СКВАЖИННАЯ РАЗЖИМНАЯ ТРУБА Российский патент 2018 года по МПК E21B29/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к скважинной разжимной трубе, предназначенной для разжимания в скважине. Кроме того, настоящее изобретение относится к затрубному барьеру, эксплуатационному оборудованию скважины и способу изготовления.

Уровень техники

Разжимные трубы используют в скважинах для выполнения различных задач, например в виде накладки или хвостовика для перекрывания отверстия в обсадной колонне, в виде затрубного барьера для образования барьера для потока между внутренней и внешней трубчатой конструкциями или между внутренней трубчатой конструкцией и внутренней стенкой ствола скважины или для создания подвески хвостовика.

При изготовлении разжимных труб очень важным является наличие очень высокого качества разжимных труб, поскольку разжимная труба подвергается воздействию высоких температур и давлений в стволе скважины. Если разжимная труба после ее установки в скважине прорывается, то может быть весьма затруднительным выявить, функционирует ли разжимная труба требуемым образом, прорвалась ли она вследствие наличия трещин в материале или погрешностей обработки, и, таким образом, очень важной является возможность изготовления высококачественных разжимных труб.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в полном или частичном преодолении упомянутых выше недостатков уровня техники. В частности, задача состоит в создании улучшенной разжимной трубы, которая может быть разжата до большего диаметра, чем при использовании известных скважинных труб, без необходимости увеличения ее толщины.

Вышеупомянутые задачи, а также многочисленные другие задачи, преимущества и признаки, очевидные из следующего далее описания, выполнены в решении согласно настоящему изобретению посредством скважинной разжимной трубы, предназначенной для разжимания в скважине от первого наружного диаметра до второго наружного диаметра так, чтобы примыкать к внутренней поверхности обсадной колонны или ствола скважины, при этом скважинная разжимная труба вытянута в продольном направлении, причем скважинная разжимная труба выполнена из металла и изготовлена путем механической обработки из одной металлической трубчатой заготовки с выполнением на скважинной разжимной трубе по меньшей мере одного кругового выступа.

В одном варианте осуществления изобретения скважинная разжимная труба может быть механически обработана с выполнением на скважинной разжимной трубе по меньшей мере одной канавки.

Помимо этого, металлическая трубчатая заготовка может быть выполнена путем центробежного или вращательного литья.

Механическая обработка может представлять собой фрезерование, резание, шлифование или обточку на токарном станке.

Также, трубчатая заготовка может иметь внутренний диаметр и наружный диаметр, причем указанная заготовка обработана так, чтобы увеличить внутренний диаметр и/или уменьшить наружный диаметр.

Кроме того, трубчатая заготовка может быть выполнена из стали или нержавеющей стали.

Дополнительно, скважинная разжимная труба может иметь длину, при этом скважинная разжимная труба может быть механически обработана по всей длине.

Помимо этого, скважинная разжимная труба может быть механически обработана с наличием по меньшей мере одной составляющей с ней единое целое концевой детали.

Указанная по меньшей мере одна концевая деталь может иметь зазубрины на наружной поверхности разжимной трубы.

В одном варианте осуществления изобретения скважинная разжимная труба может содержать несколько выступов и/или по меньшей мере одну канавку.

Также, между двумя смежными выступами или в канавке может быть расположен уплотнительный элемент.

Дополнительно, уплотнительный элемент может быть выполнен из эластомера, резины, политетрафторэтилена (ПТФЭ) или другого полимера.

Кроме того, между двумя смежными выступами или в канавке может быть расположен кольцеобразный удерживающий элемент для прижатия уплотнительного элемента в осевом направлении к кромке выступа или канавки.

Указанный кольцеобразный удерживающий элемент может представлять собой разрезное кольцо.

Дополнительно, между кольцеобразным удерживающим элементом и уплотнительным элементом может быть расположен промежуточный элемент.

Помимо этого, промежуточный элемент может быть выполнен из политетрафторэтилена (ПТФЭ) или полимера.

Кроме того, трубчатая заготовка может быть выполнена из любого сорта металла, например стали, нержавеющей стали, железа или более пластичных металлов, например меди, алюминия, свинца, олова или никеля. Вместо металла трубчатая заготовка может быть выполнена из любого типа полимеров, например пластиков. Трубчатая заготовка может быть выполнена из металла, стали, нержавеющей стали, железа, меди, алюминия, свинца, олова, никеля, полимеров или любого их сочетания.

Скважинная разжимная труба согласно настоящему изобретению может представлять собой накладку, предназначенную для разжимания в обсадной колонне или скважинной трубчатой конструкции, подвеску хвостовика, предназначенную для по меньшей мере частичного разжимания в обсадной колонне или скважинной трубчатой конструкции, или обсадную колонну, предназначенную для по меньшей мере частичного разжимания в другой обсадной колонне.

Настоящее изобретение дополнительно относится к затрубному барьеру, предназначенному для разжимания в затрубном пространстве между скважинной трубчатой конструкцией и внутренней поверхностью обсадной колонны или ствола скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной и второй зоной обсадной колонны или ствола скважины, причем затрубный барьер вытянут в осевом направлении и содержит:

- трубчатую часть, причем трубчатая часть представляет собой отдельную трубчатую часть или часть обсадной колонны для установки части скважинной трубчатой конструкции;

- скважинную разжимную трубу по любому из предыдущих пунктов, причем разжимная труба окружает трубчатую часть, а каждый конец разжимной трубы соединен с трубчатой частью и проходит вдоль осевого направления;

- пространство затрубного барьера между трубчатой частью и разжимной трубой; и

- разжимное отверстие в трубчатой части, через которое текучая среда может поступать в пространство для разжимания разжимной трубы.

Затрубный барьер, описанный выше, может дополнительно содержать по меньшей мере один уплотнительный элемент, окружающий скважинную разжимную трубу.

Также, между скважинной разжимной трубой и трубчатой частью может быть расположена муфта, причем муфта соединена с трубчатой частью и со скважинной разжимной трубой, разделяя тем самым пространство на первую секцию пространства и вторую секцию пространства.

Затрубный барьер согласно настоящему изобретению может содержать несколько муфт, сжатых между трубчатой частью и скважинной разжимной трубой.

Кроме того, скважинная разжимная труба может иметь отверстие, обеспечивающее соединение с возможностью передачи текучей среды между первой или второй зоной и одной из секций пространства.

Дополнительно, выступ может представлять собой кольцеобразный выступ с толщиной, увеличенной относительно толщины других частей скважинной разжимной трубы, причем кольцеобразный выступ обеспечивает усиление затрубного барьера при разжимании затрубного барьера.

Кроме того, настоящее изобретение относится к эксплуатационному оборудованию скважины, содержащему скважинную разжимную трубу по любому из предыдущих пунктов и обсадную колонну, имеющую внутреннюю поверхность, по направлению к которой может быть разжата по меньшей мере часть скважинной разжимной трубы.

Также, настоящее изобретение относится к эксплуатационному оборудованию скважины, содержащему скважинную трубчатую конструкцию и затрубный барьер, описанный выше, при этом трубчатая часть затрубных барьеров может быть установлена как часть скважинной трубчатой конструкции.

Наконец, настоящее изобретение относится к способу изготовления скважинной разжимной трубы по любому из предыдущих пунктов, содержащему следующие этапы:

- центробежное или вращательное литье металлической трубчатой заготовки;

- механическая обработка металлической трубчатой заготовки для уменьшения внутреннего и наружного диаметров; и

- механическая обработка металлической трубчатой заготовки с выполнением на ней по меньшей мере одного кругового выступа или канавки.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его многочисленные преимущества описаны ниже более подробно со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых показаны некоторые неограничительные варианты осуществления изобретения и на которых:

на фиг. 1 в поперечном сечении показана скважинная разжимная труба;

на фиг. 2 показано оборудование для центробежного литья;

на фиг. 3 показана металлическая трубчатая заготовка в виде с одного торца;

на фиг. 4 в поперечном сечении показана скважинная разжимная труба, содержащая уплотнительные элементы;

на фиг. 5 в поперечном сечении показана скважинная разжимная труба в форме накладки;

на фиг. 6 в поперечном сечении показана скважинная разжимная труба в форме подвески хвостовика;

на фиг. 7 в поперечном сечении показан затрубный барьер, содержащий скважинную разжимную трубу;

на фиг. 8 в поперечном сечении показан увеличенный вид скважинной разжимной трубы, содержащей уплотнительный элемент и два удерживающих элемента;

на фиг. 9 в поперечном сечении показан увеличенный вид скважинной разжимной трубы, содержащей промежуточный элемент между уплотнительным элементом и двумя удерживающими элементами;

на фиг. 10 показано эксплуатационное оборудование скважины, содержащее затрубный барьер со скважинной разжимной трубой;

на фиг. 11 показана часть токарного станка для обработки трубчатой заготовки; и

на фиг. 12 показан другой затрубный барьер, содержащий промежуточную муфту для выравнивания давления в скважинной разжимной трубе.

Все чертежи выполнены схематически и без обязательного соблюдения масштаба, при этом на них показаны только те элементы, которые необходимы для разъяснения изобретения, тогда как другие элементы не показаны или показаны без объяснения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 в поперечном сечении показана скважинная разжимная труба 1, предназначенная для по меньшей мере частичного разжимания в скважине от первого наружного диаметра D₁ до второго наружного диаметра D₂ (показаны на фиг. 6 и 7) так, чтобы примыкать к внутренней поверхности обсадной колонны или ствола скважины. Скважинная разжимная труба выполнена из металла и изготовлена путем механической обработки из одной металлической трубчатой заготовки 6 с выполнением на скважинной разжимной трубе 1 по меньшей мере одного кругового выступа 7. Скважинная разжимная труба, показанная на фиг. 1, имеет шесть выступов 7 и две канавки 8, при этом заготовка, обозначенная пунктирными линиями, иллюстрирует материал, механически удаленный для создания скважинной разжимной трубы 1 в виде цельной детали без последующего использования сварки.

В предшествующем уровне техники разжимные трубы выполняли с приваренными кольцами, расположенными вокруг наружной поверхности разжимной трубы для ее упрочнения в заданных участках, при этом выполнение сварного шва вызывало изменение свойств материала, таким образом, сварка могла вызвать ухудшение материала и, соответственно, изменение прочности или пластичности в этих участках разжимной трубы. Разжимные трубы, известные из уровня техники, обычно выполняют из металлической пластины со сварным швом, проходящим вдоль осевого направления разжимной трубы. Таким образом, металлический материал в некоторых участках сваривают дважды, тогда как другие участки не подвергаются сварке, что в результате приводит к изменяемой способности к разжиманию вдоль осевого направления разжимной трубы.

При выполнении скважинной разжимной трубы посредством механической обработки заготовки, имеющей по существу большую толщину стенки, скважинная разжимная труба может быть выполнена с увеличенной толщиной, выступами и канавками без необходимости в приваривании колец на скважинную разжимную трубу, которое может привести к последующему ухудшению способности к разжиманию скважинной разжимной трубы.

Металлическая трубчатая заготовка может быть выполнена путем центробежного или вращательного литья. При центробежном или вращательном литье, как показано на фиг. 2, расплавленный металлический материал 14 заливают во вращающуюся форму 15. Соответственно, материал подвергается выталкиванию радиально наружу, образуя трубчатую заготовку 6. Двигатель 17 приводит во вращение расположенные под формой валы 16, обеспечивающие вращение формы по мере заливки в нее расплавленного материала. В другом варианте осуществления оборудования для литья сопло, впрыскивающее расплавленный материал, приводят во вращение с его регулируемым возвратно-поступательным перемещением внутри формы для создания заготовки.

По мере охлаждения материала или его закалки формируется трубчатая металлическая заготовка, как показано в виде с одного торца на фиг. 3. Включения 18 в материале расположены около поверхности заготовки, при этом по мере механической обработки заготовки и удаления материала для образования скважинной разжимной трубы, имеющей выступы, также происходит удаление включений, при этом труба остается с весьма низким содержанием включений. Эта труба, выполненная из весьма однородного материала или «чистого» материала с низким содержанием включений, обозначена на фиг. З пунктирными линиями 19. Материал с низким содержанием включений имеет более высокую пластичность, чем расположенный по краю материал с более высоким содержанием включений. Кроме того, испытания показали, что металлические связи поддерживаются центробежным или вращательным литьем так, что пластичность металла сохраняется во время процесса отливки. Слои расплава, образующие заготовку, охлаждаются и не всегда требуют выполнения последующего процесса отпуска. Испытания показали, что скважинная разжимная труба, выполненная из заготовки, полученной путем центробежного литья, может быть разжата вплоть до 58,8% без образования трещин. Следовательно, за счет создания заготовки путем центробежного или вращательного литья более пластичного металлического материала скважинная разжимная труба может быть разжата вплоть до 75% без образования трещин. В сравнении, разжимные трубы предшествующего уровня техники могут быть разжаты приблизительно до 15-30% без образования трещин. Большая пластичность также обусловлена тем, что можно избежать приваривания колец для создания выступов, так как выступы выполняют во время механической обработки заготовки при создании разжимной трубы.

При использовании некоторых типов металла заготовку подвергают тепловой обработке, а при использовании других типов металла заготовку не подвергают тепловой обработке или процессу закалки. Таким образом, необходимость в закалке или тепловой обработке зависит от используемого металлического материала.

Трубчатая заготовка, показанная на фиг. 3, имеет внутренний диаметр D₁ и наружный диаметр D_o, при этом заготовку механически обрабатывают так, чтобы увеличить внутренний диаметр D_i и уменьшить наружный диаметр D_o для удаления материала с наибольшим содержанием включений. Механическую обработку выполняют фрезерованием, резанием, шлифованием, обточкой на токарном станке или подобными механическими способами удаления материала с заготовки для создания скважинной разжимной трубы. На фиг. 11 показано удаление металла с трубчатой заготовки на токарном станке 50 для создания разжимной трубы 1. Трубчатая заготовка закреплена между двумя точками 51, при этом токарный резец 52 снимает материал с заготовки 6. Как показано на фиг. 11, трубчатая заготовка может представлять собой сплошной цилиндр или полый цилиндр, как показано на фиг. 3. Трубчатая заготовка выполнена из любого подходящего металлического материала, например, стали или нержавеющей стали.

Как показано на фиг. 1, скважинная разжимная труба имеет длину l, при этом скважинная разжимная труба 1 механически обработана по всей длине с удалением тем самым материала с заготовки для создания скважинной разжимной трубы 1 из «чистого» материала.

Как показано на фиг. 4, в канавке 8 между двумя выступами 7 расположен уплотнительный элемент 9. Как показано на чертеже, толщина t разжимной трубы 1 в канавке отличается от ее толщины между двумя смежными выступами, которые не являются смежными с той же канавкой. В другом варианте осуществления изобретения уплотнительный элемент 9 может быть расположен просто между двумя смежными выступами, так что скважинная разжимная труба 1 не содержит канавок и, соответственно, имеет одинаковую толщину t между выступами 7 и напротив уплотнительного элемента 9.

Как показано на фиг. 8, для поддержания уплотнительного элемента 9 на месте, а также и во время разжимания скважинной разжимной трубы 1, между двумя смежными выступами 7 или в канавке 8 расположен кольцеобразный удерживающий элемент 10, предназначенный для прижатия уплотнительного элемента 9 в осевом направлении к краю 11 выступа или канавки. Удерживающий элемент 10 выполняет функцию опорного кольца для уплотнительного элемента, так что уплотнительный элемент 9 не сжимается между разжимной трубой и внутренней поверхностью ствола скважины или обсадной колонны, когда разжимная труба разжата. Удерживающий элемент представляет собой разрезное кольцо с несколькими витками и выполнен из металлического материала. Когда разжимную трубу разжимают на 30%, удерживающий элемент 10 частично «раскручивается» на 30% окружности удерживающего элемента и, таким образом, количество витков удерживающего элемента уменьшается так, что он все еще остается способным к прижатию уплотнительного элемента к кромке канавки или выступа. Как показано на чертеже, на противоположных сторонах уплотнительного элемента 9 расположен удерживающий элемент 10, который сжимает уплотнительный элемент вдоль его периферических краев. Каждый удерживающий элемент 10, показанный на фиг. 8, имеет приблизительно 3,5 витков, а после разжимания разжимной трубы удерживающий элемент 10 имеет приблизительно 2,7 витков и, таким образом, сохраняет свое прохождение в осевом направлении разжимной трубы, даже при его частично раскрученном состоянии.

Удерживающий элемент также может быть выполнен из пружинного материала, так что при разжимании скважинной разжимной трубы удерживающий элемент также разжимается с возникновением в нем присущей ему упругой силы. Однако пружинное действие металла не является существенным для работы удерживающего кольца.

Как показано на фиг. 9, между кольцеобразным удерживающим элементом 10 и уплотнительным элементом 9 расположен промежуточный элемент 12. Уплотнительный элемент 9 обычно выполнен из эластомерного материала, а удерживающий элемент выполнен из металлического материала, при этом для защиты уплотнительного элемента промежуточный элемент, расположенный между ними, выполнен из неметаллического материала, менее гибкого, чем уплотнительный материал.

Как показано на фиг. 5, скважинная разжимная труба 1 представляет собой накладку, разжатую внутри обсадной колонны 4, являющейся частью скважинной трубчатой конструкции 300 в скважине. Накладку обычно используют для изоляции протечки или перфорированной зоны отверстий 34 в обсадной колонне. Скважинную разжимную трубу 1, имеющую первый диаметр, вставляют в обсадную колонну 4, и при установке напротив отверстий 34 разжимную трубу разжимают до второго, большего, диаметра до тех пор, пока уплотнительные элементы 9 не будут сжаты между скважинной разжимной трубой 1 и внутренней поверхностью 35 обсадной колонны. Поскольку уплотнительные элементы 9 расположены между выступами 7 на противоположных сторонах перфорированной зоны отверстий 34, то происходит изоляция зоны с предотвращением прохождения скважинной текучей среды из пласта через отверстия 34.

Как показано на фиг. 6, скважинная разжимная труба 1 представляет собой подвеску хвостовика, причем скважинная разжимная труба 1 частично разжата внутри верхней обсадной колонны 4, образующей часть скважинной трубчатой конструкции 300 в скважине. Скважинная разжимная труба 1 имеет первую часть 36, расположенную напротив верхней обсадной колонны 4, и вторую часть 37, расположенную под верхней обсадной колонной. Первую часть скважинной разжимной трубы 1 разжимают до тех пор, пока уплотнительные элементы 9 не оказываются прижатыми к внутренней поверхности 35 обсадной колонны, а вторая часть скважинной разжимной трубы 1 остается неразжатой.

На фиг. 7 в поперечном разрезе показан затрубный барьер 100, разжатый в затрубном пространстве 101 между скважинной трубчатой конструкцией 300 и внутренней поверхностью 3 ствола скважины 5. Затрубный барьер обеспечивает изоляцию зоны между первой зоной 102 и второй зоной 103 ствола скважины. Затрубный барьер вытянут в осевом направлении 22, совпадающем с продольным направлением обсадной колонны и скважинной трубчатой конструкции. Затрубный барьер содержит трубчатую часть 20, которая может представлять собой отдельную трубчатую часть, или часть обсадной колонны для установки части скважинной трубчатой конструкции 300. Кроме того, затрубный барьер содержит скважинную разжимную трубу 1, окружающую трубчатую часть, при этом каждый конец 31, 32 разжимной трубы 1 соединен с трубчатой частью соединительными частями 30. Скважинная разжимная труба 1 и трубчатая металлическая часть 20 окружают пространство 21 затрубного барьера, при этом в трубчатой части выполнено разжимное отверстие 23, через которое текучая среда может поступать в пространство для разжимания разжимной трубы, как показано на фиг. 7. Скважинную разжимную трубу 1 разжимают до тех пор, пока уплотнительные элементы или выступы не примкнут к внутренней поверхности 3 ствола 5 скважины так, что предотвращается свободное прохождение текучей среды из первой зоны 102 ко второй зоне 103.

Как показано на фиг. 4, скважинная разжимная труба 1 может быть механически обработана с образованием по меньшей мере одной составляющей с ней единое целое концевой детали 41 так, чтобы концы разжимной трубы имели увеличенную толщину 1 по сравнению с секциями канавок. Конец разжимной трубы затем может быть приварен к трубчатой части (на фиг. 7 показана под номером позиции 20) вместо использования отдельных соединительных частей для прикрепления разжимной трубы к трубчатой части в затрубном барьере. Одна или обе концевых детали могут иметь зазубрины 42 на наружной поверхности разжимной трубы, так что при разжимании разжимной трубы концевая деталь 41 способна изгибаться наружу из трубчатой части.

Как показано на фиг. 10, для изоляции продуктивной зоны 400 часто используют два затрубных барьера 100. Между затрубными барьерами расположен клапан или секция 600 для гидроразрыва пласта, также называемая фрак-порт, так что после разжимания затрубных барьеров фрак-порт 600 открывается и текучая среда может проходить в пласт для создания в пласте трещин, облегчающих прохождение текучей среды, содержащей углеводороды, например нефть, в скважинную трубчатую конструкцию. Клапан или секция 600 для гидроразрыва пласта также может содержать впускную секцию, которая может быть аналогична фрак-порту. Для фильтрации текучей среды перед ее прохождением в обсадную колонну может быть выполнен фильтр.

Кроме того, затрубный барьер может дополнительно содержать по меньшей мере один уплотнительный элемент 9, окружающий скважинную разжимную трубу 1, как показано на фиг. 7 и 12. Как показано на фиг. 12, затрубный барьер дополнительно содержит муфту 25, расположенную между скважинной разжимной трубой 1 и трубчатой частью 20. Муфта 25 соединена с трубчатой частью 20 и со скважинной разжимной трубой 1 с разделением тем самым пространства на первую секцию 21а пространства и вторую секцию 21b пространства. Муфта сжата между трубчатой частью и скважинной разжимной трубой. Муфта 25 также может быть соединена с трубчатой частью другим способом, например, посредством ее отбортовки на трубчатую часть. Для выравнивания давления скважинная разжимная труба 1 имеет отверстие 24, обеспечивающее соединение с возможностью передачи текучей среды между первой или второй зоной и одной из секций пространства, и тем самым выравнивающее давление между пространством и этой зоной. При осуществлении, например, гидравлического разрыва пласта, или другой обработки скважины, давление в одной из зон, в которой выполняют гидравлический разрыв пласта, возрастает, при этом для предотвращения разрушения разжимной трубы текучая среда проходит через отверстие 24 в первую секцию 21а пространства. Муфта 25, при воздействии на нее повышенного давления в первой секции 21а пространства, перемещается в направлении трубчатой части, увеличивая первую полость 21а до тех пор, пока не выровняется давление или муфта не примкнет к трубчатой части.

Часть скважинной разжимной трубы также может быть отбортована на трубчатую часть или, если затрубный барьер содержит муфту, может быть отбортована на муфту у его концов. Муфта является гибкой и выполнена из металла или полимера, например эластомера. Как показано на фиг. 12, выступ представляет собой кольцеобразный выступ с толщиной, увеличенной по сравнению с толщиной других частей скважинной разжимной трубы, при этом кольцеобразный выступ обеспечивает давление на затрубный барьер, когда затрубный барьер разжат.

Как показано на фиг. 12, кольцеобразный удерживающий элемент 10 затрубного барьера представляет собой разрезное кольцо с тремя витками. В затрубных барьерах, показанных на фиг. 7 и 12, концы скважинной разжимной трубы могут быть приварены к трубчатой части или скважинная разжимная труба может быть отбортована на трубчатую часть. Один конец скважинной разжимной трубы может быть выполнен с возможностью скольжения относительно трубчатой части.

Разжимная труба изготовлена без выполнения какого-либо последующего процесса сварки, однако разжимная труба может быть приварена для соединения с другими компонентами, например, основной трубой/трубчатой частью затрубного барьера, или разжимная труба может быть соединена с другими компонентами посредством других способов соединения, например, она может быть зажата хомутом на основной трубе.

Трубчатая заготовка может быть выполнена из любого типа металла, например железа, стали или нержавеющей стали, или из более пластичных материалов, например меди, алюминия, свинца, олова, никеля, полимеров, эластомеров, резины или их сочетания.

Ударный инструмент представляет собой инструмент, обеспечивающий осевое усилие. Ударный инструмент содержит электродвигатель для приведения в действие насоса. Насос закачивает текучую среду в корпус поршня для перемещения действующего в нем поршня. Поршень расположен на ударном валу. Насос может закачивать текучую среду в корпус поршня с одной стороны и одновременно откачивать текучую среду с другой стороны поршня.

Под текучей средой или скважинной текучей средой понимается любой тип текучей среды, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, сырая нефть, вода и так далее. Под газом понимается любой тип газовой смеси, присутствующей в скважине, законченной или не закрепленной обсадными трубами, а под нефтью понимается любой тип нефтяной смеси, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и так далее. Таким образом, в состав газа, нефти и воды могут входить другие элементы или вещества, которые не являются газом, нефтью и/или водой, соответственно.

Под обсадной колонной понимается любой тип трубы, трубчатого элемента, трубопровода, хвостовика, колонны труб и так далее, используемых в скважине при добыче нефти или природного газа.

В том случае, когда невозможно полностью погрузить инструмент в обсадную колонну, для проталкивания инструмента до нужного положения в скважине может быть использован скважинный трактор. Скважинный трактор может иметь выдвигающиеся рычаги с колесами, входящими в контакт с внутренней поверхностью обсадной колонны для перемещения трактора и инструмента вперед в скважине. Скважинный трактор представляет собой любой вид приводного инструмента, способного толкать или тянуть инструменты в скважине, например, Well Tractor®.

Хотя изобретение описано выше на примере предпочтительных вариантов его осуществления, специалисту в данной области техники очевидно, что возможны модификации данного изобретения, не выходящие за пределы объема правовой охраны изобретения, определенные нижеследующей формулой изобретения.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли. Скважинная разжимная труба предназначена для разжимания в скважине от первого наружного диаметра до второго наружного диаметра так, чтобы примыкать к внутренней поверхности обсадной колонны или ствола скважины, при этом разжимная труба вытянута в продольном направлении, выполнена из металла и изготовлена путем механической обработки из одной металлической трубчатой заготовки с выполнением на скважинной разжимной трубе по меньшей мере одного кругового выступа. Повышается качество и прочность разжимной трубы и надежность уплотнения 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Скважинная разжимная труба (1), предназначенная для разжимания в скважине (2) от первого наружного диаметра (D₁) до второго наружного диаметра (D₂) так, чтобы примыкать к внутренней поверхности (3) обсадной колонны (4) или ствола (5) скважины, при этом скважинная разжимная труба вытянута в продольном направлении,

причем скважинная разжимная труба выполнена из металла и изготовлена в виде цельной детали путем механической обработки из одной металлической трубчатой заготовки (6) с выполнением на скважинной разжимной трубе по меньшей мере одного кругового выступа (7).

2. Скважинная разжимная труба по п. 1, причем скважинная разжимная труба механически обработана с выполнением на скважинной разжимной трубе по меньшей мере одной канавки (8).

3. Скважинная разжимная труба по п. 1 или 2, в которой металлическая трубчатая заготовка изготовлена путем центробежного или вращательного литья.

4. Скважинная разжимная труба по п. 3, в которой механическая обработка представляет собой фрезерование, резание, шлифование или обточку на токарном станке.

5. Скважинная разжимная труба по п. 3, в которой трубчатая заготовка имеет внутренний диаметр (D_i) и наружный диаметр (D_o), причем указанная заготовка механически обработана так, чтобы увеличить внутренний диаметр (D_i) и/или уменьшить наружный диаметр (D_o).

6. Скважинная разжимная труба по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, в которой трубчатая заготовка выполнена из стали или нержавеющей стали.

7. Скважинная разжимная труба по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, причем скважинная разжимная труба имеет длину (l), при этом скважинная разжимная труба механически обработана по всей длине.

8. Скважинная разжимная труба по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, причем скважинная разжимная труба содержит несколько выступов и/или по меньшей мере одну канавку.

9. Скважинная разжимная труба по п. 8, в которой между двумя смежными выступами или в канавке расположен уплотнительный элемент (9).

10. Скважинная разжимная труба по п. 9, в которой между двумя смежными выступами или в канавке расположен кольцеобразный удерживающий элемент (10) для прижатия уплотнительного элемента в осевом направлении к кромке (11) выступа или канавки.

11. Скважинная разжимная труба по п. 10, в которой кольцеобразный удерживающий элемент представляет собой разрезное кольцо.

12. Скважинная разжимная труба по п. 10 или 11, в которой между кольцеобразным удерживающим элементом и уплотнительным элементом расположен промежуточный элемент (12).

13. Скважинная разжимная труба по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 9-11, причем скважинная разжимная труба представляет собой накладку, предназначенную для разжимания в обсадной колонне или скважинной трубчатой конструкции в скважине, подвеску хвостовика, предназначенную для по меньшей мере частичного разжимания в обсадной колонне или скважинной трубчатой конструкции в скважине, или обсадную колонну, предназначенную для по меньшей мере частичного разжимания в другой обсадной колонне.

14. Затрубный барьер (100), предназначенный для разжимания в затрубном пространстве (101) между скважинной трубчатой конструкцией (300) и внутренней поверхностью (3) обсадной колонны (4) или ствола (5) скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной (102) и второй зоной (103) ствола скважины, причем затрубный барьер вытянут в осевом направлении (22) и содержит:

- трубчатую часть (20), причем трубчатая часть представляет собой отдельную трубчатую часть или часть обсадной колонны для установки части скважинной трубчатой конструкции;

- скважинную разжимную трубу (1) по любому из пп. 1-13, причем разжимная труба окружает трубчатую часть, а каждый конец (31, 32) разжимной трубы соединен с трубчатой частью и проходит вдоль осевого направления;

- пространство (21) затрубного барьера между трубчатой частью и разжимной трубой и

- разжимное отверстие (23) в трубчатой части, через которое текучая среда может поступать в пространство для разжимания скважинной разжимной трубы.

15. Затрубный барьер по п. 14, дополнительно содержащий по меньшей мере один уплотнительный элемент (9), окружающий скважинную разжимную трубу.

16. Затрубный барьер по п. 14 или 15, в котором скважинная разжимная труба имеет отверстие (24), обеспечивающее соединение с возможностью передачи текучей среды между первой или второй зоной и одной из секций пространства.

17. Затрубный барьер по п. 14 или 15, в котором выступ представляет собой кольцеобразный выступ с толщиной, увеличенной относительно толщины других частей скважинной разжимной трубы, причем кольцеобразный выступ обеспечивает усиление затрубного барьера при разжимании затрубного барьера.

18. Эксплуатационное оборудование скважины, содержащее скважинную разжимную трубу по любому из пп. 1-13 и обсадную колонну, имеющую внутреннюю поверхность (3), по направлению к которой разжата по меньшей мере часть скважинной разжимной трубы.

19. Эксплуатационное оборудование скважины, содержащее скважинную трубчатую конструкцию и затрубный барьер по любому из пп. 14-17, причем трубчатая часть затрубных барьеров установлена как часть скважинной трубчатой конструкции.

20. Способ изготовления скважинной разжимной трубы по любому из пп. 1-13, содержащий следующие этапы:

- центробежное или вращательное литье металлической трубчатой заготовки (6);

- механическая обработка металлической трубчатой заготовки для уменьшения внутреннего и наружного диаметров и

- механическая обработка металлической трубчатой заготовки с выполнением на ней по меньшей мере одного кругового выступа (7) или канавки (8).