Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин и предназначено для изоляции зоны осложнения ствола скважины при бурении. Устройство включает 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. 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. Резьбы на цилиндрических участках секций выполнены коническими и оснащены герметизирующим составом. Наружная коническая резьба размещена на нижнем конце секций профильных труб, а внутренняя - сверху. На цилиндрическом участке верхней секции, обращенной к развальцевателю, выполнена внутренняя фаска, а на наружной поверхности - кольцевые проточки. Развальцеватель снизу оснащен режущей головкой, выполненной с возможностью взаимодействия и разрушения башмака, который изготовлен из легкоразбуриваемого материала, а сверхзу - дополнительным раздвижным развальцевателем. Повышается надежность, упрощается и удешевляется конструкция. 3 ил.

 

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 зон осложнения в скважине» (патент RU №2270323, МПК 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 торцовыми 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 спускать перекрыватель большой длины, так как из-за отсутствия клапана в нижней части перекрывателя не происходит его заполнения и выравнивания наружного и внутреннего давлений;

- сложность изготовления и высокая стоимость башмака из-за наличия большого количества сложных деталей;

- большие затраты времени на изготовление при спуске на сборку перекрывателя и при развальцовывании из-за наличия большого количества соединительных резьб;

- для обеспечения свободного прохождения бурильного инструмента через профильный перекрыватель при последующем бурении необходимо дополнительно развальцовывать профильный перекрыватель увеличенным развальцевателем, так как в верхней части цилиндрического участка верхней секции профильных труб возникал «концевой эффект», а имеющийся развальцеватель нераздвижной и имеет ограниченные возможности применения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «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;

- для обеспечения свободного прохождения бурильного инструмента через профильный перекрыватель при последующем бурении необходимо дополнительно развальцовывать профильный перекрыватель увеличенным развальцевателем, так как в верхней части цилиндрического участка верхней секции профильных труб возникал «концевой эффект», а имеющийся развальцеватель нераздвижной и имеет ограниченные возможности применения;

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

Технической задачей предлагаемого устройства является создание простой, надежной и дешевой конструкции перекрывателя за счет упрощения изготовления профильных труб, выполнения самоуплотняющейся, принудительно герметизируемой конусной резьбы, применения раздвижного развальцевателя, а также и более простого и дешевого способа установки за счет уменьшения времени, затрачиваемого на развальцовку перекрывателя в скважине, и разрушения башмака за одну спускоподъемную операцию при развальцовке.

Техническая задача решается устройством для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины, включающим 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.

Новым является то, что 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 секций 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.

На фиг.1 изображена верхняя часть устройства.

На фиг.2 изображена нижняя часть устройства.

На фиг.3 изображен фрагмент верхней части цилиндрического участка верхней секции профильных труб.

Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины (не показана) включает перекрыватель 1 (см. фиг.1 и 2), состоящий из секций 2 профильных труб 3 (см. фиг.2) с цилиндрическими участками 4 по концам, соединенных резьбой 5, роликовый развальцеватель 6 (см. фиг.1), размещенный над профильной трубой 7 и имеющий узел соединения 8 с перекрывателем 1. На нижнем конце перекрывателя 1 размещен башмак 9 с обратным клапаном 10.

Секции 2 профильных труб 3 выполнены сборными, состоящими из профильных труб 3 с концевым цилиндрическим участком 4 каждая, соединенными профильными торцами сваркой 11. Резьбы 5 на цилиндрических участках 4 секций 2 профильных труб 3 выполнены коническими и оснащены герметизирующим составом (не показан). Наружная коническая резьба 12 (см. Фиг.2) размещена на нижнем конце секций 2 профильных труб 3, а внутренняя 13 - сверху. На цилиндрическом участке 14 верхней секции профильных труб 7, обращенной к роликовому развальцевателю 6, выполнены внутренняя фаска 15, а на наружной поверхности - кольцевые проточки 16 (см. фиг.3). Роликовый развальцеватель 6 снизу оснащен режущей головкой 17, выполненной с возможностью взаимодействия и разрушения башмака 9, который изготовлен из легкоразбуриваемого материала. Сверху установлен дополнительный раздвижной развальцеватель 18, наружный диаметр которого в рабочем положении превышает диаметр ствола скважины (не показана).

Устройство работает следующим образом.

Профильные трубы 3 изготавливают с одним цилиндрическим участком 4, который оснащен внутренней 13 или наружной 12 коническими резьбами. Причем такие профильные трубы 3 более просты и дешевы в изготовлении, чем с двумя цилиндрическими участками 4. Затем профильные трубы 3 подбирают попарно с наружной 13 и внутренней 12 резьбами на цилиндрических участках 4, профильные торцы парных профильных труб калибруют и жестко и герметично соединяют сваркой 11, получая секции 2 профильных труб 3, превосходящие по длине стандартные в два раза. Нижнюю секцию 2 оснащают башмаком 9 с обратным клапаном 10, которые выполнены из легкоразбуриваемого материала. Роликовый развальцеватель 6 (см. фиг.1) размещен над профильной трубой 7 и имеет узел соединения 8 с перекрывателем 1. Кроме того, роликовый развальцеватель 6 снизу оснащен режущей головкой 17. Выше роликового развальцевателя 6 установлен дополнительный раздвижной развальцеватель 18, наружный диаметр которого в рабочем положении превышает диаметр ствола скважины.

После доставки секции 2, начиная с нижней, их последовательно спускают в скважину, соединяя секции 2 резьбами 12 и 13 с герметизирующим составом так, чтобы цилиндрические участки 4 с наружной резьбой 12 располагались снизу, с внутренней резьбой 13 - сверху. Затем на колоне бурильных труб (не показаны), присоединенной к раздвижному развальцевателю 18 (см. фиг.1), устройство спускают в интервал установки (не показан). Скважинная жидкость при этом заполняет устройство через обратный клапан 10 (см. фиг.1) башмака 9. После чего в колонне бурильных труб создается избыточное давление, которое через центральный канал 19 развальцевателя передается в перекрыватель за счет перекрытия обратного клапана 10 башмака 9 и выправляет профильные участки профильных труб 3 (см. фиг.2) до плотного их взаимодействия со стенками скважины, фиксируя перекрыватель 1 относительно скважины. Далее колонне бурильных труб придают вращение, в результате компоновка роликового развальцевателя 6 и раздвижного развальцевателя 18 отсоединяется от перекрывателя 1 благодаря узлу соединения с перекрывателем 8 (см. фиг.1). Затем одновременно с закачкой жидкости и вращением колонны бурильных труб им придают поступательное движение вниз, развальцовывая и плотно прижимая к стенкам скважины роликовым развальцевателем 6 и раздвижным развальцевателем 18 цилиндрические участки 4 (см. фиг.2) и калибруя профильные участки профильной трубы 3. По достижении башмака 9, выполненного из легкоразбуриваемого материала, роликовый развальцеватель 6 с режущей головкой 17 его разрушает, а развальцеватели 6 и 18 полностью прижимают перекрыватель 1 к стенкам скважины, герметично изолируя интервал зоны осложнения при бурении скважины.

Благодаря тому, что наружняя коническая резьба 12 (см. фиг.2) размещена на нижнем конце секций 2 профильных труб 3, а внутренняя 13 - сверху, оснащенные при соединении герметизирующим составом (например, пластичным клеевым составом), при развальцовке внутренний цилиндрический участок 4 с наружной конусной резьбой 12 «наплывает» на наружный цилиндрический участок 4 с внутренней конусной резьбой 13, исключая нарушения герметичности при установке перекрывателя 1 в скважине. А благодаря тому, что на цилиндрическом участке 14 верхней секции профильных труб 7 выполнены внутренняя фаска 15, а на наружной поверхности - кольцевые проточки 16, верхняя часть перекрывателя плотно прижимается к стенке скважины, таким образом исключается «концевой эффект». При применении раздвижного развальцевателя 18 обеспечивается свободное прохождение бурильного инструмента через профильный перекрыватель 1 при последующем бурении, так как наружный диаметр в рабочем положении превышает диаметр ствола скважины. Благодаря тому, что роликовый развальцеватель 6 снизу оснащен режущей головкой 17, выполненной с возможностью взаимодействия и разрушения башмака 9, который изготовлен из легкоразбуриваемого материала, отсутствует необходимость дополнительной спускоподъемной операции для разрушения башмака на забое.

Предлагаемое устройство является простой, надежной и дешевой конструкцией за счет упрощения изготовления перекрывателя из профильных труб с одним цилиндрическим участком, наличия самоуплотняющейся, принудительно герметизируемой конусной резьбы, а также и более надежного, простого и дешевого способа его установки гарантировано впотай, а также уменьшения количества затрат на свинчивание резьб перекрывателя перед спуском его в скважину и разрушения башмака за один спускоподъем при развальцовке.

Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины, 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, отличающееся тем, что 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 секций 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.