СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ ПОТАЙНОЙ КОЛОННОЙ Российский патент 2009 года по МПК E21B33/14 

Способ крепления скважины потайной колонной относится к нефтегазодобывающей промышленности, используется при ремонте скважин со спуском потайных колонн во вторые стволы скважин и при спуске колонн в стволы скважин ниже башмака эксплуатационных колонн.

Известен способ крепления скважины другой колонной по патенту RU 2164588, МПК 7 E21B 43/00, 29/00 от 2000.09.19, опубл. 2001.03.27. «Способ эксплуатации скважины», при котором спускают в старую обсадную колонну новую меньшего диаметра, разобщают полости закачкой в пространство между старой и новой антикоррозийной жидкости и объема цементного раствора, способного разрушаться в кислоте, устанавливают цементный мост выше интервала перфорации и выше низа новой обсадной колонны, при необходимости замены и этой новой обсадной колонны перфорируют новую обсадную колонну в месте постановки цементного моста и прокачивают раствор кислоты до разрушения моста

Данный способ используется при ремонтных работах, но не позволяет производить работы по креплению колонн меньшего диаметра во вторых стволах скважин и при спуске колонн в стволы скважин ниже башмака эксплуатационных колонн.

Наиболее близким техническим решением является способ по A.C. SU 1819986, МПК 5 E21B 33/14 от 13.02.89, опубл 07.06.93 «Способ крепления скважин потайными колоннами и устройство для его осуществления», при котором для предотвращения возникновения межпластовых перетоков, за счет улучшения герметизации, промывку осуществляют за пакером при обратной циркуляции, с одновременным созданием избыточного давления на пласт, а герметизацию межколонного пространства производят в конце процесса отверждения цементного раствора.

Осуществление способа крепления потайными колоннами возможно при использовании пакера, снабженного подвижной втулкой, при этом возникает трудность вращения нажимной втулки, перекрывающей циркуляционные отверстия и приведение в действие пакера, ввиду предварительного отворота бурильных труб после подвески потайной колонны на клиньях якоря, что затруднительно сделать в скважинных условиях. Для приведения в действие якоря на его клинья воздействует поршень маленькой площади при этой конструкции якоря, и при любых рабочих давлениях осевое усилие поршня недостаточно, чтобы толкать клинья с зубцами в зазор между конусом и внутренней стенкой обсадной колонны и внедриться в металл труб колонны. Особенно трудно это сделать в скважине с большими зенитными углами при значительных радиальных усилиях от веса колонны.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка способа крепления скважины при спуске потайных колонн в боковые стволы скважин и зумпфы скважин, ниже башмака эксплуатационных колонн.

Поставленная задача решена способом крепления скважины потайной колонной, согласно которому перед спуском потайной колонны устанавливают внутри потайной колонны герметизатор, устройство для цементирования, а на ее внешней поверхности держатель, пакерный узел, соединяют несущую колонну с бурильными трубами посредством разъединителя, спускают потайную колонну с разъединителем на бурильных трубах в эксплуатационную колонну, герметизируют трубное пространство потайной колонны, подвешивают потайную колонну в эксплуатационной путем воздействия на держатель, постепенно разгружая вес потайной колонны на стенки эксплуатационной колонны, разъединяют посредством разъединителя с сохранением гидравлической связи потайную колонну от бурильных труб, подают в скважину цементный раствор, поднимают бурильную колонну из скважины, при этом для герметизации трубного пространства, герметизатор располагают внизу потайной колонны, при этом герметизатор выполняют в виде установленной с возможностью осевого перемещения втулки, нижняя часть которой имеет конусную форму, в которой размещена разделяющая втулку на две полости, горизонтальная перегородка, выше и ниже которой во втулке выполнены верхние циркуляционные отверстия, снабженные седлами для посадки герметизирующих шариков, и нижние циркуляционные отверстия, подвешивают потайную колонну, поднимая давление в ее трубном пространстве до предварительного сцепления потайной колонны со стенкой эксплуатационной колонны, путем воздействия давления на конус и цангу держателя, преобразующих осевое усилие в радиальное перемещение раздвижной цанги держателя, разъединяют потайную колонну от бурильных труб посредством разъединителя, ниппель и муфта которого соединены подвижно удерживающим затвором и проточками, зафиксированы срезными винтами, проточки выполнены в ниппеле и связаны между собой наклонным каналом, причем одна из проточек выполнена открытой, в которой на срезных винтах установлена шторка с фиксатором, а вторая проточка выполнена закрытой, в которой размещен с возможностью перемещения по наклонному каналу и взаимодействия со шторкой удерживающий затвор, закрепленный на муфте, причем разъединяют потайную колонну от бурильных труб нагрузкой компоновки бурильных труб на разъединитель за счет выхода затвора муфты из проточек в ниппеле и скольжения затвора по наклонному каналу до перекрытия шторкой входа в наклонный канал и закрытую проточку до совмещения затвора на муфте с открытыми проточками на ниппеле, приподнимают бурильную колонну, сохраняя гидравлическую связь уплотнителем между потайной и бурильной колоннами, поднимают давление до расчетного в потайной колонне, разобщают пакерным узлом кольцевое пространство между открытым стволом скважины и потайной колонной, цементируют, закачивая цементный раствор в потайную колонну, продавливая его продавочной пробкой в затрубное пространство потайной колонны, используя при этом совмещенную с пакерным узлом муфту цементирования, до остановки продавочной пробки и скачка давления на устье скважины за счет разобщения трубного и кольцевого пространства стопорной втулкой муфты цементирования, размещенной в осевом канале на уровне технологических отверстий, а после ее осевого перемещения и зацепления выточек на нижнем торце стопорной втулки с ограничителями и установки стопора в седле стопорной втулки с размещением на уровне циркуляционных отверстий, приподнимают бурильную колонну над верхней трубой потайной колонны, разрывая гидравлическую связь, вымывают излишки цементного раствора и производят промывку пространства над верхом потайной колонны путем прямой или обратной промывки, после извлечения бурильной колонны разбуривают элементы цементировочной муфты и герметизатора без проворота их управляющих деталей, заклиненных в потайной колонне.

Совокупность признаков предлагаемого технического решения нова и позволяет герметизировать спускаемую колонну, после спуска и промывки скважины, и управлять всеми элементами технологической оснастки с помощью подъема давления в замкнутой полости потайной и несущей колонн, а также совмещать на одной колонне несколько элементов технологической оснастки, выполняющих различные функции, и их поэтапное приведение в действие.

Способ крепления скважины потайной колонной схематично представлен на чертежах, где изображено: на фиг.1 компоновка устройств до проведения операций по креплению, на фиг.2 компоновка устройств после проведения операций по креплению, на фиг.3 компоновка, готовая к эксплуатации, на фиг.4 устройство для герметизации трубного пространства, на фиг.5 держатель колонны труб, на фиг.6 разъединитель, на фиг.7 устройство для цементирования скважин.

На фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 изображены: бурильные трубы 1, эксплуатационная колонна 2, потайная колонна 3, башмак 4, разъединитель 5, уплотнитель 6, пакер 7, держатель 8, устройство для цементирования 9, пакерный узел 10, герметизатор 11, ниппель 14, муфта 15, герметизирующие шарики 16, корпус 17, втулка 18, горизонтальная перегородка 19, верхние циркуляционные отверстия 20, посадочные седла 21, нижние циркуляционные отверстия 22, конусообразная проточка 23, затвор 24, наклонные проточки 25, открытые проточки 26, закрытые проточки 27, шторка 28, стопорная втулка 29, технологические отверстия 30, циркуляционные отверстия 31, выточки 32, ограничители 33, стопор 34, седло 35, ствол 36, цанга 37, конус 38, отверстия 39, ствол 40, поршень 41.

Способ крепления скважины потайной колонной осуществляют следующим образом.

Спускают на бурильных трубах 1 в необходимый интервал эксплуатационной колонны 2 потайную колонну 3, на которой перед спуском устанавливают внутри герметизатор 11 для герметизации трубного пространства, располагая его внизу потайной колонны 3, устройство для цементирования 9, совмещенное с пакерным узлом 10, располагая в открытом стволе скважины 12. На внешней поверхности потайной колонны 3 устанавливают держатель 8, располагая его внизу эксплуатационной колонны 2, над ее башмаком 4, пакер 7 устанавливают над держателем 8. Разъединитель 5, устанавливают, соединяя муфту 15 с потайной колонной 3, а ниппель 14 с бурильными трубами 1. На ниппеле 14 разъединителя 5 установлен патрубок, на котором в потайной колонне подвешен уплотнитель 6 для сохранения гидравлической связи после операции разъединения между бурильными трубами 1 и потайной колонной 3.

Скважину промывают, после чего закачивают вязкоупругую смесь с герметизирующими шариками 16 в потайную колонну 3, поднимают давление до расчетного и, отделяя нижнее трубное пространство, сообщающееся с продуктивным пластом, от верхнего, сообщающегося с устьем скважины, втулкой 18, установленной в корпусе 17 герметизатора 11 с возможностью осевого перемещения, снабженной горизонтальной перегородкой 19, между верхними 20 циркуляционными отверстиями, с посадочными седлами 21 под герметизирующие шарики 16, и боковыми нижними циркуляционными отверстиями 22, и конусообразной проточкой 23, выполненной в нижней части втулки 18, и герметизируют трубное пространство потайной колонны 3.

После скачка давления в верхнем трубном пространстве потайной колонны 3 продолжают его поднимать до расчетного для предварительного сцепления потайной колонны 3 со стенкой эксплуатационной колонны 2 путем воздействия давления через отверстия 39, расположенные в стволе 40, на поршень 41, конус 38 и цангу 37 держателя 8.

После чего, постепенно разгружая вес потайной колонны 3 на стенки эксплуатационной колонны 2, подвешивают потайную колонну 3 в эксплуатационной колонне 2.

Разъединяют потайную колонну 3 от бурильных труб 1, без вращения бурильных труб 1, нагрузкой компоновки бурильных труб 1 на соединенные между собой подвижно затвором 24 и объединенными наклонными каналами 25, открытыми 26 и закрытыми 27 проточками, ниппель 14 и муфту 15 разъединителя 5, за счет выхода затвора 24 муфты 15 разъединителя 5 на потайной колонне 3, из проточек в ниппеле 14 разъединителя 5, и скольжения затвора 24 по наклонным каналам 25, до перекрытия шторкой 28 входа в наклонный канал 25 и закрытую проточку 27, под действием веса бурильных труб 1, до совмещения затвора 24 на муфте 15 с открытыми проточками 26 на ниппеле 14. Приподнимают бурильные трубы 1, сохраняя гидравлическую связь уплотнителем 6 между бурильными трубами 1 и потайной колонной 3.

Поднимают давление до расчетного в потайной колонне 3, разобщают пакерным узлом 10 кольцевое пространство между эксплуатационной колонной 2 и потайной колонной 3.

Устройством для цементирования 9 цементируют скважину, закачивая цементный раствор в потайную колонну 3, продавливая его продавочной пробкой 13 в затрубное пространство потайной колонны 3, до остановки пробки 13 и скачка давления на устье скважины.

Разобщают трубное и кольцевое пространство потайной колонны 3 стопорной втулкой 29, размещенной в осевом канале на уровне технологических отверстий 30, а после осевого перемещения, на уровне циркуляционных отверстий 31, снабженной выточками 32 на нижнем торце стопорной втулки 29, которые после осевого перемещения стопорной втулки 29 входят в зацепление с ограничителями 33, и установки стопора 34 в седле 35 стопорной втулки 29.

Поднимают давление до расчетного в потайной колонне 3, разобщают пакером 7 кольцевое пространство между эксплуатационной колонной 2 и верхней частью потайной колонны 3.

Приподнимают бурильные трубы 1 над верхней трубой потайной колонны 2, разрывая гидравлическую связь. Производят вымыв излишков цементного раствора и промывку пространства над верхом потайной колонны 2, путем прямой или обратной циркуляции. И сразу выполняют гидравлические испытания без ожидания времени ожидания затвердения цемента.

Поднимают бурильные трубы 1, после чего разбуривают без проворота управляющих деталей 13, 29,18,19, заклиненных в потайной колонне, за счет выполнения нижней части втулки 18, размещенной в корпусе 17 герметизатора 11, конусообразной, и за счет снабжения выточками 32 нижнего торца стопорной втулки 29, размещенной в осевом канале ствола 36 цементировочной муфты 9, которые после осевого перемещения стопорной втулки 29 входят в зацепление с ограничителями 33, установленными в стволе 36 цементировочной муфты 9, и за счет установления стопора 34 в седле 35 стопорной втулки 29.

После всех осуществленных операций потайная колонна спущена, подвешена и зацементирована в эксплуатационную колонну в необходимом интервале (фиг.3) и готова к дальнейшей эксплуатации.

Технический эффект достигается герметизацией спускаемой колонны после спуска и промывки скважины и управлением всех элементов технологической оснастки с помощью подъема давления в замкнутой полости потайной и несущей колонны, а также совмещением на одной колонне нескольких элементов технологической оснастки, выполняющих различные функции, и их поэтапным приведением в действие.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Способ крепления скважины потайной колонной заключается в том, что перед спуском потайной колонны устанавливают внутри потайной колонны герметизатор, устройство для цементирования, а на ее внешней поверхности держатель, пакерный узел, соединяют несущую колонну с бурильными трубами посредством разъединителя, спускают потайную колонну с разъединителем на бурильных трубах в эксплуатационную колонну, герметизируют трубное пространство потайной колонны, подвешивают потайную колонну в эксплуатационной путем воздействия на держатель, постепенно разгружая вес потайной колонны на стенки эксплуатационной колонны, разъединяют посредством разъединителя с сохранением гидравлической связи потайную колонну от бурильных труб, подают в скважину цементный раствор, поднимают бурильную колонну из скважины. Для герметизации трубного пространства герметизатор располагают внизу потайной колонны. Подвешивают потайную колонну, разъединяют потайную колонну от бурильных труб нагрузкой компоновки бурильных труб на разъединитель за счет выхода затвора муфты из проточек в ниппеле и скольжения затвора по наклонному каналу до перекрытия шторкой входа в наклонный канал и закрытую проточку до совмещения затвора на муфте с открытыми проточками на ниппеле, приподнимают бурильную колонну, сохраняя гидравлическую связь уплотнителем между потайной и бурильной колоннами, поднимают давление до расчетного в потайной колонне, разобщают пакерным узлом кольцевое пространство между открытым стволом скважины и потайной колонной, цементируют, закачивая цементный раствор в потайную колонну, продавливая его продавочной пробкой в затрубное пространство потайной колонны, до остановки продавочной пробки и скачка давления на устье скважины за счет разобщения трубного и кольцевого пространства стопорной втулкой муфты цементирования, а потом приподнимают бурильную колонну над верхней трубой потайной колонны, вымывают излишки цементного раствора и производят промывку пространства над верхом потайной колонны, после извлечения бурильной колонны разбуривают элементы цементировочной муфты и герметизатора без проворота их управляющих деталей, заклиненных в потайной колонне. Позволяет герметизировать спускаемую колонну, после спуска и промывки скважины, и управлять всеми элементами технологической оснастки, а также совмещать на одной колонне несколько элементов технологической оснастки, выполняющих различные функции, и их поэтапное приведение в действие. 7 ил.

Способ крепления скважины потайной колонной, согласно которому перед спуском потайной колонны устанавливают внутри потайной колонны герметизатор, устройство для цементирования, а на ее внешней поверхности - держатель, пакерный узел, соединяют несущую колонну с бурильными трубами посредством разъединителя, спускают потайную колонну с разъединителем на бурильных трубах в эксплуатационную колонну, герметизируют трубное пространство потайной колонны, подвешивают потайную колонну в эксплуатационной путем воздействия на держатель, постепенно разгружая вес потайной колонны на стенки эксплуатационной колонны, разъединяют посредством разъединителя с сохранением гидравлической связи потайную колонну от бурильных труб, подают в скважину цементный раствор, поднимают бурильную колонну из скважины, отличающийся тем, что для герметизации трубного пространства герметизатор располагают внизу потайной колонны, при этом герметизатор выполняют в виде установленной с возможностью осевого перемещения втулки, нижняя часть которой имеет конусную форму, в которой размещена разделяющая втулку на две полости горизонтальная перегородка, выше и ниже которой во втулке выполнены верхние циркуляционные отверстия, снабженные седлами для посадки герметизирующих шариков, и нижние циркуляционные отверстия, подвешивают потайную колонну, поднимая давление в ее трубном пространстве до предварительного сцепления потайной колонны со стенкой эксплуатационной колонны путем воздействия давления на конус и цангу держателя, преобразующих осевое усилие в радиальное перемещение раздвижной цанги держателя, разъединяют потайную колонну от бурильных труб посредством разъединителя, ниппель и муфта которого соединены подвижно удерживающим затвором и проточками, зафиксированы срезными винтами, проточки выполнены в ниппеле и связаны между собой наклонным каналом, причем одна из проточек выполнена открытой, в которой на срезных винтах установлена шторка с фиксатором, а вторая проточка выполнена закрытой, в которой размещен с возможностью перемещения по наклонному каналу и взаимодействия со шторкой удерживающий затвор, закрепленный на муфте, причем разъединяют потайную колонну от бурильных труб нагрузкой компоновки бурильных труб на разъединитель за счет выхода затвора муфты из проточек в ниппеле и скольжения затвора по наклонному каналу до перекрытия шторкой входа в наклонный канал и закрытую проточку до совмещения затвора на муфте с открытыми проточками на ниппеле, приподнимают бурильную колонну, сохраняя гидравлическую связь уплотнителем между потайной и бурильной колоннами, поднимают давление до расчетного в потайной колонне, разобщают пакерным узлом кольцевое пространство между открытым стволом скважины и потайной колонной, цементируют, закачивая цементный раствор в потайную колонну, продавливая его продавочной пробкой в затрубное пространство потайной колонны, используя при этом совмещенную с пакерным узлом муфту цементирования, до остановки продавочной пробки и скачка давления на устье скважины за счет разобщения трубного и кольцевого пространства стопорной втулкой муфты цементирования, размещенной в осевом канале на уровне технологических отверстий, а после ее осевого перемещения и зацепления выточек на нижнем торце стопорной втулки с ограничителями и установки стопора в седле стопорной втулки - с размещением на уровне циркуляционных отверстий, приподнимают бурильную колонну над верхней трубой потайной колонны, разрывая гидравлическую связь, вымывают излишки цементного раствора и производят промывку пространства над верхом потайной колонны путем прямой или обратной промывки, после извлечения бурильной колонны разбуривают элементы цементировочной муфты и герметизатора без проворота их управляющих деталей, заклиненных в потайной колонне.