Устройство для герметизации разорванной колонны в скважине (варианты)

 

Изобретение относится к технике и технологии подземного ремонта скважины, а именно с устройствам для герметизации разорванных и смещенных эксплуатационных обсадных колонн нефтяных, водяных и газовых скважин. Устройство для герметизации разорванной колонны в скважине содержит хвостовик, снабженный в верхней части переводником с резьбой для отворота инструмента при его подъеме из скважины. Хвостовик выполнен состоящим из верхней и нижней частей, между которыми расположены фиксирующие элементы в виде пружинных пластин, на наружной поверхности которых расположены плоские фиксаторы, выполненные с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны. При этом нижняя часть хвостовика выполнена со скосом, а высота фиксаторов больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами. По второму варианту хвостовик выполнен перфорированным и с расположенной по его центру выточкой по кольцу, в которой размещены фиксаторы в виде отжимных пружинных лепестков, выполненные с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны. Нижняя часть хвостовика выполнена со скосом. Высота фиксаторов больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами. По третьему варианту верхняя и нижняя часть хвостовика соединены внутренней втулкой с образованием кольцевого зазора. Хвостовик снабжен на его наружной поверхности в кольцевом зазоре фиксатором в виде Т-образного в поперечном сечении стопорного пружинного кольца, выполненным с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны. Высота фиксатора больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами. Восстанавливается проходимость инструмента, ликвидируется негерметичность обсадной колонны. 3 н.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технике и технологии подземного ремонта скважин, а именно к устройствам для герметизации разорванных и смещенных эксплуатационных обсадных колонн нефтяных, водяных и газовых скважин.

В практике зафиксированы случаи, когда обсадная колонна в процессе эксплуатации скважины имеет разрыв с зазором по оси и со смещением в поперечном сечении.

Так, например, скважина №4 Ново-Алексеевского месторождения Майкопского УДТГ ООО “Кубаньгазпром”. Общая глубина скважины 4300 м, колонна спущена до отметки 4295 м, искусственный цементный мост на глубине 3940 м, интервал перфорации (продуктивный пласт) 3915-3925 м, цементный раствор в затрубье поднят до отметки 2278 м. Эта скважина на глубине 2014 м имеет поперечный разрыв обсадной колонны диаметром 140 мм с разрывом (зазором) вдоль оси на 800 мм и со смещением в поперечном сечении в пределах 50 мм (на фиг.1).

Известно устройство для герметизации обсадных колонн, включающее спуск устройства в сборе с пластырем на инструменте в скважину, ориентацию пластыря на разрыв, создание избыточного гидравлического давления в устройстве и расширение пластыря до сопряжения с обсадной колонной дорнирующей головкой сверху вниз силовым толкателем при применении устьевого упора /1/.

Известно устройство для ремонта обсадной колонны, включающее гофрированный пластырь с торцевыми уплотнителями на штанге и спуск в скважину после заполнения полости пластыря рабочим агентом НРС-1 (СИГБ) на водной основе, ориентацию пластыря против разрыва, процесс набухания НРС-1, обеспечивающий расширение пластыря до контакта с обсадной колонной /2/.

Однако данные устройства не восстанавливают центрацию поперечного разрыва обсадной колонны с разрывом (зазором) вдоль оси на значительную величину и не обеспечивают прочность отремонтированного разрыва обсадной колонны от смятия наружным давлением из-за тонкостенности пластыря, а следовательно герметизация колонны не будет достигнута.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для перекрытия разрыва обсадной колонны трубами меньшего диаметра (установка хвостовиков, летучек) с последующим цементированием в межтрубном пространстве, содержащее хвостовик, снабженный в верхней части переводником с резьбой для отворота инструмента при его подъеме из скважины /3/.

Известное устройство не позволяет отцентрировать разорванные и смещенные в поперечном сечении части колонны, так как нижний конец хвостовика (летучки) при спуске в скважину упирается в верхний торец разорванной и смещенной нижней части обсадной колонны. И, как результат, проходимость инструмента не восстанавливается, негерметичность колонны не ликвидируется, возвращение скважины в действующий фонд не обеспечивается, скважина ликвидируется.

Техническим результатом изобретения является восстановление проходимости инструмента, ликвидация негерметичности разорванной эксплуатационной обсадной колонны и возвращение скважины в действующий фонд.

Технический результат может быть достигнут при реализации одного из трех вариантов тем, что:

1. в известном устройстве для герметизации разорванной колонны в скважине, содержащем хвостовик, снабженный в верхней части переводником с резьбой для отворота инструмента при его подъеме из скважины, согласно изобретению хвостовик выполнен состоящим из верхней и нижней частей, между которыми расположены фиксирующие элементы в виде пружинных пластин, на наружной поверхности которых расположены плоские фиксаторы, выполненные с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны, при этом нижняя часть хвостовика выполнена со скосом, а высота фиксаторов больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами;

2. в известном устройстве для герметизации разорванной колонны в скважине, содержащем хвостовик, снабженный в верхней части переводником с резьбой для отворота инструмента при его подъеме из скважины, согласно изобретению, хвостовик выполнен перфорированным и с расположенной по его центру выточкой по кольцу, в которой размещены фиксаторы в виде отжимных пружинных лепестков, выполненные с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны, при этом нижняя часть хвостовика выполнена со скосом, а высота фиксаторов больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами;

3. в известном устройстве для герметизации разорванной колонны в скважине, содержащем хвостовик, снабженный в верхней части переводником с резьбой для отворота инструмента при его подъеме из скважины, согласно изобретению, хвостовик выполнен перфорированным, состоящим из верхней и нижней частей, соединенных внутренней по центру втулкой с образованием кольцевого зазора и снабжен на его наружной поверхности в кольцевом зазоре фиксатором в виде Т-образного в поперечном сечении стопорного пружинного кольца, выполненным с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны, при этом нижняя часть хвостовика выполнена со скосом, а высота фиксатора больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами.

На фиг.1 показан отпечаток 1 смещения нижней части относительно верхней части разорванной колонны на торцевой печати 2.

На фиг.2 представлен общий вид устройства (вариант 1) в транспортном положении в продольном разрезе без верхней и нижней частей хвостовика при спуске в скважину.

На фиг.3 - устройство в рабочем положении в момент фиксации разорванной эксплуатационной обсадной колонны после центровки по оси.

На фиг.4 представлен общий вид устройства (вариант 2) в транспортном положении в продольном разрезе без верхней и нижней частей хвостовика при спуске в скважину.

На фиг.5 - устройство в рабочем положении в момент фиксации разорванной эксплуатационной обсадной колонны после центровки по оси.

На фиг.6 представлен общий вид устройства (вариант 3) в продольном разрезе в транспортном положении без верхней и нижней частей хвостовика при спуске в скважину.

На фиг.7 - устройство в рабочем положении в момент фиксации разорванной эксплуатационной обсадной колонны после центровки по оси.

Предлагаемое устройство по варианту 1 (фиг.2 и 3) состоит из нижней 1 со скосом и верхней 2 частей хвостовика, соединенных между собой фиксирующими элементами в виде пружинных пластин 3, на наружной поверхности которых расположены фиксаторы 4. Фиксаторы 4 выполнены плоскими, высота которых больше зазоров между обсадными трубами, соединенными муфтами, не менее чем в 1,5 раза. Фиксаторы 4 опираются на верхний торец нижней части разорванной колонны.

Устройство по варианту 2 (фиг.4 и 5) состоит из сплошного хвостовика 6 с перфорацией 7 и выточкой по кольцу 8, в которой расположены фиксаторы 9 по центру хвостовика.

Фиксаторы 9 выполнены в виде отжимных пружинных лепестков, высота которых больше зазоров между обсадными трубами, соединенными муфтами не менее чем в 1,5 раза.

Устройство по варианту 3 (фиг.6 и 7) состоит из хвостовика 10 с внутренней по центру втулкой 11 и перфорацией 12, фиксатора 13 в виде стопорного Т-образного кольца. Высота фиксатора больше зазоров между обсадными трубами, соединенными муфтами, не менее чем в 1,5 раза.

Хвостовик во всех вариантах имеет: в нижней своей части скос, при помощи которого вращением инструмента обеспечивается заход устройства в нижнюю часть разорванной и смещенной эксплуатационной обсадной колонны и центровка ее по оси, в верхней части - переводник с левой (правой) резьбой для отворота инструмента при его подъеме из скважины.

Устройство работает следующим образом.

Устройство на инструменте (насосно-компрессорных трубах или бурильных трубах) спускают в скважину к месту разрыва эксплуатационной обсадной колонны 5 и вращением и весом инструмента обеспечивают, за счет наличия скоса в хвостовике, заход хвостовика в нижнюю часть разорванной колонны.

При выходе фиксаторы 4 (вариант 1, фиг.2 и 3) и фиксаторы 9 (вариант 2, фиг.4, 5), и фиксатор 13 (вариант 3, фиг.6, 7) из верхней части разорванной колонны 5 в пространстве, обладая свойствами заневоленной пружины, выдвигаются радиально и опираются в верхний торец нижней части разорванной колонны, обеспечивая этим фиксацию хвостовика и проход инструмента через хвостовик в интервале разрыва.

После этого вращением влево (вправо) отворачивают от хвостовика инструмент и поднимают на поверхность.

Затем известным способом ведут цементирование за колонной, выдерживают время на затвердевание тампонажного (цементного) раствора, разбуривание остатков затвердевшего раствора, опрессовку и другие технологические операции для сдачи скважины в эксплуатацию.

Использование предлагаемого технического решения позволит восстановить проходимость инструмента, ликвидировать негерметичность эксплуатационной обсадной колонны и возвратить скважину в действующий фонд.

Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения превышает в несколько раз в сравнении со строительством новой скважины.

Источники информации

1. Патент RU 2154149, 2000.

2. SU 1538581, 1989.

3. Сулейманов А.Б. и др. Техника и технология капитального ремонта скважин. – М.: Недра, 1987, с.236-238.

Формула изобретения

1. Устройство для герметизации разорванной колонны в скважине, содержащее хвостовик, снабженный в верхней части переводником с резьбой для отворота инструмента при его подъеме из скважины, отличающееся тем, что хвостовик выполнен состоящим из верхней и нижней частей, между которыми расположены фиксирующие элементы в виде пружинных пластин, на наружной поверхности которых расположены плоские фиксаторы, выполненные с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны, при этом нижняя часть хвостовика выполнена со скосом, а высота фиксаторов больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами.

2. Устройство для герметизации разорванной колонны в скважине, содержащее хвостовик, снабженный в верхней части переводником с резьбой для отворота инструмента при подъеме его из скважины, отличающееся тем, что хвостовик выполнен перфорированным и с расположенной по его центру выточкой по кольцу, в которой размещены фиксаторы в виде отжимных пружинных лепестков, выполненные с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны, при этом нижняя часть хвостовика выполнена со скосом, а высота фиксаторов больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами.

3. Устройство для герметизации разорванной колонны в скважине, содержащее хвостовик, снабженный в верхней части переводником с резьбой для отворота инструмента при его подъеме из скважины, отличающееся тем, что хвостовик выполнен перфорированным, состоящим из верхней и нижней частей, соединенных внутренней втулкой с образованием кольцевого зазора, и снабжен на его наружной поверхности в кольцевом зазоре фиксатором в виде Т-образного в поперечном сечении стопорного пружинного кольца, выполненным с возможностью опоры на верхний торец нижней части разорванной колонны, при этом нижняя часть хвостовика выполнена со скосом, а высота фиксатора больше зазора между трубами колонны, соединенными муфтами.

РИСУНКИ