СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ИНТЕРВАЛА НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ СКВАЖИНЫ РАСШИРЯЕМОЙ ЛЕТУЧКОЙ Российский патент 2024 года по МПК E21B29/10 E21B33/10 

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, в частности, к области ремонта эксплуатационной колонны в скважине, а именно к способам устранения негерметичности эксплуатационной колонны.

Известен способ изоляции зон осложнений профильными перекрывателями (ПП) (см. патент RU №2418151, МПК Е21В 29/10, опубл. В Б.и. №13, 10.05.2011), включающий выполнение внутренних резьб на муфтовых концах, наружных – на ниппельных, калибровку профильных концов, герметичное свинчивание секций профильных труб, спуск перекрывателя в предварительно расширенный интервал скважины, радиальное расширение ПП гидродавлением с последующей развальцовкой. При этом спуск ПП осуществляют с развальцевателем оснащенным фрезером для разрушения башмака, установленного в нижней его части.

Известен способ установки ПП в скважине (см. патент RU №2265115, МПК Е21В 29/10,33/10, опубл. в Б.и. №33, 27.11.2005), включающий формование ниппельных и муфтовых концов труб с образованием конусности, выполнение резьб и проточек на них для герметика, спуск перекрывателя в предварительно расширенный интервал, радиальное расширение профильных труб, их калибровку и развальцовку.

Данный способ частично устраняет недостатки вышеприведенного способа по патенту RU №2265115, но и он не лишен недостатков. Выполнение резьбовых концов соединяемых профильных труб утолщенными вызывает ряд технологических трудностей не только при изготовлении, но и при калибровке и развальцовке.

Известен также, способ установки перекрывателей в скважине (см. патент US №4976322, МПК кл. 175/57, опубл. в 1990 г.), для изоляции катастрофического поглощения промывочной жидкости при проводке скважины, включающий перекрыватель скомпонованный из профильных и цилиндрических обсадных труб спущенный в интервал изоляции, выправление профильных труб гидродавлением и развальцовку выправленных и цилиндрических концов, при этом, перед развальцовкой их калибруют, а муфтовые концы труб перед нарезанием резьбы не развальцовывают.

Недостатком этого способа является самопроизвольное развинчивание секций перекрывателя при развальцовке с одновременным разрушением их соединений, поскольку в них отсутствует узел фиксации. Кроме того, ниппельные концы труб, деформируясь при развальцовке, отходят внутрь трубы от муфтовых концов, что существенно снижает качество изоляции.

Общим недостатком всех вышеприведенных аналогов является то, что они не применимы при изоляции негерметичности эксплуатационной колонны скважины.

Известен также «Способ изоляции негерметичного участка эксплуатационной колонны» (см. патент RU №2576538, МПК Е21В 29/10, опубл. в Б.И. №2, 10.03.2016 г.), включающий спуск в скважину на колонне труб ПП в интервал негерметичности эксплуатационной колонны с герметиком, помещенным в углублениях на концевых участках ПП, выправление гофр внутренним гидродавлением с последующей развальцовкой его и концевых участков до прижатия к стенкам эксплуатационной колонны.

Данный способ по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Недостатками этого способа являются:

дополнительная установка перекрывателя вне интервала негерметичности на 20% свободного по сторонам от концов приводит к увеличению расхода металла, требует дополнительной очистки места установки от загрязнений и продуктов коррозии, что увеличивает затраты времени на развальцовку;

- использование в качестве герметика, материала со свойствами холодной сварки требует крепления клеем ко дну паза - проточки. При этом герметик, выступающий из пазов проточек на величину 2÷10 мм не может дать ожидаемого результата, поскольку, не достигнув интервала негерметичности при спуске перекрывателя в скважину, легко может быть стерт при контакте со стенкой ствола скважины;

- при развальцовке не исключается образование трещин на стенках перекрывателя.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа - снижения расхода металла, трудоемкости изготовления перекрывателя, обеспечения надежности и качества герметизации интервала негерметичности эксплуатационной колонны.

Поставленная техническая задача решается описываемым способом изоляции интервала негерметичности эксплуатационной колонны скважины расширяемой летучкой, включающим спуск в скважину на колонне бурильных труб перекрывателя в интервал негерметичности с помещенным герметиком в углублениях на концевых его участках, с последующим развальцовыванием его и концевых участков до прижатия к стенкам эксплуатационной колонны.

1. Новым является то, что в качестве перекрывателя выбрана расширяемая металлическая труба цилиндрической формы в сечении -"расширяемая летучка" (РЛ), после спуска которой в интервал негерметичности один из концов или оба конца заякоривают, при этом в качестве якоря используют расширяемую многолучевую профильную трубу или ее отрезок, закрепив электросваркой к РЛ, причем при заякоривании верхнего конца РЛ для его расширения гидродавлением, внутри него создают герметичную камеру, образовав ее внутренними стенками якоря и вовнутрь его установленным патрубком, спускаемым на колонне бурильных труб, с отверстиями для подачи гидродавления и обратным клапаном на нижнем конце, при этом камеру снизу герметизируют пуансоном, а сверху втулкой, жестко закрепив их к патрубку, с последующей калибровкой внутренней стенки якоря пуансоном после прижатия его к стенке эксплуатационной колонны гидродавлением, а участки РЛ с углублениями осаживают, после чего на углубления наносят герметик, не выходя за пределы прежнего диаметра РЛ.

2. Другим отличием является то, чтов качестве герметика используют трехкомпонентный состав пасты марки А У-30 МЭС-5НТ или У-30Э-5НТ, приготовленные по ТУ-1-595-29-596-2003.

3. Другим отличием является также и то, что развальцовывание РЛ осуществляют роликовым раздвижным развальцевателем.

4. Также новым является то, что РЛ, составляемую из нескольких труб, соединяют последовательно электросваркой.

5. Другим отличием является и то, что для спуска патрубка используют колонну бурильных труб.

Пункты 2, 3 и 4 - зависимые, разъясняющего и уточняющего характера.

Патентные исследования с целью определения технического уровня и предварительной проверки на новизну проводились ретроспективностью 20 лет по патентному фонду института «ТатНИПИнефть» г. Бугульмы, РТ.

Как показал анализ известных технических решений в данной области техники, предлагаемое к защите патентом техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в обнаруженных аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков обеспечивают получение нового, высокого технического результата. Следовательно, можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и, по нашему мнению, критерию «изобретательский уровень».

Представленные рисунки поясняют суть предлагаемого изобретения, где на фиг. 1 изображена РЛ в сборе, спущенная в интервал негерметичности эксплуатационной колонны, где видны якорь, камера высокого давления для выправления гофр якоря гидродавлением, видны также, установленный внутри якоря патрубок для образования камеры, пуансон с уплотнительным кольцами, герметизирующая втулка, обратный клапан на нижнем конце патрубка с отверстиями для подачи гидродавления в камеру.

На фиг. 2 - тоже, что на фиг. 1, где РЛ заякорена, колонна бурильных труб и связанный с ней переводник с патрубком подняты на поверхность, РЛ развальцована и прижата к стенкам эксплуатационной колонны, а ее концевые участки при этом запакерованы герметиком, виден также развальцеватель после завершения развальцовки РЛ.

На фиг. 3 - спущенная на колонне бурильных труб в интервал негерметичности РЛ, когда ее нижний конец снабжен якорем, где видны разрушаемый башмак с обратным клапаном, установленный герметично на нижнем конце якоря, также видно соединение установочного переводника с верхним концом РЛ путем осаживания, виден также герметик помещенный в углублениях, выполненных на концевых участках РЛ.

На фиг. 4 - то же, что на фиг. З, когда якорь внутренним гидродавлением прижат к стенке эксплуатационной колонны, переводник вместе с бурильной колонной поднят на поверхность, РЛ и якорь развальцованы, при этом башмак разрушен фрезером развальцевателя, виден развальцеватель с фрезером, видны концевые участки РЛ запакерованные герметиком.

На фиг. 5 изображена спущенная в скважину в интервал негерметичности РЛ, когда оба ее конца снабжены якорями с аналогичным башмаком и обратным клапаном, как на фиг. З, видно также соединение нижнего конца якоря с верхним концом РЛ на электросварке, а его верхний конец соединен с переводником путем осаживания, виден также герметик помещенный в углублениях, выполненных на концевых участках РЛ.

На фиг. 6 - то же, что на фиг. 4, где РЛ заякорена внутренним гидродавлением и развальцована роликовым раздвижным развальцевателем, а герметизирующий башмак с обратным клапаном разрушен и удален фрезером развальцевателя, видны концевые участки РЛ запакерованные герметиком.

Способ осуществляет в следующей последовательности.

Перед спуском РЛ 1 в скважину ее снабжают якорем 2, присоединяя электросваркой к одному из концов (см. фиг. 1 и 3) или к обоим концам (см. фиг. 5), в зависимости от характера негерметичности эксплуатационной колонны 3 и длины изолируемого интервала 4. РЛ 1 также может быть составлен из нескольких цилиндрических труб, связанных между собой последовательно электросваркой.

На концевых участках 5 и 6 РЛ 1 выполняют углубления 7 и 8, соответственно, путем осаживания, на которых наносят герметик 9 (см. фиг. 1, 3 и 5), что позволяет увеличить ширину охвата герметиком концевых участков РЛ и сохранить их от стирания при спуске в скважину.

При этом в качестве герметика, как показала практика, может быть использован трехкомпонентный состав пасты марки А У-30 МЭС-5НТ или У-30Э-5НТ, приготовленные по техническим условиям ТУ-1-595-29-596-2003.

Далее, в зависимости от того, на каком конце или на обоих концах РЛ закреплены якоря 2, внутри РЛ или внутри якоря образуют камеры 10 или 11 (см. фиг. .1, 3 и 5) для приведения его в рабочее положение, подав в них гидродавление. Позиции на рисунках для камеры 10, образованной при закреплении якоря к нижнему концу РЛ 1 или к обоим концам, даны одинаковые и обозначены одной и той же цифрой, поскольку камеры при этом одного и того же типа. Камеру 10 образуют внутренними стенками РЛ 1 и якоря 2, снабдив нижний его конец обратным клапаном 12 в виде шара (см. фиг. 3 и 5).

Камеру 11, когда якорь 2 закреплен к верхнему концу РЛ (см. фиг. 1), образуют внутренними стенками якоря и вовнутрь его установленным патрубком 13 с обратным клапаном 14 в виде шара на нижнем конце и с выполненными фильтрационными отверстиями 15 для подачи гидродавления в камеру. При этом камера, снизу герметизирована пуансоном 16, а сверху -втулкой 17, жестко закрепленными к патрубку 13.

Таким образом, герметичная камера 11 ограничена внутренними стенками якоря 2, патрубком 13, пуансоном 16 и втулкой 17(см. фиг. 1), при этом пуансон и втулка снабжены уплотнительными элементами 18 и 19, соответственно.

Спускают РЛ в интервал 4 негерметичности эксплуатационной колонны 3 в собранном виде, как это изображено на фиг. 1, на колонне бурильных труб 20, присоединив патрубок 13 к посадочному переводнику 21 - это в случае, когда верхний конец РЛ снабжен якорем 2.

Затем внутри камеры 11, через отверстия 15 путем нагнетания воды с помощью насоса цементировочного агрегата ЦА-320М (цементировочный агрегат на фиг. не изображен) создают гидродавление порядка 10-15 МПа, в результате чего гофры якоря выправляются и прижимаются к стенке эксплуатационной колонны. Далее, натяжением колонны бурильных труб 20 посадочный переводник 21 и связанный с ним патрубок 13 и вместе с ним втулку 17 и пуансон 16 поднимают на поверхность. При этом пуансон, проходя через выправленный гидродавлением якорь, подвергает его калибровке, облегчая проход развальцевателя 22 (см. фиг. .2, 4 и 6). Затем спускают колонну бурильных труб с раздвижным роликовым развальцевателем и прикатывают якорь 2, и далее РЛ до плотного прилегания их к стенкам эксплуатационной колонны (см. фиг. 2, 4 и 6). При этом осаженный участок с нанесенным герметиком 9, под действием роликов развальцевателя сначала принимает первоначальную цилиндрическую форму, и затем, также как и остальные участки, расширяясь, плотно прижимается к стенкам эксплуатационной колонны, пакеруя выше и ниже лежащие участки от него.

После окончания операции развальцевания, колонну с развальцевателем поднимают на поверхность, скважину опрессовывают под высоким давлением на герметичность. При положительном результате скважину сдают в эксплуатацию.

Поскольку конструкция якоря и РЛ во всех вариантах заякоривания одна и та же, их первоначальные обозначения оставлены без изменения.

При установке якоря 2 на нижнем конце РЛ или на обоих концах (см. фиг. 3 и 5), как было отмечено выше, нижний конец якоря снабжают разрушаемым башмаком 23, с установленным в нем обратным клапаном 12 (см. фиг. 3 и 5). Соединение посадочного переводника 21 с верхним концом РЛ при этом, осуществляют следующим образом: нижний конец установочного переводника заводят в верхний конец РЛ и осаживают (см. фиг. З), снабдив посадочный переводник 21 кольцевыми уплотнительными элементами 24. Концевые участки РЛ для образования углубления также осаживают. Спускают РЛ тоже на колонне бурильных труб 20 с помощью посадочного переводника и созданием внутри РЛ гидродавления насосом ЦА-320М, выправляют, то есть расширяют гофры якоря, тем самым приводя его в рабочее положение. Затем посадочный переводник 21, соединенный с РЛ методом усадки, отсоединяют одновременно с помощью гидродавления и натяжением колонны бурильных труб, и поднимают на поверхность, после чего якорь и РЛ развальцовывают до прижатия к стенкам обсадной колонны, спустив на колонне бурильных труб развальцеватель 22 с фрезером 25 (см. фиг. 4 и 6) для разрушения и удаления башмака с клапаном.

Пример реализации способа, когда заякоривают верхний конец расширяемой летучки. Этот вариант заякоривания авторы считают предпочтительным, поскольку в этом случае отпадает необходимость использования башмака со встроенным обратным клапаном, отпадает необходимость снабжения развальцевателя фрезером для их разрушения.

До спуска РЛ в скважину, силами работников капитального ремонта скважины (КРС), предварительно осуществляют подготовительные операции, заключающиеся в исследовании причин обводненности. Геофизическими приборами определяют место нарушения герметичности и ее длину. Определяют текущее пластовое и забойное давление, дебит нефти, обводненность. Внутреннюю поверхность труб обсадной колонны в интервале 4 негерметичности и за его пределами, на расстоянии примерно 1,5-2 м очищают скребками, преимущественно гидромеханическими, типа СГМ-1М и при необходимости шаблонируют.

В результате ГИС обнаружен интервал негерметичности:

- 1290- 1292 (2 м);

- текущий забой - 1510 м;

-интервал перфорации 1531 - 1540 м; 1577 - 1583,5 м;

- эксплуатационная колонна - 0168 мм, спущена на глубину 2359 м (толщина стенки колонны - 8,9 мм);

- расширяемая летучка - 0140 мм (толщина стенки - 5 мм);

- интервал изоляции расширяемой летучкой - 7,5 м, (1296,5 - 1289 м);

- длина якоря (профильная труба) - 2,2 м, (1298,7-1296,5 м);

- обводненность - 100%;

- плотность воды в скважине - 1020 кг/м³;

- дебит скважины - 8,8 тонн/сут.

В качестве герметика для нанесения на поверхность осаженных участков расширяемой летучки выбрана паста маркиАУ-30 МЭС-5НТ или У-30Э-5НТ, приготовленная по техническим условиям ТУ-1-5 95-29-596-2003 обладающая высокими герметизирующими и твердеющими свойствами.

Толщину стенки РЛ выбирают в зависимости от диаметра обсадной колонны - от 5 до 8 мм.

Спуск РЛ в сборе, как это изображено на фиг. 1, осуществляют на колонне бурильных труб 20 в заданный интервал 4 негерметичности со скоростью 0,3 м/с и с запасом, до глубины 1298,7 м.

Далее насосом цементировочного агрегата ЦА-320М, внутри колонны бурильных труб 20 с учетом статического уровня и плотности скважинной жидкости создают гидродавление порядка 15 МПа. Под действием высокого давления, гофры якоря 2, выправляясь, прижимаются к стенке трубы 3 обсадной колонны, тем самым заякоривая РЛ. Далее посадочный переводник 21 с патрубком 13, а также связанную с ним герметизирующую втулку 17, а также пуансон 16 поднимают на поверхность. При этом пуансон 16, связанный с патрубком 13, перемещаясь вверх, заходит в выправленный якорь 2, осуществляя тем самым, калибровку внутренней стенки якоря. Затем на колонне бурильных труб спускают роликовый раздвижной развальцеватель типа РР-138-141 и вращением колонны бурильных труб при одновременной циркуляции воды, при постоянном давлении не менее 5,0 - 7,0 МПа начинают развальцовку при минимальной нагрузке.

При развальцовке, якорь плотнее прижимается к стенкам обсадной колонны, а РЛ с нанесенным герметиком 9, расширяясь, плотно облегает внутреннюю поверхность обсадной колонны.

На этом работа по установке РЛ для изоляции интервала негерметичности считается оконченной, развальцеватель поднимают на поверхность. Затем скважину опрессовывают, определяют обводненность продукции продуктивного пласта и дебит нефти. В результате изоляционных работ по устранению негерметичности эксплуатационной колонны, обводненность продукции пласта снизилась до 30%, а дебит нефти составил 15,4 тонн/сут.Далее составили акт сдачи - приемки работ заказчиком и исполнителем работ, и после подписания сторон скважину сдали в эксплуатацию.

Технико-экономическое преимущество при использовании способа заключается в следующем:

- исключается опасность образования трещин на стенках РЛ при развальцовке, что приводит к повышению качества изоляционных работ, надежности и долговечности;

- за счет высокой эффективности ремонтных работ снижается обводненность добываемой продукции пласта и увеличивается дебит нефти;

- сокращаются затраты времени на проведение ремонтных работ, повышается производительность труда, поскольку операции по развальцовке менее продолжительны, чем развальцовка выправленных гофр перекрывателя, периодически требующих спускоподъемных операций по замене роликов развальцевателя.

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, в частности к области ремонта эксплуатационной колонны в скважине, а именно к способам устранения негерметичности эксплуатационной колонны. Способ изоляции интервала негерметичности эксплуатационной колонны скважины расширяемой летучкой включает спуск в скважину на колонне бурильных труб перекрывателя в интервал негерметичности, с помещенным герметиком в углублениях на концевых его участках, с последующим развальцовыванием его и концевых участков до прижатия к стенкам эксплуатационной колонны. В качестве перекрывателя выбрана расширяемая металлическая труба цилиндрической формы в сечении - «расширяемая летучка» (РЛ), после спуска которой в интервал негерметичности один из концов или оба конца заякоривают, при этом в качестве якоря используют расширяемую многолучевую профильную трубу или ее отрезок, закрепив электросваркой к РЛ. Участки РЛ для образования углубления осаживают, после чего на углубления наносят герметик, не выходя за пределы прежнего диаметра РЛ. Технический результат заключается в повышении эффективности изоляционных работ - долговечности, качества ремонтных работ, в сокращении затрат времени на их проведение, в повышении производительности труда, в снижении расхода металла, трудоемкости изготовления перекрывателя. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ изоляции интервала негерметичности эксплуатационной колонны скважины расширяемой летучкой, включающий спуск в скважину на колонне бурильных труб перекрывателя в интервал негерметичности, с помещенным герметиком в углублениях на концевых его участках, с последующим развальцовыванием его и концевых участков до прижатия к стенкам эксплуатационной колонны, отличающийся тем, что в качестве перекрывателя выбрана расширяемая металлическая труба цилиндрической формы в сечении - «расширяемая летучка» (РЛ), после спуска которой в интервал негерметичности один из концов или оба конца заякоривают, при этом в качестве якоря используют расширяемую многолучевую профильную трубу или ее отрезок, закрепив электросваркой к РЛ, причем при заякоривании верхнего конца РЛ для его расширения гидродавлением внутри него создают герметичную камеру, образовав ее внутренними стенками якоря и вовнутрь его установленным патрубком, спускаемым на колонне бурильных труб, с отверстиями для подачи гидродавления и обратным клапаном на нижнем конце, при этом камеру снизу герметизируют пуансоном, а сверху - втулкой, жестко закрепив их к патрубку, с последующей калибровкой внутренней стенки якоря пуансоном после прижатия его к стенке эксплуатационной колонны гидродавлением, а участки РЛ для образования углубления осаживают, после чего на углубления наносят герметик, не выходя за пределы прежнего диаметра РЛ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве герметика используют трехкомпонентный состав пасты марки А У-30 МЭС-5НТ или У-30Э-5НТ.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что развальцовывание РЛ осуществляют роликовым раздвижным развальцевателем.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что РЛ, составляемую из нескольких труб, соединяют последовательно электросваркой.