Способ проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине Российский патент 2024 года по МПК E21B33/14 E21B33/124 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для добычи нефти, и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений для восстановления целостности цементного камня, ликвидации негерметичности эксплуатационных колонн, восстановления герметизирующего состава межколонного пространства скважины.

Уровень техники

Известен патент на изобретение RU 2414586 C1, 20.03.2011 «Способ проведения изоляционных работ в скважине и пакерное оборудование».

Изобретение относится к добыче нефти, в частности к внутрискважинным операциям при капитальном и текущем ремонте скважин, и может быть применено в операциях по проведению ремонтно-изоляционных работ с целью восстановления целостности заколонного цементного камня.

Способ заключается в спуске колонны труб с пакером разбуриваемым на установочном гидравлическом инструменте, установку его в заданном интервале скважины и проведение закачки требуемого объема материала в подпакерное и надпакерное пространство. После чего инструмент установочный гидравлический извлекается из пакера и проводится обработка под давлением вышележащего интервала или опрессовка эксплуатационной колонны на герметичность без выдержки времени на отвердевание ранее закаченного материала. Пакер имеет верхний и нижний разделители. Механизм фиксации пакеровки содержит собачки, на внутренней поверхности которых имеются зубья для взаимодействия с резьбовой нарезкой наружной поверхности ствола пакера. Между верхним конусом и герметизирующим элементом пакера установлена опорная втулка с двухсторонними пилообразными выступами и впадинами, входящими в ответные пазы верхнего конуса и герметизирующего элемента, нижний торец которого также имеет пилообразные выступы, входящие в ответные пазы нижнего конуса.

Недостатками данного способа являются:

1) Требование использование различных типоразмеров установщика пакер-пробок (для колонн 102 мм - 120 мм один типоразмер, для колонн 140 мм - 178 мм - другой типоразмер установочного механизма),

2) Необходимость различия пакер-пробок глухих для изоляции части ствола скважины и ретейнеров, используемых для заливки в межпакерное пространство раствора для изоляционных работ и восстановления цементного камня,

3) Использование пакер-пробок для ликвидации негерметичности эксплуатационных колонн осложнено ввиду необходимости обеспечения проникновения изоляционного раствора в заколонную зону.

Данные недостатки не позволяют обеспечить высокую эффективность проведения ремонтно-изоляционных работ в скважинах, универсальность изоляции скважинных интервалов различных типоразмеров и создания специальных отверстий.

Раскрытие сущности изобретения

Предлагаемое изобретение решает задачи по созданию универсального, безопасного и эффективно способа проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине, обеспечивающего изоляцию скважинных интервалов различных типоразмеров, обеспечивающего сокращение временных и трудовых затрат, а также обладающего широтой технологического потенциала.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении эффективности, универсальности и безопасности проведения ремонтно-изоляционных работ в скважинах, позволяя проводить изоляцию скважинных интервалов различных типоразмеров и создавать необходимые отверстия, сокращении временных и трудовых затрат, расширении технологического потенциала.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что способ проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине включает следующие этапы:

- на устье скважины устанавливают компоновку, содержащую установочный модуль с гидроцилиндрами, смонтированный на колонне НКТ и соединенный с пакером-пробкой, включающий неподвижный ствол и подвижные части;

- указанную компоновку на колонне насосно-компрессорных труб спускают в скважину;

- при достижении заданной глубины, в колонну НКТ бросают шарик, и создают в насосно-компрессорных трубах избыточное давление, в результате чего под действием гидравлического давления гидроцилиндры установочного модуля перемещаются вниз относительно неподвижного ствола и оказывают силовое воздействие на подвижные части пакера-пробки, обеспечивая его установку в скважине и осуществляя изоляцию необходимого интервала;

- выше места установки пакер-пробки, при недостаточной гидравлической связи скважины с заколонным камнем осуществляют промежуточный спуск на трубе НКТ прокалывающего перфоратора для создания прокола эксплуатационной колонны, размыва цементного камня и обеспечения вышеуказанной гидравлической связи для успешного проникновения изолирующего материала;

- при достижении интервала, необходимого для восстановления цементного камня гидравлическим перфоратором, производят закачку жидкости в НКТ с созданием давления активации прокалывающих ножей перфоратора;

- осуществляют спуск компоновки, содержащей установочный модуль с гидроцилиндрами, смонтированный на колонне НКТ и соединенный с заливочным пакером-ретейнером, включающим неподвижный ствол и подвижные части;

- при достижении заданной глубины, в колонну насосно-компрессорных труб бросают шарик, и создают в НКТ избыточное давление, в результате чего под действием гидравлического давления гидроцилиндры установочного модуля перемещаются вниз относительно неподвижного ствола и оказывают силовое воздействие на подвижные части заливочного пакера-ретейнера, обеспечивая его установку в скважине и осуществляя изоляцию необходимого интервала;

- через установленную заливочную пакер-пробку ретейнер под давлением производится заливка цементного состава с гарантированным проникновением активного вещества через отверстия, сделанные гидравлическим перфоратором.

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания реализации заявленного технического решения и чертежей, на которых показано:

На фиг.1а и 1б представлена схема элементов установщика гидравлического пакер-пробок;

На фиг.2 представлена схема дополнительной секции с гидроцилиндром;

На фиг.3 представлено два вида пакер - пробки, а) пакер-пробка глухая, б) пакер-пробка заливочная;

На фиг.4 представлен гидравлический прокалывающий перфоратор.

Осуществление изобретения

Заявленный способ включает следующие этапы:

A) на устье скважины устанавливают компоновку, содержащую установочный модуль с гидроцилиндрами, смонтированный на колонне насосно-компрессорных труб и соединенный с пакером-пробкой, включающий неподвижный ствол и подвижные части;

Б) указанную компоновку на колонне насосно-компрессорных труб спускают в скважину;

B) при достижении заданной глубины в колонну насосно-компрессорных труб бросают шарик и создают в насосно-компрессорных трубах избыточное давление, в результате чего под действием гидравлического давления гидроцилиндры установочного модуля перемещаются вниз относительно неподвижного ствола и оказывают силовое воздействие на подвижные части пакера-пробки, обеспечивая его установку в скважине и осуществляя изоляцию необходимого интервала;

Г) выше места установки пакер-пробки, при недостаточной гидравлической связи скважина/заколонный камень осуществляют промежуточный спуск на трубе НКТ прокалывающего перфоратора для создания прокола эксплуатационной колонны, размыва цементного камня и обеспечения гидравлической связи для успешного проникновения изолирующего материала. Для этого при достижении интервала необходимого для восстановления цементного камня гидравлическим перфоратором производится закачка жидкости в НКТ с созданием давления активации прокалывающих ножей перфоратора.

Д) завершающим этапом является спуск компоновки, содержащей установочный модуль с гидроцилиндрами, смонтированный на колонне насосно-компрессорных труб и соединенный с заливочным пакером-ретейнером, включающим неподвижный ствол и подвижные части.

При достижении заданной глубины в колонну насосно-компрессорных труб бросают шарик, и создают в насосно-компрессорных трубах избыточное давление, в результате чего под действием гидравлического давления гидроцилиндры установочного модуля перемещаются вниз относительно неподвижного ствола и оказывают силовое воздействие на подвижные части заливочного пакера-ретейнера, обеспечивая его установку в скважине и осуществляя изоляцию необходимого интервала.

Е) при недостаточной гидравлической связи через установленную заливочную пакер-пробку ретейнер под давлением производится заливка цементного состава с гарантированным проникновением активного вещества через специальные отверстия, сделанные гидравлическим перфоратором.

Использование перфоратора может потребоваться не всегда, но для гарантированного эффекта с высокой степенью вероятности использовать необходимо, так как никогда не известна причина негерметичности обсадной колонны и ее деформация.

Данные этапы способа дают повысить эффективность, универсальность и безопасность проведения ремонтно-изоляционных работ в скважинах, позволяя проводить изоляцию скважинных интервалов различных типоразмеров и создавать необходимые отверстия, а также сократить временные и трудовые затраты.

Устройство для проведения установки пакер-пробок содержит последовательно смонтированные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) сверху вниз следующие основные узлы (фиг.1,2): ствол верхний 1, втулка верхняя 2, корпус гайки 3, гайка разрезная 4, обойма наружная 5, обойма внутренняя 6, крышка 8, шток 9, ствол 10, втулка нижняя 11, втулка 12, цилиндр 13, поршень нижний 14, поршень верхний 15, переводник 16, ниппель 17, штифт срезной 18, винт стопорный 19, кольцо 22, кольцо 23, шарик 24, гидроцилиндр в сборе 25.

Пакер посредством адаптера соединяют с установочным модулем. Затем данную компоновку на колонне насосно-компрессорных труб спускают в скважину. При достижении заданной глубины, в НКТ бросают шарик, входящий в комплект поставки, и создают в НКТ избыточное давление. Под действием гидравлического давления цилиндры установочного модуля перемещаются вниз относительно неподвижных стволов и оказывают силовое воздействие на подвижные части пакера, обеспечивая его установку в скважине. Добавив в конструкцию установщика два дополнительных гидроцилиндра, возможно создание нужной гидравлической силы для активации всех типоразмеров пакер-пробок.

Пакер в общем виде (фиг.3) состоит из ствола 26, на котором установленны нижний якорь, манжета уплотнительная 27, якорь верхний, гайка разрезная 28, гайка верхняя 29.

Нижний якорь образован из захватов 30 с вставками 31 и конуса 32. Захваты соединяются с конусом посредством срезных винтов М8 (или М10) в количестве 6 штук. Захваты нижнего якоря снизу входят в пазы башмака 33, который навинчен на ствол 26 по резьбе.

В башмаке 33 установлена обойма 34 со срезными штифтами 35 в количестве 6 штук. Обойма, со вставленными в нее штифтами, зажимается между башмаком 33 и стволом 26. Для предохранения от самопроизвольного отвинчивания башмака 33 в него ввернут стопорный винт 36. Уплотнительное кольцо 37 предназначено для обеспечения герметичности между стволом 26 и башмаком 33.

Верхний якорь, как и нижний, образован из конуса 32, захватов 30 со вставками 31. Сверху захваты входят в пазы гайки верхней 29. Гайка верхняя 29 соединяется со стволом через разрезную гайку 28, которая навинчена на стволе по специальной упорной резьбе. Гайка разрезная 28, упруго расширяясь, способна перескакивать по резьбе ствола под внешним осевым воздействием, исключительно в одном направлении - вниз. Перемещение гайки разрезной вверх исключено.

Гайка верхняя 29 зафиксирована относительно ствола 26 посредством срезных штифтов М8 в количестве 8 штук, которые предохраняют пакер от преждевременного срабатывания в процессе спускоподъемных операций.

Пакер с обратным клапаном отличается тем, что вместо башмака 33 на нижнюю часть ствола навернут тарельчатый обратный клапан, позволяющий проводить закачку раствора под пакер.

Обратный клапан образован из корпуса клапана 38, поворотной тарелки 39 и колпака 40. Тарелка клапана подвижно установлена на оси, закрепленной на корпусе клапана. Перевод тарелки в закрытое положение обеспечивается пружиной кручения 41.

Для обеспечения герметичности между адаптером и пакером используется манжета 42.

Посадка в скважине пакеров осуществляется с помощью гидравлического установочного модуля (фиг.1). Соединение пакера с установочным модулем производится с помощью адаптера (9).

Перфоратор (фиг.4) представляет собой механизм, преобразующий возвратно-поступательное осевое движение силового агрегата в радиально-поступательное движение резцов перфоратора. При необходимости производится монтаж дополнительных секций.

Силовой агрегат состоит из двух цилиндров 43, 44 и корпуса 45, соединенных между собой резьбовым соединением; двух поршней 46, 47 и штока 48, соединенных между собой резьбовым соединением. На штоке имеется седло под шарик 49 и отверстия, которые перекрыты подвижной втулкой 50. При срабатывании перфоратора втулка сдвигается и открываются отверстия, при этом открывается канал для проведения гидромониторной обработки. На конце штока имеется посадочное место под предохранительное кольцо 51, которое служит для предохранения от преждевременного срабатывания перфоратора при спуске.

На цилиндре 43 установлен упор 52, который закреплен в цилиндре срезными винтами 53. На упор 52 завернут корпус возвратного механизма 54, который заканчивается резьбой НКТ-73 ГОСТ 633-80 для присоединения к колонне НКТ. Внутри корпуса 54 установлен поршень 55, который соединен резьбовым соединением с поршнем 46. В корпусе 54 имеются отверстия 56 для стравливания воздуха при сборке. После сборки отверстия герметизируются пробкой.

В нижнюю часть корпуса 45 силового агрегата ввернут корпус перфоратора 57, в который вставлен клин 58, который, в свою очередь, ввернут в полость дополнительного штока (10)48. В корпус 57 установлено предохранительное кольцо 51, кольцо 51 зафиксировано гайкой 59.

В пазы клина 58 вставлены резцы 60. К корпусу 57, на уровне положения резцов, с внутренней стороны с помощью винтов 61 прикреплены две пластины 62, которые фиксируют резцы 60 в осевом направлении относительно корпуса 57. Резцы 60 нижним краем упираются в упор 63.

Герметизация зазоров между цилиндрами, поршнями и штоком обеспечивается уплотнительными кольцами.

Перфоратор соединяют с НКТ и спускают в скважину на заданную глубину. Во время спуска колонна НКТ заполняется скважинной жидкостью.

Устройство работает следующим образом.

Устройство для проведения установки пакер-пробок монтируют на устье скважины, соединив с колонной НКТ и присоединив пакер-пробку. Инструмент спускается до нужного интервала, во внутреннюю полость НКТ сбрасывается шарик и создается давление жидкостью. Посредством работы гидроцилиндров создается движение цилиндров, посредством которого пакер-пробка сжимается, осуществляя изоляцию данного интервала. Учитывая, что для проведения работ необходимо создание давления, на данный период времени используется два вида установщика: малого наружного диаметра 75 мм и большого диаметра 112 мм. Для упрощения работ и снижения затрат на изготовление и доставку двух типов оборудования разработан установщик диаметром 75 мм с возможностью установки больших пакер-пробок (диаметром 102 мм и выше). Для этого устройство оснащается двумя дополнительными гидроцилиндрами, что позволяет создать нужное гидравлическое давление для успешной работы с пакер-пробками большого диаметра.

Пакер-пробка (фиг.3) помимо типоразмеров подразделяется на виды: глухая и заливочная. Различие основано на конструкции самой пакер-пробки: глухая представлена башмаком, ретейнер представлен проходным башмаком с клапаном. В рамках проведения операций по ремонтно-изоляционным работам и ликвидации негерметичности эксплуатационных колонн в скважине производится спуск глухой пакер-пробки (фиг.3), заливочной пробки, через внутренний корпус которой производится заливка раствора для изоляции. Решение по недостаточной гидравлической связи скважина/заколонный камень решается промежуточным спуском на трубе НКТ прокалывающего перфоратора (фиг.4) для создания прокола эксплуатационной колонны, размыва цементного камня и обеспечения гидравлической связи для успешного проникновения изолирующего материала.

Заявляемый способ позволяет повысить эффективность и безопасность проведения в скважинах ремонтно-изоляционных работ по снижению водопритока скважины, ликвидации негерметичности эксплуатационных колонн, а также сократить временные и трудовые затраты.

Изобретение относится к способу проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине. Согласно способу устанавливают на устье скважины и затем спускают в скважину модуль с гидроцилиндрами, смонтированный на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) и соединенный с пакером-пробкой, включающим неподвижный ствол и подвижные части. При достижении заданной глубины в колонну НКТ бросают шарик и создают в НКТ избыточное давление, в результате чего гидроцилиндры перемещаются вниз относительно неподвижного ствола и оказывают силовое воздействие на подвижные части пакера-пробки, обеспечивая его установку в скважине и осуществляя изоляцию необходимого интервала. При недостаточной гидравлической связи скважины с заколонным камнем выше места установки пакер-пробки осуществляют промежуточный спуск на трубе НКТ прокалывающего перфоратора для создания прокола эксплуатационной колонны. Затем осуществляют спуск на НКТ модуля с гидроцилиндрами и заливочным пакером-ретейнером, включающим неподвижный ствол и подвижные части. При достижении заданной глубины создают в НКТ избыточное давление, в результате чего гидроцилиндры перемещаются вниз относительно неподвижного ствола и оказывают силовое воздействие на подвижные части заливочного пакера-ретейнера. Затем через установленный заливочный пакер-ретейнер под давлением производят заливку изолирующего материала в виде цементного состава с его гарантированным проникновением через отверстия, сделанные прокалывающим перфоратором. Технический результат заключается в повышении эффективности, универсальности и безопасности проведения ремонтно-изоляционных работ в скважинах, сокращении временных и трудовых затрат, расширении технологического потенциала. 4 ил.

Способ проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине, характеризующийся тем, что включает следующие этапы:

на устье скважины устанавливают компоновку, содержащую установочный модуль с гидроцилиндрами, смонтированный на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) и соединенный с пакером-пробкой, включающим неподвижный ствол и подвижные части;

указанную компоновку на колонне НКТ спускают в скважину;

при достижении заданной глубины в колонну НКТ бросают шарик и создают в НКТ избыточное давление, в результате чего под действием гидравлического давления гидроцилиндры установочного модуля перемещаются вниз относительно неподвижного ствола и оказывают силовое воздействие на подвижные части пакера-пробки, обеспечивая его установку в скважине и осуществляя изоляцию необходимого интервала;

при недостаточной гидравлической связи скважины с заколонным камнем выше места установки пакер-пробки осуществляют промежуточный спуск на трубе НКТ прокалывающего перфоратора для создания прокола эксплуатационной колонны, размыва цементного камня и обеспечения вышеуказанной гидравлической связи для успешного проникновения изолирующего материала;

осуществляют спуск компоновки, содержащей установочный модуль с гидроцилиндрами, смонтированный на колонне НКТ и соединенный с заливочным пакером-ретейнером, включающим неподвижный ствол и подвижные части;

при достижении заданной глубины в колонну НКТ бросают шарик и создают в НКТ избыточное давление, в результате чего под действием гидравлического давления гидроцилиндры установочного модуля перемещаются вниз относительно неподвижного ствола и оказывают силовое воздействие на подвижные части заливочного пакера-ретейнера, обеспечивая его установку в скважине и осуществляя изоляцию необходимого интервала;

через установленный заливочный пакер-ретейнер под давлением производят заливку изолирующего материала в виде цементного состава с его гарантированным проникновением через отверстия, сделанные прокалывающим перфоратором.