СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ И ВНУТРЕННИЙ ЭЛЕМЕНТ ОБСАДНЫХ ТРУБ СКВАЖИНЫ Российский патент 2008 года по МПК E03F5/02 

Изобретение относится к способу реконструкции скважины, в котором внутренние элементы обсадных труб расположены внутри скважины таким образом, что упомянутые элементы образуют внутренние обсадные трубы скважины, а пространство между внутренними обсадными трубами и скважиной заполняется литьем.

Изобретение также относится к устройству для реконструкции скважины, содержащему внутренние элементы обсадных труб, размещенные с возможностью образования внутренних обсадных труб скважины, и литье между скважиной и внутренними обсадными трубами.

Изобретение дополнительно относится к внутреннему элементу обсадных труб скважины, который выполнен с возможностью размещения внутри скважины таким образом, что несколько внутренних элементов обсадных труб образуют внутренние обсадные трубы скважины.

С течением времени старые скважины, такие как скважины вертикального дренажа, повреждаются вследствие того, например, что их стенки и/или забой начинают протекать. Причины повреждения включают, например, коррозию и движение окружающей почвы вследствие пучения при замерзании.

Были сделаны попытки придать непроницаемость скважинам, например, покрывая их внутреннюю поверхность подходящим материалом, таким как бетон или полиуретан. Такое покрытие образует довольно тонкий слой на внутренней поверхности скважины. Хотя такой тонкий слой образует защиту от коррозии, он, по существу, не улучшает механическую прочность скважин. Следовательно, очень возможно, что скважина будет снова повреждена.

Известно также решение, при котором в скважине размещают довольно тонкую пластину, снабженную выступами, причем выступы держат пластину в отдалении от стенки скважины, которую необходимо реконструировать. Таким образом, между пластиной и скважиной образуется отливочная полость, в которую заливают бетон. Учитывая крепление и обработку, пластинка должна быть очень тонкой. Это, в свою очередь, означает, что отливка должна быть выполнена за несколько этапов, так как тонкая пластина не выдерживает очень большого давления литого бетона. Кроме того, чрезвычайно утомительно и трудно обрабатывать и крепить пластину, а также, например, делать необходимые соединения в трубках, ведущих в слив.

В WO публикации 91/15634 раскрыт способ реконструкции скважин. В этом способе через отверстие внутри скважины располагают полукруговые кольцевые элементы. Два элемента прикрепляют друг к другу и элементы укладывают попарно поверх друг друга. После этого пространство между скважиной и кольцевыми элементами заполняют бетоном. Тем не менее, очень трудно придать непроницаемость швам между кольцевыми элементами. Доказано, что на практике трудно обеспечить плотное пересечение вертикальных и горизонтальных швов. Кроме того, самый нижний слой кольцевых элементов должен быть выполнен с точностью до нескольких миллиметров от выемки забоя скважины, наклонного забоя, выходного соединения и одного или более входных соединений. Также самый нижний слой должен крепиться горизонтально, чтобы не мешать установке следующих слоев. Доказано, что вся установка является очень тяжелой и трудной. Задача становится чрезвычайно трудной, если диаметр входного или выходного соединения превышает высоту кольцевого элемента, в случае чего кольцевой элемент разрезается на меньшие куски.

Задачей изобретения является создание новых и улучшенных способа и устройства для реконструкции скважины и внутреннего элемента обсадных труб скважины.

Способ согласно изобретению отличается тем, что внутренний элемент обсадных труб скважины выполняют таким образом, что образуется непрерывное кольцо, а его стенку выполняют с местами изгиба, затем распрямляют внутренний элемент обсадных труб для закрепления его на стенке, используя места изгиба, и закругляют внутренний элемент обсадных труб после его закрепления в скважине.

Устройство согласно изобретению отличается тем, что внутренний элемент обсадных труб образует непрерывное кольцо, выполненное с местами изгиба на своей стенке таким образом, чтобы кольцеобразный элемент можно было разогнуть и придать ему плоскую форму вместо округлой формы для закрепления элемента в скважине.

Внутренний элемент обсадных труб скважины согласно изобретению отличается тем, что он образует непрерывное кольцо, выполненное с местами изгиба на своей стенке, чтобы кольцеобразный элемент можно было разогнуть и придать ему плоскую форму вместо округлой формы.

Существенной идеей изобретения является выполнение внутреннего элемента обсадных труб скважины таким образом, чтобы образовать непрерывное кольцо. Кроме того, элемент выполнен с местами изгиба на своей стенке, чтобы кольцеобразный элемент можно было разогнуть и придать ему плоскую форму вместо округлой формы, посредством чего элемент может быть закреплен внутри скважины через отверстие в покрытии скважины. Внутри скважины элемент закругляется. Требуемое количество кольцеобразных элементов закрепляется поверх друг друга. Структура элементов является самостоятельной. Когда элементы образуют цилиндрическую структуру требуемой высоты, пространство между скважиной, которая должна быть реконструирована, и кольцевыми элементами заливается, например, литым бетоном. Идея одного варианта осуществления изобретения заключается в том, что места изгиба на стенке кольцеобразного элемента образуются, когда толщина стенки в конкретной точке меньше, чем в других точках сечения элемента. Идея другого варианта осуществления изобретения заключается в том, что место изгиба образуется из условия, чтобы направление стенки в месте изгиба отличалось от направлений других участков стенки.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что кольцевые элементы, по существу, плотно прилегают таким образом, что штабель, образованный из нескольких кольцевых элементов, также можно сделать плотно пригнанным, так как структура содержит только горизонтальные швы. Также структура, образованная кольцевыми элементами, очень негибкая и твердая и таким образом хорошо выдерживает давление, оказываемое материалом, который должен быть залит с ее внешней стороны. Прежде всего, установка кольцевых элементов проста и удобна. Дополнительно присоединение входного и выходного соединений к кольцевым элементам довольно удобно и быстро реализуется. Несколько кольцевых элементов могут быть уложены поверх друг друга, посредством чего легко создать соединения, например, большого диаметра, даже если диаметр одного соединения превышает высоту кольцевого элемента, так как выполнение нескольких кольцевых элементов поверх друг друга позволяет внутренним элементам сохранять их круговую форму, даже если один слой элементов разрушен. Кольцевые элементы могут быть изготовлены экономичным и очень простым способом. Кольцевые элементы могут быть, например, практически полностью выполнены из одного материала. Когда место изгиба выполнено при условии, чтобы направление стенки в месте изгиба отклонялось от направления других точек стенки, может быть легко получена структура, в которой внутренние элементы обсадных труб, расположенные поверх друг друга, могут быть легко закреплены частично один в другом. Кроме того, когда такой внутренний элемент обсадных труб распрямляется, его форма становится частично изогнутой, что делает простым скольжение внутри скважины.

Ниже изобретение объяснено более подробно на сопроводительных чертежах, где

на фигуре 1 схематически показан вид сверху внутреннего элемента обсадных труб скважины,

на фигуре 2 схематически показан внутренний элемент обсадных труб, закрепленный внутри скважины,

на фигуре 3 схематически показаны внутренние элементы обсадных труб, закрепленные в положении внутри скважины при сечении скважины, и

на фигуре 4 схематически показано сечение стенки внутренних элементов обсадных труб.

На фигуре 1 показан внутренний элемент 1 обсадных труб. Внутренний элемент 1 обсадных труб имеет форму непрерывного кольца. Внутренний элемент 1 обсадных труб выполнен с местами 2 изгиба, в которых стенка внутреннего элемента 1 обсадных труб может быть достаточно легко согнута. Внутренний элемент 1 обсадных труб предпочтительно полностью выполнен из пластика, такого как поливинилхлорид PVC, полиэтилен PE или сшитый полиэтилен PEX. Принимая во внимание обработку и изгибание внутренних элементов 1 обсадных труб, предпочтительно изготавливать внутренний элемент 1 обсадных труб из полипропилена PP.

Места 2 изгиба предпочтительно образованы так, чтобы толщина стенки внутреннего элемента 1 обсадных труб была меньше в местах изгиба, чем где-либо на элементе. Внутренний элемент 1 обсадных труб может быть легко выполнен, например, таким образом, что образуется кольцеобразный элемент, имеющий одинаковую толщину на каждой стенке, а его конец зажимают и делают в нем выемки для образования мест 2 изгиба, обрабатываемых на стенке. Затем внутреннему элементу 1 обсадных труб снова придается форма, например, посредством центробежного литья, в случае чего образуется такая форма, что стенки внутреннего элемента 1 обсадных труб тоньше в местах изгиба. Возможно также образование внутреннего элемента 1 обсадных труб посредством литьевого формования. Таким образом, в простейшем случае внутренний элемент 1 обсадных труб выполнен из одного материала.

На фигуре 2 показано, как внутренний элемент 1 обсадных труб закрепляется внутри скважины 3, которая должна быть реконструирована. Внутренний элемент 1 обсадных труб выполняется с местами 2 изгиба, посредством чего внутреннему элементу 1 обсадных труб придается плоская форма вместо кольцеобразной формы, чтобы установить внутренний элемент 1 обсадных труб в скважине 3 через отверстие 4 в покрытии внутри скважины 3. Предпочтительно элемент 1 содержит четыре места 2 изгиба. Таким образом, элемент 1 может быть легко распрямлен, и при закруглении структура элемента 1 является негибкой. Количество мест изгиба, если требуется, может быть различным.

Если внутренний диаметр скважины 3 равен, например, 1000 миллиметрам, внешний диаметр внутреннего элемента 1 обсадных труб может быть равен, например, 900 миллиметрам. Элемент 1, следовательно, не должен поддерживаться на стенке скважины 3, но его структура является достаточно твердой, чтобы быть выполненной также, например, внутри прямоугольной скважины 3. Высота внутреннего элемента 1 обсадных труб может быть в этом случае равной, например, 300 миллиметрам. Как только внутренний элемент 1 обсадных труб распрямлен, он может быть закреплен, например, через такое отверстие 4, чей диаметр находится в пределах от 400 до 500 миллиметров. Предпочтительно высота элемента 1 меньше, чем диаметр отверстия 4 в покрытии скважины 3, которая должна быть реконструирована. Элемент 1 также может быть измерен из условия, чтобы его высота была меньше, чем половина его диаметра.

При реконструкции скважины забой скважины 3 сначала снабжают пластическим слоем, который принимает во внимание выемку забоя в забое скважины, наклон забоя скважины и соединения труб в забое. После закрепления слоя забоя внутри скважины располагают первый внутренний элемент 1 обсадных труб. Так как внутренний элемент 1 обсадных труб является непрерывным кольцом, он может быть легко разрезан на земле по форме, соответствующей форме забоя и соединений, таким образом, уменьшая работу по установке, которая проводится в трудных условиях. После размещения на месте внутренний элемент 1 обсадных труб снова закругляют, чтобы походить на круг. Закругление может проводиться вручную или для закругления может быть использован подходящий инструмент. Инструмент может содержать, например, пластины, которые поддерживают внутренний элемент обсадных труб с боков и которые сжимаются порознь, используя рычаг или рычаги. Также может быть использован инструмент, снабженный, например, цилиндрами, или другое подходящее решение.

После закрепления внутреннего элемента 1 обсадных труб в нем образуется отверстие для трубки 5. Если диаметр трубки, которая должна быть присоединена, очень большой, как показано при присоединении нижней трубки 5 на фигуре 3, тогда сначала два или более внутренних элементов 1 обсадных труб соединяются поверх друг друга. Следовательно, предпочтительно (фигура 3) выполнить три нижних внутренних элемента 1 обсадных труб поверх друг друга и только затем образовать отверстие для нижней трубки 5. Парой внутренних элементов 5 обсадных труб можно довольно легко управлять вместе. Кроме того, когда внутренние элементы 1 обсадных труб выполнены поверх друг друга, они все остаются негибкими, и структура остается округлой, даже если второй нижний внутренний элемент 1 обсадных труб должен быть полностью вырезан, когда делается отверстие для трубки 5 для закрепления трубки 5. После того, как выполнено прорезание, нижний внутренний элемент 1 обсадных труб приваривают к пластине, размещенной в забое, а внутренние элементы 1 обсадных труб приваривают к соединительным трубкам 5. Внутренние элементы 1 обсадных труб укладывают в виде цилиндра требуемой высоты. Цилиндрический участок скважины 3 может иметь высоту, например, от 2 до 3 метров. Негибкая структура обеспечивается, когда места 2 изгиба внутренних элементов 1 обсадных труб разбросаны, то есть расположены в разных местах. Структура согласно изобретению настолько твердая и негибкая, что цилиндрическая часть забоя такого размера может быть залита за один раз. Литье, которое придает непроницаемость и укрепляет структуру, таким образом заливается между скважиной 3, которая должна быть реконструирована, и внутренними элементами 1 обсадных труб, и может быть, например, литым бетоном 6. Вместо бетона 6 также могут быть использованы другие материалы, например полиуретан.

На фигуре 4 показано сечение части стенки двух внутренних элементов 1 обсадных труб, расположенных поверх друг друга. Стенки внутренних элементов 1 обсадных труб образованы с возможностью гофрирования. Таким образом, толщина стенки не обязательно должна быть очень большой, но структура внутреннего элемента 1 обсадных труб все еще остается очень негибкой. Такой гофрированный внутренний элемент 1 обсадных труб может быть образован, используя, например, центробежное литье. Внешняя поверхность внутреннего элемента 1 обсадных труб может быть также выполнена гофрированной, но его внутренняя поверхность является гладкой. Гладкая внутренняя поверхность может быть образована посредством, например, тонкой облицовочной пластины. Такая тонкая облицовочная пластина также может быть образована из материала, который светлее по цвету, чем остальной внутренний элемент 1 обсадных труб, в случае чего цвет внутренней поверхности внутреннего элемента 1 обсадных труб остается светлым без необходимости использования дорогих красителей для полной структуры. Если структура внутреннего элемента 1 обсадных труб должна быть дополнительно упрочена, пространство между облицовочной пластиной внутренней поверхности и гофрированной внешней поверхностью может быть вспенено. Гофрированная внешняя поверхность, гладкая внутренняя поверхность и вспененный промежуточный слой могут быть также образованы за один этап, например, используя центробежное литье.

Нижний внутренний элемент 1 обсадных труб на фигуре 4 является сечением в месте 2 изгиба. Место 2 изгиба, очевидно, не снабжается гофрировкой, но стенка является прямой в этой точке. Кроме того, место 2 изгиба образовано при условии, что направление стенки элемента 1 отклоняется в этом месте от направления других участков стенки. Следовательно, легко получить структуру, в которой верхний внутренний элемент 1 обсадных труб может быть закреплен в нижнем внутреннем элементе 1 обсадных труб. Дополнительно между элементами может быть легко образовано пространство для изоляции 7. Только горизонтальному участку между внутренними элементами 1 обсадных труб необходимо придать непроницаемость в этой структуре, посредством чего изоляция 7 дает возможность легко сделать цилиндр, образованный из внутренних элементов 1 обсадных труб, чрезвычайно непроницаемым. Внутренние элементы 1 обсадных труб снабжены фиксирующими зубцами, которые позволяют чрезвычайно хорошо фиксировать вместе внутренние элементы обсадных труб, помещенные поверх друг друга. Дополнительно фиксирующий зубец нижнего внутреннего элемента обсадных труб плотно прижимается к изоляции 7, и, таким образом, соединение становится, по существу, непроницаемым. Дополнительно к фиксирующим зубцам или вместо них внутренние элементы 1 обсадных труб, помещенные поверх друг друга, могут быть соединены вместе, используя, например, известное само по себе соединение электросварки. Кроме того, когда внутренние элементы обсадных труб, помещенные поверх друг друга, соединены, может быть также использована память материала. Участок зажима и/или зубца может быть, например, отогнут при закреплении элемента, посредством чего размещение элементов поверх друг друга становится легким. После этого элементы можно нагреть, в случае чего память материала позволяет снова поместить зажим и/или зубец на место и зафиксировать вместе элементы, помещенные поверх друг друга.

Когда направление стенки в месте 2 изгиба отклоняется от направления в других местах стенки, рассматриваемое место изгиба не разгибается, когда распрямляются внутренние элементы обсадных труб, вместо этого кольцо принимает дугообразную форму. Принимая во внимание обработку внутреннего элемента 1 обсадных труб, такой изгиб, тем не менее, не обеспечивает никаких значительных повреждений. Такой распрямленный, частично изогнутый внутренний элемент 1 обсадных труб может легко проскользнуть в скважину, даже легче, чем полностью прямое кольцо с распрямленной формой. Отклонение направления стенки в месте изгиба от направлений на других участках стенки может быть образовано, например, центробежным литьем.

Когда стенка является гофрированной, распрямление гофрировки в требуемых точках может образовать место 2 изгиба. Распрямление может быть выполнено так, что места изгиба снабжаются памятью материала о состоянии, когда гофрировка не распрямлена. Таким образом, после возвращения элемента места изгиба могут вернуть форму, в которой гофрировка не распрямлена, например, посредством нагрева. Это увеличивает жесткость кольца внутреннего элемента обсадных труб, помещенного на место.

Чертежи и связанное с ними описание являются только иллюстрацией идеи изобретения. Детали изобретения могут отличаться в объеме формулы изобретения. Скважина 3, которая должна быть реконструирована, является, например, скважиной вертикального дренажа, такой как канализационная скважина или скважина для стока дождевых вод. Скважина 3 может быть сделана, например, из округлых бетонных колец. Сечение скважины 3 может также иметь углы, и скважина 3 может быть также сделана, например, из брусков.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способам реконструкции скважин. При осуществлении способа внутренние элементы обсадных труб размещают внутри скважины, пространство между внутренними обсадными трубами и скважиной заполняют литьем. Внутренний элемент выполняют таким образом, что образуется непрерывное кольцо, его стенку выполняют с местами изгиба, затем распрямляют внутренний элемент для закрепления его в скважине, используя места изгиба, затем закругляют внутренний элемент обсадных труб. Повышается технологичность и надежность. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ для реконструкции скважины, в котором внутренние элементы обсадных труб размещают внутри скважины (3) таким образом, что указанные элементы образуют внутренние обсадные трубы скважины (3), и пространство между внутренними обсадными трубами и скважиной заполняют литьем, отличающийся тем, что внутренний элемент (1) обсадных труб скважины (3) выполняют таким образом, что образуется непрерывное кольцо, а его стенку выполняют с местами (2) изгиба, затем распрямляют внутренний элемент (1) обсадных труб для закрепления его в скважине, используя места (2) изгиба, и после его закрепления в скважине закругляют внутренний элемент (1) обсадных труб.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что несколько внутренних элементов (1) обсадных труб размещают в скважине поверх друг друга.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что образуют соединения для труб, входящих в скважину, после того как, по меньшей мере, два внутренних элемента (1) обсадных труб были размещены поверх друг друга.4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что места (2) изгиба выполняют на различных участках внутренних элементов (1) обсадных труб, размещенных поверх друг друга.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что внутренние элементы (1) обсадных труб выполняют путем центробежного литья или литьевого формования.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что места (2) изгиба выполняют во внутреннем элементе (1) обсадных труб утончением его стенки.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что стенки внутреннего элемента (1) обсадных труб выполняют с гофрировкой, а места (2) изгиба образуют распрямлением гофрировки в рассматриваемом месте.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что после размещения внутреннего элемента (1) обсадных труб на место гофрировка места (2) изгиба возвращается из распрямленного состояния, используя память материала.9. Устройство для реконструкции скважины, содержащее внутренние элементы обсадных труб, выполненные с возможностью образования внутренних обсадных труб скважины (3), и литье между скважиной (3) и внутренними обсадными трубами, отличающееся тем, что внутренний элемент (1) обсадных труб образует непрерывное кольцо, выполненное с местами (2) изгиба на своей стенке, чтобы кольцеобразный элемент можно было разогнуть и придать ему плоскую форму вместо округлой формы, для закрепления элемента в скважине.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что несколько внутренних элементов (1) обсадных труб размещены поверх друг друга в скважине (3).11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что места (2) изгиба выполнены на различных участках внутренних элементов (1) обсадных труб, размещенных поверх друг друга.12. Устройство по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что высота внутреннего элемента (1) обсадных труб меньше, чем диаметр отверстия (4) в покрытии скважины (3).13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что места (2) изгиба образуются, когда толщина стенки в этой конкретной точке меньше, чем в других точках сечения внутреннего элемента (1) обсадных труб.14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что внутренний элемент (1) обсадных труб снабжен четырьмя местами (2) изгиба.15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что стенка внутреннего элемента (1) обсадных труб снабжена гофрировкой.16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что распрямление гофрировки в рассматриваемой точке образует место (2) изгиба.17. Устройство по п.9, отличающееся тем, что место (2) изгиба выполнено таким образом, что направление стенки в точке изгиба отклоняется от направлений в других местах стенки.18. Устройство по п.9, отличающееся тем, что внутренний элемент (1) обсадных труб выполнен из пластика.19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что внутренний элемент (1) обсадных труб выполнен из полипропилена.20. Внутренний элемент обсадных труб скважины, предназначенный для размещения внутри скважины (3) таким образом, что несколько внутренних элементов (1) обсадных труб образуют внутренние обсадные трубы скважины (3), отличающийся тем, что он образует непрерывное кольцо, выполненное с местами (2) изгиба на своей стенке таким образом, чтобы кольцеобразный элемент можно было разогнуть и придать ему плоскую форму вместо округлой формы.21. Внутренний элемент обсадных труб по п.20, отличающийся тем, что высота внутреннего элемента обсадных труб меньше, чем половина его диаметра.22. Внутренний элемент обсадных труб по п.20 или 21, отличающийся тем, что место (2) изгиба образуется, когда толщина стенки в этом конкретном месте меньше, чем в других местах сечения внутреннего элемента (1) обсадных труб.23. Внутренний элемент обсадных труб по п.20, отличающийся тем, что внутренний элемент (1) обсадных труб снабжен четырьмя местами (2) изгиба.24. Внутренний элемент обсадных труб по п.20, отличающийся тем, что стенка внутреннего элемента (1) обсадных труб снабжена гофрировкой.25. Внутренний элемент обсадных труб по п.24, отличающийся тем, что распрямление гофрировки в рассматриваемой точке образует место (2) изгиба.26. Внутренний элемент обсадных труб по п.20, отличающийся тем, что место (2) изгиба образовано так, что направление стенки в месте изгиба отклоняется от направлений в других местах стенки.27. Внутренний элемент обсадных труб по п.20, отличающийся тем, что внутренний элемент (1) обсадных труб выполнен из пластика.28. Внутренний элемент обсадных труб по п.27, отличающийся тем, что внутренний элемент (1) обсадных труб выполнен из полипропилена.