Способ восстановления герметичности обсадных колонн и устройство для его осуществления

Способ восстановления герметичности обсадных колонн и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к отрасли ремонтно-изоляционных работ, а именно к способам и устройствам восстановления герметичности обсадных колонн.

Известен способ восстановления герметичности обсадных колонн [1], включающий спуск колонны насосно-компрессорных труб ниже интервала нарушения обсадной колонны, закачивание тампонирующего раствора в колонну насосно-компрессорных труб при открытом затрубном пространстве, подъем колонны насосно-компрессорных труб выше расчетного уровня тампонирующего раствора в скважине, продавливание тампонирующего раствора за обсадную колонну при закрытом затрубном пространстве. Недостатком аналога является то, что из-за усадочности тампонирующего раствора вероятность восстановления герметичности обсадной колонны незначительна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ установки пластыря в интервале негерметичности обсадной колонны путем перекрытия зоны негерметичности изнутри пластырем из металлической трубы с последующим ее расширением за счет создания избыточного давления [2]. Способ восстановления герметичности обсадных колонн, включающий перекрытие зоны негерметичности изнутри пластырем, выполненным в виде деформируемой трубы, и расширение пластыря по всей длине путем создания избыточного давления. При этом в качестве деформируемой трубы используют трубу из термопластичного материала - полиэтилена, а избыточное давление создают за счет расширения смеси известковой для горных и буровых работ, которым заполняют трубу из полиэтилена перед перекрытием зоны негерметичности обсадной колонны.

В вышеуказанном способе смесь известковая для горных и буровых работ внутри обсадной трубы в интервале негерметичности твердеет и образуется пробка. Пробку разрушают турбобуром, долотом или фрезой, спускаемой в скважину колонной бурильных труб. Спуск и подъем колонны бурильных труб, а также разрушение пробки (бурение), отнимают значительную часть времени ремонтно-изоляционных работ и увеличивают расходы на проведение этих работ.

Задачей изобретения является уменьшение расходов на ремонтно-изоляционные работы обсадной трубы. Поставленная задача решается тем, что в способе восстановления герметичности обсадных колонн, включающем перекрытие зоны негерметичности изнутри пластырем, выполненным в виде деформируемой трубы, и расширение пластыря по всей длине путем создания избыточного давления, новым является то, что избыточное давление создается водой, а в качестве деформируемой трубы используют профилированную трубу с цилиндрическими концами, герметично заглушенными с крайних торцов, и отделяемыми, вместе с образованными при деформации коническими участками, от расширенной части профилированной трубы, причем верхний цилиндрический конец трубы вместе с коническим участком отделяют после расширения деформируемой трубы, созданием внутри профилированной трубы избыточного давления, превышающего давление для расширения деформируемой трубы, а нижний цилиндрический конец трубы вместе с коническим участком отделяют после отделения верхнего цилиндрического конца трубы вместе с коническим участком от расширенной части трубы путем деформации нижнего конического участка и перемещения вверх этого участка вместе с нижним цилиндрическим концом трубы, при этом в устройстве для осуществления способа, включающем профилированную трубу с цилиндрическими концами, с наружной боковой стенки на обоих концах профилированной части трубы выполнен замкнутый паз, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси профилированной трубы, причем верхний и нижний пазы имеют одинаковую ширину, при этом глубина верхнего паза выбрана больше глубины нижнего паза, причем верхняя заглушка имеет форму колпака, неподвижно расположенного дном внутри верхнего цилиндрического конца профилированной трубы и выполненного с центральным отверстием, двумя эксцентричными отверстиями и внутренней конической резьбой на боковой стенке, причем нижняя заглушка имеет форму цилиндра и расположена герметично и с возможностью осевого перемещения внутри нижнего цилиндрического конца профилированной трубы, причем к верхнему торцу цилиндра жестко закреплен нижний конец стержня, расположенного герметично и с возможностью осевого перемещения в центральном отверстии верхней заглушки и выполненного с наружной резьбой на верхнем конце, причем на стержне между верхним и нижним заглушками, с возможностью осевого перемещения, установлена цанговая втулка с подпружиненными пружиной сжатия клиньями на нижнем конце, причем клинья расположены в конической выборке цанговой втулки острыми концами наверху, причем с нижнего торца на цанговой втулке выполнена резьбовая выборка, снабженная винтом в форме втулки, причем к внутренней стенке нижнего цилиндрического конца профилированной трубы закреплен сваркой нижний конец тяги, выполненной из согнутого в нижней части стержня и закрепленной с помощью сварки верхним концом к боковой стенке цанговой втулки.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа восстановления герметичности обсадных колонн в продольном разрезе; на фиг. 2 изображен продольный разрез устройства, поясняющий принцип работы; на фиг. 3 - разрез В-В фиг. 1; на фиг. 4 - вид А фиг. 1; на фиг. 5 - вид Б фиг. 1.

В устройстве для осуществления способа восстановления герметичности обсадных колонн, включающем профилированную трубу 1 (фиг. 1) с цилиндрическими концами 2 и 3, с наружной боковой стенки 4 на обоих концах профилированной части 5 трубы 1 выполнен замкнутый паз 6, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси профилированной трубы 1. Верхний и нижний пазы 6 имеют одинаковую ширину s. При этом глубина h верхнего паза 6 выбрана больше глубины k нижнего паза. Верхняя заглушка 7 имеет форму колпака, неподвижно (с помощью сварки) расположенного дном 8 внутри верхнего цилиндрического конца 2 профилированной трубы 1. Эта заглушка 7 выполнена с центральным отверстием 9, двумя эксцентричными отверстиями 10 и внутренней конической резьбой 11 на боковой стенке. Нижняя заглушка 12 имеет форму цилиндра 13 и расположена герметично с помощью уплотнительного кольца 14 и с возможностью осевого перемещения внутри нижнего цилиндрического конца 3 профилированной трубы 1. К верхнему торцу цилиндра 13 нижней заглушки 12 жестко закреплен нижний конец стержня 15, расположенного герметично с помощью уплотнительного кольца16 и с возможностью осевого перемещения, в центральном отверстии 9 верхней заглушки 7. Уплотнительные кольца 14 и 16 находятся в кольцевых пазах, выполненных на верхней и нижней заглушках 7 и 12. Стержень 15 выполнен с наружной резьбой 17 на верхнем конце. На стержне 15 между верхним 7 и нижним 12 заглушками, с возможностью осевого перемещения, установлена цанговая втулка 18 с подпружиненными пружиной сжатия 19 клиньями 20 на нижнем конце. Клинья 20 расположены в конической выборке цанговой втулки 18 острыми концами наверху. С нижнего торца на цанговой втулке 18 выполнена резьбовая выборка, снабженная винтом 21 в форме втулки. К внутренней стенке 22 нижнего цилиндрического конца 3 профилированной трубы 1 закреплен сваркой нижний конец тяги 23. Она выполнена из согнутого в нижней части стержня. Тяга 23 закреплена с помощью сварки верхним концом 24 к боковой стенке цанговой втулки 18.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На внутреннюю коническую резьбу 11 верхней заглушки 7 крепят колонну насосно-компрессорных труб, а на наружной резьбе 17 стержня 15 соединяют колонну штанг. При этом нижняя заглушка 12 герметично находится в нижнем цилиндрическом конце 3 профилированной трубы 1. В таком положении нижней заглушки 12 собранное устройство опускается в скважину в интервал негерметичности обсадной колонны. Затем внутрь профилированной трубы 1 через колонну насосно-компрессорных труб и отверстия 10 верхней заглушки 7 подается вода под избыточным давлением. При этом нижнюю заглушку 12 удерживают от перемещения вниз колонной штанг. От избыточного давления воды профилированная часть 5 трубы 1 расширяется, принимает форму цилиндра 25 (на фиг. 3 изображено пунктирно) и плотно прилегает к внутренней стенке обсадной колонны, перекрывая зону негерметичности. Далее внутри профилированной трубы создают водой избыточное давление, превышающее давление для расширения профилированной трубы 1. При этом отделяется верхний цилиндрический конец 2 профилированной трубы 1 вместе с коническим участком 26 по верхнему замкнутому пазу 6. Глубина этого паза больше глубины нижнего паза. Поэтому отделение указанных деталей происходит по верхнему пазу 6. Затем отделяют нижний цилиндрический конец 3 профилированной трубы 1 вместе с нижним коническим участком 27 путем деформации этого участка. Для обеспечения деформации нижнего конического участка 27, с помощью колонны штанг и стержня 15, опускают вниз от цилиндрического конца 3 профилированной трубы 1 нижнюю заглушку 12. Клинья 20 не препятствуют перемещению стержня 15 вниз через отверстие цанговой втулки 18, т.к. они расположены острыми концами наверху. После колонной штанг поднимают вверх стержень 15. С ним поднимается застопоренная клиньями 20 цанговая втулка 18. Она тягой 23 вначале тянет вверх левую (по фиг. 2) часть нижнего цилиндрического конца 3 профилированной трубы 1. Этот конец 3, изгибаясь, входит внутрь нижнего конического участка 27 профилированной трубы 1, а затем тянет его левую часть вверх. При этом нижний конический участок 27 так же гнется, входит внутрь расширенной профилированной части 5 трубы 1 и по нижнему пазу 6 отрывается от этой части 5. Стержень 15 посредством колонны штанг поднимает вверх из скважины изогнутый нижний конический участок 27, изогнутый нижний цилиндрический конец 3 профилированной трубы 1 и нижнею заглушку 12. При этом с помощью колонны насосно-компрессорных труб поднимают вверх верхнюю заглушку 7 с верхним цилиндрическим концом 2 профилированной трубы 1 и верхним коническим участком 26. Расширенная профилированная часть 5 трубы 1 остается неподвижно в обсадной трубе, перекрыв зону негерметичности.

Положительный эффект от использования предложенного способа восстановления герметичности обсадных колонн и устройства для его осуществления заключается в значительном уменьшении расходов на ремонтно-изоляционные работы. В выбранном прототипе в связи с использованием смеси известковой для горных и буровых работ, образовавшуюся известковую пробку разрушают бурением. В предложенном способе буровые работы отсутствуют и поэтому, по сравнению с прототипом, уменьшаются расходы на ремонтно-изоляционные работы обсадной трубы. Так же в прототипе скважина засоряется известковыми частицами, образующимися при бурении пробки. В предложенном способе избыточное давление создается водой, в которой механических примесей незначительно и скважина после восстановления герметичности обсадной колонны остается чистой.

Источники информации

1. Блажевич В.А. Уметбаев В.Г. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. М.: Недра, 1985, стр. 163.

2. Патент РФ №2105128, МПК Е21В 29/00, 1998.

1. Способ восстановления герметичности обсадных колонн, включающий перекрытие зоны негерметичности изнутри пластырем, выполненным в виде деформируемой трубы, и расширение пластыря по всей длине путем создания избыточного давления, отличающийся тем, что избыточное давление создается водой, а в качестве деформируемой трубы используют профилированную трубу с цилиндрическими концами, герметично заглушенными с крайних торцов, и отделяемыми, вместе с образованными при деформации коническими участками, от расширенной части профилированной трубы, причем верхний цилиндрический конец трубы вместе с коническим участком отделяют после расширения деформируемой трубы созданием внутри профилированной трубы избыточного давления, превышающего давление для расширения деформируемой трубы, а нижний цилиндрический конец трубы вместе с коническим участком отделяют после отделения верхнего цилиндрического конца трубы вместе с коническим участком от расширенной части трубы путем деформации нижнего конического участка и перемещения вверх этого участка вместе с нижним цилиндрическим концом трубы.

2. Устройство для осуществления способа восстановления герметичности обсадных колонн, включающее профилированную трубу с цилиндрическими концами, при этом с наружной боковой стенки на обоих концах профилированной части трубы выполнен замкнутый паз, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси профилированной трубы, причем верхний и нижний пазы имеют одинаковую ширину, при этом глубина верхнего паза выбрана больше глубины нижнего паза, причем верхняя заглушка имеет форму колпака, неподвижно расположенного дном внутри верхнего цилиндрического конца профилированной трубы и выполненного с центральным отверстием, двумя эксцентричными отверстиями и внутренней конической резьбой на боковой стенке, причем нижняя заглушка имеет форму цилиндра и расположена герметично и с возможностью осевого перемещения внутри нижнего цилиндрического конца профилированной трубы, причем к верхнему торцу цилиндра жестко закреплен нижний конец стержня, расположенного герметично и с возможностью осевого перемещения в центральном отверстии верхней заглушки и выполненного с наружной резьбой на верхнем конце, причем на стержне между верхним и нижним заглушками, с возможностью осевого перемещения, установлена цанговая втулка с подпружиненными пружиной сжатия клиньями на нижнем конце, причем клинья расположены в конической выборке цанговой втулки острыми концами наверху, причем с нижнего торца на цанговой втулке выполнена резьбовая выборка, снабженная винтом в форме втулки, причем к внутренней стенке нижнего цилиндрического конца профилированной трубы закреплен сваркой нижний конец тяги, выполненной из согнутого в нижней части стержня и закрепленной с помощью сварки верхним концом к боковой стенке цанговой втулки.