RU2363832C1

RU2363832C1 - Method of sealing walls of wells

Info

Publication number: RU2363832C1
Application number: RU2007149376/03A
Authority: RU
Inventors: Нигаматьян Хамитович Хамитьянов (RU); Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Фарит Фоатович Ахмадишин (RU); Фарит Фоатович Ахмадишин; Альберт Салаватович Ягафаров (RU); Альберт Салаватович Ягафаров; Игорь Викторович Гуськов (RU); Игорь Викторович Гуськов; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-08-10

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: invention refers to oil and gas producing industries, particularly to methods of sealing casing column and shutting-off reservoirs. The method consists in lowering a patch in kind of a flat metallic branch with elastic sealing on ends and an anchor in form of a lengthwise corrugated branch, in boosting excessive pressure inside the patch till goffers of the anchor melt and be pressed tightly to walls of the well, in exerting rotation to a setting tool with an expanding mandrel, till patch walls are tight and leak proof pressed. The patch is lowered on a flow string equipped from below with a hollow plug and with the setting tool located lower; the setting tool has an expanding mandrel in form of a rolling head with alternated projection of rollers. Before lowering the plug is connected to the upper end of the patch overlapping it leak proof along perimetre; the lower end of the patch is leak proof overlapped with a bearing plate. Upon installation of the anchor the plug is detached from the patch and is extracted from it together with the setting tool. During expanding the setting tool is additionally axially displaced downward, and lower end of the patch is depressurised at the end of expansion.

EFFECT: simplified implementation of method and increased reliability.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам герметизации обсадной колонны и отключения пластов.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to methods for sealing a casing string and shutting down formations.

Известен способ герметизации обсадной колонны, осуществляемый «Устройством для герметизации обсадной колонны» (патент RU №2236550, Е21В 29/10, опубл. Бюл. №26 от 20.09.2004 г.), включающий спуск в требуемый интервал установки скважины пластыря в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями по концам вместе с посадочным инструментом, соединенным с расширяемой оправкой, выполненной в виде усеченного конуса с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которого меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра обсадной колонны и удвоенной толщины стенки пластыря, расширение (дорнирование) пластыря расширяемой оправкой снизу вверх до его плотного прижатия к обсадной колонне по всей длине, извлечение из скважины посадочного инструмента с расширяемой оправкой.A known method of sealing a casing string, carried out by a "Device for sealing a casing string" (patent RU No. 2236550, ЕВВ 29/10, publ. Bull. No. 26 dated 09/20/2004), comprising a descent into the required installation interval of the patch in the form of a smooth a metal pipe with elastic seals at the ends together with a landing tool connected to an expandable mandrel made in the form of a truncated cone with an angle of the conical surface of 10-40 °, the diameter of the base of which is smaller than the difference in the inner diameter of the casing columns and double the thickness of the wall of the patch, expanding (casing) the patch with an expandable mandrel from bottom to top until it is firmly pressed against the casing along the entire length, removing from the well a landing tool with an expandable mandrel.

Недостатком способа является высокая вероятность аварийных ситуаций, так какThe disadvantage of this method is the high probability of emergency situations, since

- при нарушениях в виде внутреннего смятия обсадной колонны или при использовании в строительстве скважины обсадных труб разной толщины высока вероятность заклинивания расширяемой оправки;- for violations in the form of internal collapse of the casing string or when using casing pipes of different thicknesses in the construction of a well, the probability of jamming of the expandable mandrel is high;

- при установке пластыря большего, чем рабочий ход посадочного инструмента, дорнирование производят поинтервально, при этом вся нагрузка (до 10-15 тонн) во время такой посадки пластыря воздействует на колонну труб, на которой закреплен посадочный инструмент, что опасно для резьбовых соединений этой колонны труб.- when installing the patch larger than the working stroke of the landing tool, the mandrel is performed intervalwise, while the entire load (up to 10-15 tons) during such landing of the patch affects the pipe string on which the landing tool is fixed, which is dangerous for threaded connections of this column pipes.

Также известен «Способ изоляции зон осложнений в скважине профильными перекрывателями» (а.с. №1679030, Е21В 33/13, опубл. Бюл. №35 от 23.09.1991 г.), включающий выправление его в скважине внутренним давлением и калибровку внутреннего диаметра развальцевателем, при этом на участке профильного перекрывателя, установленного против зон поглощения, выше и ниже последней размещают пакерующий элемент, а калибровку внутреннего диаметра этого участка осуществляют до диаметра, на 3-5% превышающего исходный.Also known is the “Method for isolating the zones of complications in the well with profile shutoffs” (AS No. 1679030, ЕВВ 33/13, publ. Bull. No. 35 from 09/23/1991), including its alignment in the well with internal pressure and calibration of the internal diameter with a flare tool, in this case, a packing element is placed above and below the last on the section of the profile overlap, installed above the absorption zones, and the internal diameter of this section is calibrated to a diameter 3-5% higher than the initial one.

Недостатком способа является то, что в профильных изгибах при расправлении развальцевателем профильного перекрывателя остается остаточное напряжение, которое со временем отжимает данные участки от стенок скважины, что приводит к несанкционированным перетокам жидкости, нарушая герметичность.The disadvantage of this method is that in the profile bends when the flare cutter extends the profile overlap, residual stress remains, which eventually squeezes these sections from the well walls, which leads to unauthorized fluid flows, violating the tightness.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ герметизации стенок скважины, осуществляемый «устройством для герметизации стенок скважины (патент ПМ RU №57344, Е21В 29/00, опубл. Бюл. №28 от 10.10.2006 г.), включающий спуск в интервал установки скважины посадочного инструмента с верхней и нижней расширяющими оправками внутри пластыря, изготовленного в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями по концам и якорем в средней части, выполненным в виде продольно-гофрированного патрубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины в интервале установки, создание избыточного давления внутри пластыря до расправления гофр якоря и плотного их прижатия к стенкам скважины, придание вращения посадочному инструменту, выполненному в виде полого штока с обратным клапаном внизу и радиальными каналами в средней части, от которой вверх и вниз по наружной поверхности выполнены разнонаправленные резьбы, взаимодействующие с соответствующими резьбами соответствующих расширяющих оправок, выполненных в виде навстречу обращенных одинаковых усеченных конусов с углом конической поверхности 10-40°, диаметр основания которых меньше по величине, чем разница внутреннего диаметра стенки скважины и удвоенной толщины стенки пластыря, при этом оправки, сходясь по резьбам посадочного инструмента, расширяют стенки пластыря до плотного и герметичного их прижатия к стенкам скважины, после чего посадочный инструмент и расширяющие оправки извлекают на поверхность.The closest in technical essence and the achieved result is a method of sealing the walls of the well, carried out by a "device for sealing the walls of the well (patent PM RU No. 57344, ЕВВ 29/00, publ. Bull. No. 28 from 10.10.2006), including the descent into the installation interval of the landing tool well with upper and lower expanding mandrels inside the patch, made in the form of a smooth metal pipe with elastic seals at the ends and an anchor in the middle part, made in the form of a longitudinally corrugated pipe from the outside the diameter when expanding the corrugations is not less than the internal diameter of the well in the installation interval, creating excess pressure inside the patch until the corrugations of the armature straightens and pressing them firmly against the walls of the well, giving the landing tool rotation in the form of a hollow rod with a check valve below and radial channels in the middle parts from which up and down on the outer surface are made multidirectional threads that interact with the corresponding threads of the respective expanding mandrels made in ideally facing inverted identical truncated cones with a conical surface angle of 10-40 °, the base diameter of which is smaller in magnitude than the difference between the inner diameter of the borehole wall and the doubled wall thickness of the patch, while the mandrels, converging along the threads of the landing tool, expand the walls of the patch to a dense and pressurizing them against the walls of the well, after which the planting tool and expanding mandrels are removed to the surface.

Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:

- высокая вероятность аварийных ситуаций при нарушениях в виде внутреннего смятия обсадной колонны или при использовании в строительстве скважины обсадных труб разной толщины; высока вероятность заклинивания расширяемой оправки, а якорь, который не может герметично перекрыть свое место установки, располагается в пределах интервала установки, что может привести к несанкционированным перетокам жидкости в интервале установки;- a high probability of emergency situations in case of violations in the form of internal collapse of the casing string or when casing pipes of different thicknesses are used in well construction; there is a high probability of jamming of the expandable mandrel, and the anchor, which cannot tightly block its installation location, is located within the installation interval, which can lead to unauthorized fluid flows in the installation interval;

- высокая стоимость посадочного инструмента при установке пластыря большего по длине, чем 5 метров, так как изготовление резьб более 2,5 метра связано с использованием дорогостоящих материалов и специального дорогостоящего оборудования.- the high cost of the landing tool when installing the patch larger in length than 5 meters, since the manufacture of threads more than 2.5 meters is associated with the use of expensive materials and special expensive equipment.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простого, дешевого способа, использующего стандартное оборудование независимо от длины пластыря, и надежного способа, исключающего аварийные ситуации, связанные с внутренними дефектами (сужениями) обсадной колонны, причем без нарушения герметичности посадки пластыря.The technical task of the invention is the creation of a simple, cheap method that uses standard equipment regardless of the length of the patch, and a reliable method that eliminates emergency situations associated with internal defects (narrowing) of the casing string, without compromising the tightness of the patch.

Техническая задача решается способом герметизации стенок скважины, включающим спуск в интервал установки скважины пластыря, изготовленного в виде гладкого металлического патрубка с эластичными уплотнителями по концам и якорем, выполненным в виде продольно-гофрированного патрубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины в интервале установки, создание избыточного давления внутри пластыря до расправления гофр якоря и плотного их прижатия к стенкам скважины, придание вращения посадочному инструменту с расширяющей оправкой, которая расширяет стенки пластыря до плотного и герметичного их прижатия к стенкам скважины, после чего посадочный инструмент и расширяющую оправку извлекают на поверхность.The technical problem is solved by a method of sealing the walls of the well, including the descent into the interval of installation of the well of a patch made in the form of a smooth metal pipe with elastic seals at the ends and an anchor made in the form of a longitudinally corrugated pipe with an outer diameter when straightening the corrugations of at least the inner diameter of the well in the interval installation, creating excess pressure inside the patch until the corrugation of the anchor is straightened and pressed firmly against the walls of the well, imparting rotation to the planting tool umentu with a spreading mandrel, which extends plaster wall to tightly and sealingly pressed against the walls of the well, after which the setting tool and the expanding mandrel is removed to the surface.

Новым является то, что спуск пластыря в интервал установки производят на колонне труб, оснащенных снизу полой пробкой и расположенным снизу посадочным инструментом с расширяющей оправкой, выполненной в виде вальцующей головки с изменяемым вылетом роликов, причем пробку перед спуском присоединяют с герметичным перекрытием по периметру к верхнему концу пластыря, нижний конец которого перекрывают герметично башмаком, после установки якоря пробку отсоединяют от пластыря и извлекают из него вместе с посадочным инструментом, а посадочному инструменту при расширении придают дополнительное осевое перемещение вниз с разгерметизацией нижнего конца пластыря в конце расширения.What is new is that the patch is lowered into the installation interval on a string of pipes equipped with a hollow plug below and a landing tool located below with an expanding mandrel, made in the form of a rolling head with a variable overhang of the rollers, and the plug is connected to the upper one with a tight perimeter shutter the end of the patch, the lower end of which is sealed with a shoe, after installing the anchor, the plug is disconnected from the patch and removed from it together with the landing tool, and the landing when expanding, the tool is given additional axial downward movement with depressurization of the lower end of the patch at the end of the expansion.

Новым является также то, что разгерметизация нижнего конца пластыря производится выдавливанием посадочным инструментом башмака из него.Also new is that depressurization of the lower end of the patch is made by extruding the shoe from the shoe with the landing tool.

Новым является также то, что разгерметизация нижнего конца пластыря производится разрушением башмака посадочным инструментом, оснащенным режущим инструментом на конце.Also new is the fact that depressurization of the lower end of the patch is done by breaking the shoe with a landing tool equipped with a cutting tool at the end.

На фиг.1 изображена верхняя часть пластыря с полой пробкой и посадочным инструментом с осевым продольным разрезом.Figure 1 shows the upper part of the patch with a hollow plug and a landing tool with an axial longitudinal section.

На фиг.2 изображена нижняя часть пластыря с башмаком и якорем с осевым продольным разрезом.Figure 2 shows the lower part of the patch with a shoe and an anchor with an axial longitudinal section.

На фиг.3 изображен обратный клапан с осевым продольным разрезом.Figure 3 shows the check valve with an axial longitudinal section.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Спускают в интервал установки (например, в интервал нарушения) скважины (не показаны) пластырь 1 (см. фиг.1 и 2), изготовленный в виде гладкого металлического патрубка 2 с эластичными уплотнителями 3 и 4 по концам и якорем 5 (см. фиг.2), расположенным внизу под нижним эластичным уплотнителем 4 и выполненным в виде продольно-гофрированного патрубка с наружным диаметром при расправлении гофр не менее внутреннего диаметра скважины в интервале установки. В зависимости от геологических условий якорь 5 также может быть установлен и выше верхнего эластичного уплотнителя 3 (не показано). Причем спуск производят на колонне труб 6 (см. фиг.1), оснащенных снизу полой пробкой 7, присоединенной с герметичным перекрытием по периметру к верхнему концу пластыря 1, нижний конец которого перекрыт герметично башмаком 8 (см. фиг.2). Для заполнения пластыря 1 (см. фиг.1) и колонны труб 6 скважинной жидкостью может быть установлен обратный клапан 9 (см. фиг.1 и 3) в полой пробке 7, на колонне труб 6 или в башмаке 8 (см. фиг.2). После установки пластыря 1 так, что эластичные уплотнители 3 (см. фиг.1) и 4 (см. фиг.2) расположатся соответственно выше и ниже интервала установки, в колонне труб 6 (см. фиг.1) создают избыточное давление, которое через полую пробку 7 по обводному каналу 10 (см. фиг.3) обратного клапана 9 передается внутрь пластыря 1, расправляя продольно-гофрированный патрубок якоря 5 (см. фиг.2) до плотного прижатия к стенкам скважины. После чего колонну труб 6 (см. фиг.1) с полой пробкой 7 отсоединяют (например, отворотом левой резьбы 11) от пластыря 1 и приподнимают над пластырем 1 вместе с посадочным инструментом 12 (например, выполненным в виде несущего полого конусного корпуса). Посадочный инструмент 12 с расширяющей оправкой 13 - вальцующей головкой (например, выполненной в виде оправки 14 с продольными окнами 15 для роликов 16, взаимодействующих изнутри с посадочным инструментом 12, причем оправка 14 выполнена с возможностью осевого перемещения относительно посадочного инструмента 12 и подпружинена вверх). Посадочному инструменту 12 придают вращательное и поступательное движение вниз, при этом оправка 14 перемещается вверх по посадочному инструменту 12, ролики 16 в окнах 15 выдвигаются под действием конусной поверхности посадочного инструмента 12, развальцовывая металлический патрубок 2 пластыря 1, плотно и герметично прижимают его к стенкам скважины. При достижении нижней части пластыря 1 башмак 8 (см. фиг.2) для разгерметизации нижнего конца пластыря 1 выдавливается посадочным инструментом 12 (см. фиг.1) или разрушается режущим инструментом 17 (например, фрезой), установленным на нижнем конце посадочного инструмента 12.The patch 1 (see Figs. 1 and 2) made in the form of a smooth metal pipe 2 with elastic seals 3 and 4 at the ends and an anchor 5 (see Fig. 2) is lowered into the installation interval (for example, in the violation interval) of the well (not shown) .2) located below the lower elastic seal 4 and made in the form of a longitudinally corrugated pipe with an outer diameter when the corrugations are straightened not less than the inner diameter of the well in the installation interval. Depending on geological conditions, the anchor 5 can also be installed above the upper elastic seal 3 (not shown). Moreover, the descent is carried out on a pipe string 6 (see FIG. 1) equipped with a hollow plug 7 connected from the bottom with a tight perimeter to the upper end of the patch 1, the lower end of which is sealed by a shoe 8 (see FIG. 2). To fill the patch 1 (see FIG. 1) and the pipe string 6 with well fluid, a check valve 9 (see FIGS. 1 and 3) can be installed in the hollow plug 7, on the pipe string 6 or in the shoe 8 (see FIG. 2). After installing the patch 1 so that the elastic seals 3 (see figure 1) and 4 (see figure 2) are located respectively above and below the installation interval, in the pipe string 6 (see figure 1) create excess pressure, which through the hollow plug 7 along the bypass channel 10 (see figure 3), the check valve 9 is transferred into the patch 1, straightening the longitudinally corrugated pipe of the armature 5 (see figure 2) until it is pressed against the walls of the well. After that, the pipe string 6 (see Fig. 1) with the hollow plug 7 is disconnected (for example, by turning the left-hand thread 11) from the patch 1 and lifted above the patch 1 together with the landing tool 12 (for example, made in the form of a bearing hollow conical body). Landing tool 12 with an expanding mandrel 13 - a rolling head (for example, made in the form of a mandrel 14 with longitudinal windows 15 for rollers 16 interacting from the inside with the landing tool 12, and the mandrel 14 is made with the possibility of axial movement relative to the landing tool 12 and is spring loaded upwards). Rotating and translational downward motion is imparted to the landing tool 12, while the mandrel 14 moves upward along the landing tool 12, the rollers 16 in the windows 15 are pulled out under the action of the conical surface of the landing tool 12, expanding the metal pipe 2 of the patch 1, tightly and tightly press it against the walls of the well . Upon reaching the lower part of the patch 1, shoe 8 (see FIG. 2) for depressurization of the lower end of the patch 1 is extruded by the landing tool 12 (see FIG. 1) or destroyed by a cutting tool 17 (for example, a milling cutter) mounted on the lower end of the landing tool 12 .

При возникновении близких к критическим нагрузок (определяются опытным путем при стендовых испытаниях) на расширяющей оправке 13 во время развальцовки металлического патрубка 2 пластыря 1, связанных с уменьшением (сужением) внутреннего диаметра скважины, посадочный инструмент 12 приподнимают, оправка 14 по отношению к посадочному инструменту 12 перемещается вниз, радиальный вылет роликов 16 уменьшается. Затем развальцовку металлического патрубка 2 пластыря 1 ведут с подачей, обеспечивающей допустимые нагрузки на расширяющей оправке 13 в пределах допустимых параметров (определяются опытным путем). При снижении нагрузок на расширяющей оправке величину подачи посадочного инструмента 12 увеличивают, а при увеличении - снижают, исходя из предыдущих требований. Благодаря подобной работе добиваются плотного и герметичного прилегания пластыря 1 к стенкам скважины по всей длине.When there are close to critical loads (determined empirically during bench tests) on the expanding mandrel 13 during the expansion of the metal pipe 2 of the patch 1, associated with a decrease (narrowing) of the inner diameter of the well, the landing tool 12 is raised, the mandrel 14 relative to the landing tool 12 moves down, the radial departure of the rollers 16 is reduced. Then, the flaring of the metal pipe 2 of the patch 1 is carried out with a feed that provides the allowable load on the expanding mandrel 13 within the allowable parameters (determined empirically). With a decrease in the loads on the expanding mandrel, the feed rate of the landing tool 12 is increased, and with an increase, it is reduced based on previous requirements. Thanks to this work, a tight and tight fit of the patch 1 to the walls of the well along the entire length is achieved.

Предлагаемый способ герметизации стенок скважины прост, дешев и надежен благодаря возможности использования одинакового стандартного оборудования независимо от длины устанавливаемого пластыря и исключения аварийных ситуаций, связанных с внутренними дефектами (сужениями) обсадной колонны, причем без нарушения герметичности посадки пластыря.The proposed method of sealing the walls of the well is simple, cheap and reliable due to the possibility of using the same standard equipment regardless of the length of the patch to be installed and the elimination of emergency situations associated with internal defects (narrowing) of the casing string, without compromising the tightness of the patch.

Claims

1. A method of sealing the walls of the well, including the descent into the interval of installation of the well of a patch made in the form of a smooth metal pipe with elastic seals at the ends and an anchor made in the form of a longitudinally corrugated pipe with an outer diameter when straightening the corrugations of at least the inner diameter of the well in the installation interval , creating excess pressure inside the patch until the corrugation of the anchor is straightened and pressed firmly against the walls of the well, imparting rotation to the landing tool with an expanding mandrel d, which expands the walls of the patch to tightly and tightly press them against the walls of the well, after which the planting tool and the expanding mandrel are removed to the surface, characterized in that the patch is lowered into the installation interval on a pipe string equipped with a hollow plug below and a landing tool located below with an expanding mandrel made in the form of a rolling head with a variable overhang of the rollers, and the stopper is connected with a tight seal around the perimeter to the upper end of the patch before lowering, n zhny end of which sealingly cover the shoe after installing the armature stopper is detached from the patch and is removed from it together with a mounting tool, a landing tool in expanding impart additional axial movement of depressurization down to the lower end of the patch at the end of expansion.

2. The method according to claim 1, characterized in that the depressurization of the lower end of the patch is made by extruding the shoe of the shoe out of it.

3. The method according to claim 1, characterized in that the depressurization of the lower end of the patch is carried out by breaking the shoe with a landing tool equipped with a cutting tool at the end.