обсадной колонны 1, исключая растяжение колонны труб 5 в процессе последующего дорнирования герметизирующих пробок 2 и 2'.

Избыточное давление в колонне труб 5 и в подпоршневом пространстве 8 гидроцилиндра 7 продолжают повышать. В результате цилиндр 7 начинает перемещаться вниз относительно поршня 6, при этом плашки 11 расширяющего конуса 10, установленные на конусе 9 гидроцилиндра 7 начинают дорнировать и прижимать металлический стакан 4 с упругодеформирующимся корпусом 3 герметизирующей пробки 2 к внутренним стенкам кондуктора 18 ниже нарушения 21.

Процесс дорнирования продолжается до тех пор, пока плашки 11 расширяющего конуса 10 окажутся ниже герметизирующей пробки 2, о чем свидетельствует падение давление на манометре насосного агрегата и плашки 11 расширяющего конуса 10, установленные на конусе 9 гидроцилиндра 7 оказываются над герметизирующей пробкой 2'. Далее вновь повышают избыточное давление в колонне труб 5 в результате происходит дорнировавание и прижатие металлического стакана 4' с

упругодеформирующимся корпусом 3' герметизирующей пробки 2' к внутренним стенкам кондуктора 18 ниже нарушения 21'.

Резкий скачок давления вверх на манометре насосного агрегата свидетельствует о том, что поршень 6 уперся в верхний торец цилиндра 7, что означает окончание дорнирования герметизирующих пробок 2 и 2', при этом плашки 11 расширяющего конуса 10 опускаются вниз по конусу 9 цилиндра 7 вместе с втулкой 13 благодаря возвратной силе пружины 12 и занимают исходное положение (см. фиг.1).

После этого давление в нагнетательной линии насосного агрегата сбрасывают, а из скважины извлекают колонну труб 5 с поршнем 6 и цилиндром 7 на конце, при этом металлический стакан 4 (см. фиг.2) с упругодеформирующимся корпусом 3 герметизирующей пробки 2, а также металлический стакан 4' с упругодеформирующимся корпусом 3' герметизирующей пробки 2' оказываются плотно и герметично прижатыми к внутренней стенке кондуктора 18.

После этого в скважину спускают эксплуатационную колонну 25, нижний конец которой наворачивают на муфту, находящейся в скважине эксплуатационной колонны 26. Затем в скважину спускают необходимое оборудование и пускают ее в эксплуатацию.

Предлагаемое устройство благодаря тому, что оно снабжено якорным узлом фиксируется в обсадной колонне скважины в процессе дорнирования герметизирующих пробок, а повышение качества ремонта обсадной колонны скважины достигается за счет герметизации каждого нарушения кондуктора в отдельности, что позволяет продлить срок службы скважины до следующего капитального ремонта.

Claims (2)

1. Устройство для ремонта обсадной колонны в скважине, содержащее обсадную колонну и герметизирующую пробку в виде полого упругодеформирующегося корпуса с возможностью превышения им диаметра обсадной колонны, при этом упругодеформирующийся корпус армирован изнутри металлическим стаканом, который зафиксирован снизу на обсадной колонне, причем внутренний диаметр металлического стакана меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в транспортном положении, при этом внутри обсадной колонны выше металлического стакана на колонне труб расположен поршень с цилиндром, подпоршневая полость которого сообщена с трубным пространством колонны труб, причем снизу цилиндр оснащен конусом, оснащенным расширяющим конусом, изготовленным сборным по диаметру из плашек, которые подпружинены сверху от цилиндра и выполнены с возможностью ограниченного перемещения только по конусу вверх, причем плашки выполнены с возможностью прижатия упругодеформирующегося корпуса с металлическим стаканом к обсадной колонне и с диаметром основания, меньшим внутреннего диаметра металлического стакана в его рабочем положении, отличающееся тем, что колонна труб выше поршня с цилиндром снабжена якорным узлом, состоящим из полой втулки и подпружиненных внутрь шлипсов, выполненных в виде поршней, установленных в полую втулку с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри полой втулки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество герметизирующих пробок не менее двух, и они соединены между собой патрубками.