Способ и устройство для крепления неустойчивых пород на протяженных участках стволов скважин

Группа изобретений относится к бурению скважин, в частности может быть использовано для крепления неустойчивых пород на протяженных участках стволов скважин. Способ включает сборку профильного перекрывателя с цилиндрическими участками на концах, состоящего из секций профильных труб, соединенных сваркой по профильным торцам, причем секции жестко соединены между собой, установку снизу перекрывателя башмака с обратным клапаном, а сверху - развальцевателя с вальцующей головкой, размещенной в верхнем цилиндрическом участке перекрывателя, спуск перекрывателя в участок установки в скважине на колонне бурильных труб, соединенных между собой через узел соединения развальцевателя, расширение давлением профильных участков и окончательное прижатие перекрывателя к стенкам скважины вальцующей головкой. При этом секции изготавливают из не менее трех профильных труб без цилиндрических участков за исключением верхней и нижней секций, которые снабжены соответствующими цилиндрическими участками, причем все неразъемные соединения секций между собой выполняют в виде сварных соединений соответствующих профильных торцов, при этом развальцовка верхнего цилиндрического участка производится развальцевателем, после чего производят калибровку этого участка вальцующей головкой с поднятием колонны бурильных труб перед окончательным прижатием. Упрощается конструкция, сокращаются временные и материальные затраты. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности для крепления неустойчивых пород на протяженных участках стволов скважин.

Известно «Устройство для перекрытия зоны осложнения в скважине» (патент RU №2310737, МПК E21B 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 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 профильных труб из-за требований большой точности при изготовлении профильных труб с цилиндрическими концевыми участками;

- значительные затраты времени при развальцовывании перекрывателя из-за наличия большого количества соединительных резьб при установке перекрывателя в скважинах с протяженными участками зон осложнения;

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

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для перекрытия зоны осложнения бурения в скважине» (ПМ RU №78514, МПК E21B 29/10, опубл. бюл. №33 от 27.11.2008 г.), включающее перекрыватель, состоящий из секций профильных труб с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, развальцеватель с вальцующей головкой, размещенной над профильной трубой и имеющей узел соединения с бурильными трубами вверху и перекрывателем внизу, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, кроме этого, секции профильных труб выполнены сборными, состоящими из профильных труб с концевым цилиндрическим участком, соединенными профильными торцами сваркой, при этом 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 развальцеватель снизу оснащен вальцующей головкой с режущими элементами, выполненными с возможностью отворота башмака.

Данным устройством реализуется способ, включающий сборку профильного перекрывателя с цилиндрическими участками на концах, состоящего из секций профильных труб, соединенных сваркой по профильным торцам, причем секции жестко соединены между собой, установку снизу перекрывателя башмака с обратным клапаном, а сверху - развальцевателя с вальцующей головкой, размещенной в верхнем цилиндрическом участке перекрывателя, спуск в участок установки скважины перекрывателя на колонне бурильных труб, соединенных между собой через узел соединения развальцевателя, расширение давлением профильных участков и окончательное прижатие перекрывателя к стенкам скважины вальцующей головкой.

Недостатками данного устройства и способа являются:

- значительные затраты времени при развальцовывании перекрывателя из-за наличия большого количества соединительных резьб при установке перекрывателя в скважинах с протяженными участками зон осложнения;

- необходимость предварительного расширения интервала ствола скважины, в котором устанавливается профильный перекрыватель, для установки перекрывателя впотай, что влечет за собой дополнительную спускоподъемную операцию и, как следствие, увеличение времени между вскрытием зоны осложнения и установкой профильного перекрывателя.

Технической задачей предлагаемого способа и устройства является максимальное сокращение времени между вскрытием зоны неустойчивых пород и установкой в ней профильного перекрывателя за счет упрощения конструкции секций профильных труб и увеличения их длины, метода их крепления и установки в скважине, а также отсутствия операции расширения ствола скважины после вскрытия зоны.

Техническая задача решается способом для крепления неустойчивых пород на протяженных участках стволов скважин, включающим сборку профильного перекрывателя с цилиндрическими участками на концах, состоящего из секций профильных труб, соединенных сваркой по профильным торцам, причем секции жестко соединены между собой, установку снизу перекрывателя башмака с обратным клапаном, а сверху - развальцевателя с вальцующей головкой, размещенной в верхнем цилиндрическом участке перекрывателя, спуск перекрывателя в участок установки в скважине на колонне бурильных труб, соединенных между собой через узел соединения развальцевателя, расширение давлением профильных участков и окончательное прижатие перекрывателя к стенкам скважины вальцующей головкой.

Новым является то, что секции изготавливают из не менее трех профильных труб без цилиндрических участков за исключением верхней и нижней секций, которые снабжены соответствующими цилиндрическими участками, причем все неразъемные соединения секций между собой выполняют в виде сварных соединений соответствующих профильных торцов, при этом развальцовка верхнего цилиндрического участка производится развальцевателем, после чего производят калибровку этого участка вальцующей головкой с поднятием колонны бурильных труб перед окончательным прижатием перекрывателя к стенкам скважины.

Техническая задача для реализации способа решается также устройством для осуществления способа, включающим перекрыватель с цилиндрическими участками по концам, состоящий из жестко соединенных между собой секций профильных труб, соединенных сваркой по профильным торцам, развальцеватель, соединенный правой резьбой с верхним цилиндрическим участком перекрывателя, с вальцующей головкой, размещенной в верхнем цилиндрическом участке перекрывателя, и башмак с обратным клапаном, соединенный резьбой с нижним цилиндрическим концом перекрывателя.

Новым является то, что секции изготовлены из не менее трех профильных труб без цилиндрических участков за исключением верхней и нижней секций, а все неразъемные соединения секций между собой выполнены в виде сварных соединений соответствующих профильных торцов, при этом развальцеватель оснащен нераздвижными вальцующими роликами.

На чертеже изображено устройство с частичными продольными и поперечными разрезами.

Устройство для осуществления способа крепления неустойчивых пород на протяженных участках стволов скважин (не показана), включающее профильный перекрыватель 1, состоящий из секций 2 профильных труб 3 с цилиндрическими участками 4, сверху - для соединения профильного перекрывателя 1 посредством правой резьбы 5 через посадочный переводник 6 с роликовым развальцевателем 7 и установки в верхней цилиндрической части перекрывателя 1 вальцующей головки 8, а снизу - для крепления башмака с обратным клапаном 9 с помощью резьбы 10.

Секции 2 выполнены в заводских условиях сборными, состоящими из не менее трех профильных труб 3 без цилиндрических участков (за исключением цилиндрических участков 4 верхней и нижней секций), соединенных между собой посредством сварных соединений 11 по профильным торцам.

Развальцеватель 7 изготовлен без возможности изменения диаметра описанной окружности и оснащен жестко закрепленными вальцующими роликами 12.

Профильный перекрыватель 1 спускается в скважину ( не показана) на бурильных трубах (не показаны), которые соединены с перекрывателем 1 через узел соединения развальцевателя 13.

Способ реализуется в следующей последовательности.

Сразу же после вскрытия участка скважины с неустойчивыми породами (не показана) и подъема инструмента (не показан) начинают спуск профильного перекрывателя 1 в скважину на колонне бурильных труб (не показаны), соединенных с перекрывателем 1 через узел соединения развальцевателя 13. Секции 2 заранее выполнены сборными, состоящими из профильных труб 3, соединенных между собой посредством сварных соединений 11 по профилю, длина секций 2 выбирается максимальной, которую можно спустить в скважину (не менее трех профильных труб 3), для того чтобы сократить до минимума количество сварных операций на устье скважины. Сами же секции 2 также стыкуются между собой посредством сварных соединений соответствующих профильных торцов непосредственно на устье скважины (не показана).

По завершению спуска профильного перекрывателя 1 в заданный участок ствола скважины (не показана) производится расширение секций 2 созданием в них гидравлического давления. Затем производят отсоединение развальцевателя 7 с посадочным переводником 6 и вальцующей головкой 8 от перекрывателя 1 путем их заворачивания по правой резьбе 5 вращением бурильной колонны (не показана) до выхода вальцующей головки 8 и развальцевателя 7 в расширенную гидравлическим давлением часть. При этом осуществляется развальцовка цилиндрического участка 4 верхней секции профильного перекрывателя 1 вальцующими роликами 12 развальцевателя 7, после чего производят подъем компоновки до полного выхода вальцующей головки 8 из перекрывателя 1 с целью калибровки его верхней цилиндрической части 4.

Дальнейшим спуском осуществляют калибровку профильного перекрывателя 1 по всей длине с помощью вальцующей головки 8. По достижении вальцующей головкой башмака с обратным клапаном 9 происходит его отворот от резьбы 10 нижней цилиндрической части 4 профильного перекрывателя 1. Затем полным выходом вальцующей головки 8 и развальцевателя 7 из профильного перекрывателя 1 осуществляют развальцовку его нижней цилиндрической части 4 и поднимают инструмент на устье скважины.

Данное изобретение позволяет максимально сократить время между вскрытием зоны неустойчивых пород и установкой в ней профильного перекрывателя за счет упрощения конструкции секций профильных труб и увеличения их длины. Количество сварных операций на устье скважины сокращается в два раза, кроме того, развальцовываются только верхний и нижний цилиндрические участки перекрывателя, а по всей длине происходит лишь калибровка, что также сокращает время данной операции. В совокупности все это позволяет крепить неустойчивые породы на протяженных участках стволов скважин за минимальное количество времени. Также способ позволяет устанавливать профильный перекрыватель без дополнительного расширения ствола скважины после вскрытия зоны, что позволяет избежать дополнительной спускоподъемной операции.

1. Способ для крепления неустойчивых пород на протяженных участках стволов скважин, включающий сборку профильного перекрывателя с цилиндрическими участками на концах, состоящего из секций профильных труб, соединенных сваркой по профильным торцам, причем секции жестко соединены между собой, установку снизу перекрывателя башмака с обратным клапаном, а сверху - развальцевателя с вальцующей головкой, размещенной в верхнем цилиндрическом участке перекрывателя, спуск перекрывателя в участок установки в скважине на колонне бурильных труб, соединенных между собой через узел соединения развальцевателя, расширение давлением профильных участков и окончательное прижатие перекрывателя к стенкам скважины вальцующей головкой, отличающийся тем, что секции изготавливают из не менее трех профильных труб без цилиндрических участков за исключением верхней и нижней секций, которые снабжены соответствующими цилиндрическими участками, причем все неразъемные соединения секций между собой выполняют в виде сварных соединений соответствующих профильных торцов, при этом развальцовка верхнего цилиндрического участка производится развальцевателем, после чего производят калибровку этого участка вальцующей головкой с поднятием колонны бурильных труб перед окончательным прижатием перекрывателя к стенкам скважины.

2. Устройство для осуществления способа, включающее перекрыватель с цилиндрическими участками по концам, состоящий из жестко соединенных между собой секций профильных труб, соединенных сваркой по профильным торцам, развальцеватель, соединенный правой резьбой с верхним цилиндрическим участком перекрывателя, с вальцующей головкой, размещенной в верхнем цилиндрическом участке перекрывателя, и башмак с обратным клапаном, соединенный резьбой с нижним цилиндрическим концом перекрывателя, отличающееся тем, что секции изготовлены из не менее трех профильных труб без цилиндрических участков за исключением верхней и нижней секций, а все неразъемные соединения секций между собой выполнены в виде сварных соединений соответствующих профильных торцов, при этом развальцеватель оснащен нераздвижными вальцующими роликами.