Устройство для извлечения трубных секций Российский патент 2024 года по МПК E21B43/10 E21B17/07 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для облегчения съема закольматированных компоновок фильтров в пескопроявляющих скважинах.

Известен способ извлечения обсадных труб из скважины (см. Куличихин Н.И. и др. «Разведочное бурение», М., «Недра», 1973г., с.299).

Способ заключается в одновременном отрыве и извлечении всей обсадной колонны, с применением грузоподъемной техники. Недостатком данного способа является то, что не всегда возможно извлечь компоновку ввиду необходимости приложить большое осевое усилие, превосходящее по своему значению допустимую нагрузку для труб.

Известен способ извлечения обсадных труб из скважины (см. а. с. СССР №625018, опубл. 25.09.78, Б.4 №35).

Реализация способа осуществляется путем отрыва от стенок скважины каждой секции, которые связаны друг с другом телескопическими устройствами, оснащенными шлицевым соединением. Отрыв секций происходит последовательно, без отсоединения одной от другой, что снижает в кратное число раз силу сопротивления при трении труб о стенки скважины. Взаимное перемещение секций осуществляют на величину, превышающую удлинение секций от действия осевой нагрузки, необходимой для отрыва от стенки скважины. Наличие телескопического соединения между секциями, в материалах данного изобретения, отражено символически.

Тем не менее такое соединение требует разработки, изготовления и оснащение каждой трубы соединительным узлом.

Известно а. с. №1285142 «Способ извлечения трубных секций, преимущественно фильтров, из обсаженной скважины», опубл. 23.01.87г., Бюл. №3., принятым за прототип.

Способ осуществляется с помощью специальных узлов трубных секций-фильтров. Трубные секции содержат перфорированный каркас со стрингерами, на которые навиты витки проволочной обмотки. Трубные секции соединены между собой соединительными элементами, содержащими упоры, жестко соединенными с перфорированными каркасами, с помощью срезных штифтов, с охватывающими упоры, муфтами. Муфты жестко соединены с перфорированными каркасами со стороны, противоположной упорам. Соединительные элементы трубных секций снабжены телескопическими узлами в виде штока, жестко соединенными с муфтами на перфорированном каркасе. Шток выполнен с отверстиями и буртом. Верхняя трубная секция соединена с пакером и колонной насосно-компрессорных труб. Нижняя секция снабжена башмаком. Трубные секции перед спуском соединяются между собой. При этом, сначала с муфтой соединяется шток, а затем этот узел соединяется с упором с помощью срезного штифта. Усилие среза штифтов рассчитывают исходя из веса компоновки фильтровой колонны и башмака. Спуск трубных секций и пакера осуществляют на насосно-компрессорных трубах, с расположением фильтров в зоне продуктивного пласта. После установки компоновки фильтров в скважине, осуществляют ее запуск в эксплуатацию. При этом на проволочной обмотке происходит задержание и накопление механических частиц, поступающих из пласта вместе с пластовым флюидом. Отфильтрованный пластовый флюид, через отверстия в штоке, подается в осевой канал лифтовой колонны труб, и далее, на поверхность. В процессе эксплуатации скважин происходит накопление механических частиц в межтрубном пространстве скважины с образованием плотной упаковки. Это приводит к кольматации фильтра и снижению дебита скважины, что вызывает необходимость извлечения всей компоновки на поверхность. Производят натяжение колонны труб, с передачей осевого усилия на трубные секции, с образованием между ними дополнительных полостей. При движении первой секции вверх, относительно последующей, происходит снижение плотности упаковки песчаной пробки, с перемещением ее части в дополнительную полость. При этом, при взаимном движении трубных секций, образуется связь дополнительных полостей между трубными секциями, с их внутренней полостью, что приводит к перемещению части механических примесей во внутреннюю полость трубных секций.

К недостаткам работы устройства, при реализации способа, следует отнести:

- свободное попадание механических примесей в осевой канал компоновки, с попаданием также в продольные пазы, в которых должны перемещаться пальцы. Это может затруднить процесс подъема компоновки;

- механические примеси из межтрубного пространства, поступающие в осевой канал компоновки, скапливаются в осевом канале фильтровой компоновки, что также осложняет процесс извлечения из-за попадания механических примесей в продольный паз и заклинивания пальцев.

Проведенный анализ технических решений в данном разделе техники показал, что известно авторское свидетельство СССР №625018, кл. МКИ Е21В19/00, опубл. 25.09.78г. Бюл. №35.

В данном техническом решении показано телескопическое соединение секций между собой. Отрыв секций происходит последовательно без отсоединения одной от другой, что снижает осевые усилия многократно и равно количеству секций, из которых состоит колонна.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения:

- снижение осевой нагрузки на колонну насосно-компрессорных труб, при извлечении компоновки закольматированных проволочных фильтров из обсаженной скважины;

- повышение надежности извлечения компоновки за счет исключения попадания механических частиц из песчаной пробки в осевой канал, с попаданием в зазоры сопрягаемых деталей.

Технический результат достигается тем, что оборудование для извлечения трубных секций, преимущественно фильтров, состоит из колонны труб, соединенных между собой соединительными элементами со срезными штифтами, с телескопическими узлами в виде штока с муфтами, причем соединительные элементы выполнены в виде цилиндра с упорами на концах, охватывающими шток, снабженным кольцевым поршнем, установленным с образованием кольцевой камеры, перекрытой в верхней части перепускным клапаном в виде кольца на теле муфты, с посадкой на верхний упор. Нижний упор связан с цилиндром, снабжен соединительной муфтой и торцевым клапаном под кольцевым поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с торцом нижнего упора и перекрытия радиальных отверстий на теле цилиндра в исходном положении. Срезные штифты установлены на цилиндре и связаны с кольцевым поршнем.

Конструкция оборудования для обеспечения извлечения фильтровой компоновки поясняется чертежами:

- на фиг. 1 - общий вид компоновки при ее расположении внутри обсадной колонны в интервале продуктивного пескопроявляющего пласта;

- на фиг. 2 - сборочный чертеж соединительного элемента с фильтром, в разрезе;

- на фиг. 3 - соединительный элемент в разрезе, в исходном положении - позиция «а», взаимное положение деталей конструкции после срабатывания - позиция «б»;

- на фиг. 4 - конструкция перепускного клапана, в разрезе.

Оборудование для извлечения трубных секций, преимущественно фильтров, из обсаженной колонны включает пакер 1 на колонне насосно-компрессорных труб 2. Пакер 1 через переводник 3 связан с соединительным элементом 4, который, в свою очередь, соединяется с проволочным фильтром 5.

Соединительный элемент 4 (см. фиг. 2) состоит из цилиндра 6, внутри которого размещается шток 7 с кольцевым поршнем 8, с образованием кольцевой камеры 9, перекрытой сверху верхним упором 10, охватывающим шток 7. На нижнем конце цилиндра 6 установлен нижний упор 11, на который опирается торцевой клапан 12, поджимаемый сверху телом кольцевого поршня 8. При этом тело торцевого клапана 12 перекрывает сечение радиальных отверстий 13 на теле цилиндра 6. В теле цилиндра 6, на внешней стороне, установлены срезные штифты 14, входящие в проточки 15, выполненные на теле кольцевого поршня 8. На верхнем конце штока 7 установлена муфта 16, на торцевой поверхности которой, обращенной к торцевой поверхности верхнего упора 10, выполнена кольцевая канавка 17, в которой расположен перепускной клапан 18 в виде резинового кольца.

Нижний упор 11 снабжен муфтой 19, с которой связан перфорированный каркас 20 проволочного фильтра 5. На нижнем конце перфорированного каркаса 20 установлена муфта 21, к которой подсоединяется очередной соединительный элемент 4.

Торцевой клапан 12 (см. фиг. 4) охватывает шток 7 и имеет на внутренней поверхности ряд продольных пазов 22 для пропуска пластового флюида внутрь цилиндра 6.

На фиг. 3 (вид «б») позицией 23 отмечено кольцевое пространство, образованное после срабатывания устройства.

Сборка соединительного элемента 4 происходит в следующей последовательности. Соединяют нижний упор 11 с цилиндром 6, в осевом канале которого установлен торцевой клапан 12. Вводят шток 7 с кольцевым поршнем 8 в осевой канал цилиндра 6 до упора в торцевой клапан 12. Выдвинув шток 7 из цилиндра 6, устанавливают верхний упор 10 и соединяют муфту 16 с резьбой на верхнем конце штока 7. Устанавливают перепускной клапан 18 в кольцевой канавке 17 на муфте 16. Вводится шток 7 с кольцевым поршнем 8 в осевой канал цилиндра 6 до упора кольцевым поршнем 8 в торцевой клапан 12, с одновременным вводом в торцевой контакт с верхним упором 10 перепускного клапана 18. В этом положении на теле цилиндра 6 устанавливают срезные штифты 14, с вводом в проточку 15 на теле кольцевого поршня 8. На нижний упор 11 навинчивают муфту 19, во внутреннюю резьбу которой навинчивают перфорированный каркас 20 с муфтой 21.

Компоновку проволочных фильтров 5, в сочетании с соединительными элементами 4, соединяют с пакером 1 и на колонне насосно-компрессорных труб 2 спускают в скважину в интервал продуктивного пласта.

Усилие разрушения срезных штифтов 14 рассчитывают по суммарному весу компоновки.

После установки компоновки проволочных фильтров 5 с соединительными элементами 4 осуществляют запуск скважины в эксплуатацию.

В процессе эксплуатации на наружной поверхности проволочных фильтров 5 происходит оседание механических примесей, с накоплением в межтрубном пространстве.

Пластовый флюид через щелевые зазоры между витками обмоточной проволоки поступает к перфорационным отверстиям на перфорированном каркасе 20 и далее по осевому каналу штока 7 и колонне насосно-компрессорных труб 2, поступает на поверхность.

При накоплении механических примесей в межтрубном пространстве образуется плотная упаковка. Это приводит к кольматации проволочных фильтров 5, к снижению дебита, что требует проведения работ по извлечению компоновки из скважины путем натяжения колонны насосно-компрессорных труб 2.

Осевое усилие при подъеме компоновки складывается из веса колонны насосно-компрессорных труб 2, усилия съема пакера 1 и усилия съема верхнего соединительного элемента 4 с проволочным фильтром 5, с разрушением срезных штифтов 14.

При съеме с места и перемещении штока 7 (см. фиг. 3 «б») с кольцевым поршнем 8 вверх, торцевой клапан 12 отрывается от торцевой поверхности нижнего упора 11, с открытием подачи пластового флюида через радиальные отверстия 13 в теле цилиндра 6 под кольцевой поршень 8. Одновременно, скопившийся пластовый флюид в кольцевой камере 9, выводится в полость над цилиндром 6, в которую поступают механические частицы из песчаной пробки.

Перепускной клапан 18 на муфте 16 отходит от торцевого контакта с верхним упором 10. Пластовый флюид через зазор между верхним упором 10 и штоком 7 выводится из кольцевой камеры 9 в межтрубное пространство, в образовавшийся свободный объем.

Кольцевой поршень 8 входит в торцевой контакт с верхним упором 10, с осевым воздействием на тело цилиндра 6. Это приводит к перемещению вверх проволочного фильтра 5 и передаче осевого усилия на следующий соединительный элемент 4, с повторением процесса разрушения срезных штифтов 14 и образованию следующего свободного объема, ограниченного поверхностью штока 7, между муфтой 16 и верхним упором 10. При этом механические частицы из разрушенной песчаной пробки не попадают внутрь осевого канала соединительного элемента 4 и перфорированный каркас 20.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и позволяет снизить осевые нагрузки при съеме трубных секций, например проволочных фильтров, в случае их кольматации и забивания механическими примесями межтрубного пространства. Устройство для извлечения трубных секций, преимущественно фильтров, содержит колонну труб, соединенных между собой соединительными элементами со срезными штифтами, с телескопическими узлами в виде штока с муфтами. Соединительные элементы выполнены в виде цилиндра с упорами на концах, охватывающими шток, снабженный кольцевым поршнем, установленным с образованием кольцевой камеры, перекрытой в верхней части перепускным клапаном в виде кольца на теле муфты, с посадкой на верхний упор. Нижний упор связан с цилиндром, снабжен соединительной муфтой и торцевым клапаном под кольцевым поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с торцом нижнего упора и перекрытия радиальных отверстий на теле цилиндра в исходном положении, а срезные штифты установлены на цилиндре и связаны с кольцевым поршнем. Технический результат заключается в снижении осевой нагрузки на колонну труб при извлечении компоновки из скважины, а также в повышении надежности извлечения компоновки за счет исключения попадания механических частиц из песчаной пробки в осевой канал. 4 ил.

Устройство для извлечения трубных секций, преимущественно фильтров, содержащее колонну труб, соединенных между собой соединительными элементами со срезными штифтами, с телескопическими узлами в виде штока с муфтами, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены в виде цилиндра с упорами на концах, охватывающими шток, снабженный кольцевым поршнем, установленным с образованием кольцевой камеры, перекрытой в верхней части перепускным клапаном в виде кольца на теле муфты, с посадкой на верхний упор, причем нижний упор связан с цилиндром, снабжен соединительной муфтой и торцевым клапаном под кольцевым поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с торцом нижнего упора и перекрытия радиальных отверстий на теле цилиндра в исходном положении, а срезные штифты установлены на цилиндре и связаны с кольцевым поршнем.