1 003125 2 Настоящее изобретение относится к спо

1
Настоящее изобретение относится к способу расширения трубчатого элемента в стволе
скважины, образованном в пласте земли. В технике бурения скважин для добычи углеводородных текучих сред ствол скважины обычно
оборудуют обсадной колонной или хвостовиком
для предотвращения обрушения стенки ствола
скважины. Уже были попытки применить расширяемые в радиальном направлении обсадные
колонны или хвостовики, при использовании
которых обсадную колонну или хвостовик
опускали в ствол скважины и после этого расширяли в радиальном направлении путем вытягивания расширителя через обсадную колонну
или хвостовик. Одно из преимуществ такого
способа состоит в том, что больше нет необходимости в обычном размещении обсадных колонн ствола скважины, имеющих ступенчато
уменьшающийся диаметр и установленных друг
в друга. Тем не менее, оказалось, что тяговое
усилие, необходимое для вытягивания расширителя через обсадную колонну или хвостовик,
может быть чрезмерно большим.
Целью настоящего изобретения является
разработка усовершенствованного способа расширения трубчатого элемента в стволе скважины, образованном в пласте земли, позволяющего уменьшить тяговые усилия, необходимые для
вытягивания расширителя через трубчатый элемент.
В соответствии с изобретением разработан
способ расширения трубчатого элемента в стволе скважины, образованном в пласте земли, содержащий следующие операции:
установка трубчатого элемента в выбранном месте в стволе скважины;
установка в стволе скважины тяговой колонны, проходящей в продольном направлении
через трубчатый элемент и имеющей верхнюю
часть, присоединенную к тяговому устройству
на поверхности, и нижнюю часть, снабженную
расширителем, наружный диаметр которого
больше внутреннего диаметра трубчатого элемента, при этом расширитель расположен ниже,
по меньшей мере, части трубчатого элемента,
подлежащего расширению, верхняя часть соединена с нижней частью с помощью соединителя, обеспечивающего возможность вращения
верхней части относительно нижней части вокруг продольной оси тяговой колонны;
вытягивание расширителя через, по меньшей мере, часть трубчатого элемента путем
приведения в действие тягового устройства для
вытягивания тяговой колонны в направлении
вверх и одновременного вращения верхней части тяговой колонны относительно ее нижней
части.
Путем одновременного вытягивания колонны и вращения верхней части колонны достигают того, что продольная составляющая силы трения между колонной и стенкой ствола
скважины или трубчатого элемента значительно
003125
2
уменьшается или даже устраняется. Следовательно, теперь отсутствует необходимость в
том, чтобы тяговое усилие противодействовало
продольной составляющей силы трения.
Далее изобретение будет описано более
подробно со ссылкой на сопровождающий чертеж, который схематично показывает вариант
осуществления тяговой колонны, используемой
при применении способа согласно изобретению.
На чертеже показан ствол 1 скважины, образованной в пласте 3 земли. Обсадная колонна
4, имеющая исходный внутренний диаметр D1,
установлена в стволе 1 скважины на выбранную
глубину. Обсадная колонна 4 проходит от заданной глубины до поверхности. В альтернативном случае обсадная колонна 4 проходит от
заданной глубины до места ниже поверхности.
Тяговая колонна в виде бурильной колонны 6,
имеющей продольный канал для текучих сред
(непоказанный), проходит через ствол 1 скважины и в обсадную колонну 4, при этом бурильная колонна 6 имеет верхнюю часть 6а,
присоединенную к тяговому устройству 8, расположенному на поверхности 10 земли, и нижнюю часть 6b, присоединенную к расширителю
12. Расширитель 12 имеет форму усеченного
конуса с верхним концом, диаметр которого
немного меньше D1, и с нижним концом, диаметр D2 которого больше D1. Кроме того, расширитель 12 выполнен с первым запирающим
устройством (не показанным), предназначенным
для временного крепления расширителя 12 к
нижнему концу обсадной колонны 4, и со вторым запирающим устройством (не показанным),
предназначенным для крепления нижнего конца
бурильной колонны 6 к расширителю 12. Тяговое устройство 8 способно обеспечить вытягивание бурильной колонны 6 вверх через ствол 1
скважины.
Верхняя часть 6а бурильной колонны 6
присоединена к ее нижней части 6b с помощью
соединителя в виде муфты 14, выполненной с
возможностью работы в состоянии сцепления, в
котором муфта 14 предотвращает вращение
верхней части 6а относительно нижней части 6b
вокруг продольной оси бурильной колонны, и в
состоянии расцепления, в котором муфта 14
обеспечивает возможность вращения верхней
части 6а относительно нижней части 6b вокруг
указанной продольной оси. Муфтой 14 можно
управлять для переключения ее из состояния
сцепления в состояние расцепления и наоборот
с помощью заданных импульсов давления, вызываемых в текучей среде, присутствующей в
предназначенном для текучей среды канале бурильной колонны 6, или с помощью какого-либо
другого управляющего средства, например
электрического средства управления.
Во время нормальной работы расширитель
12 прикрепляют к нижнему концу обсадной колонны 4 и обсадную колонну 4 вместе с расширителем, прикрепленным к ней, опускают через
3
003125
ствол 1 скважины до тех пор, пока нижний конец обсадной колонны не достигнет заданной
глубины, после чего обсадную колонну 4 крепят
к стволу скважины. Затем бурильную колонну 6
опускают через обсадную трубу 4 до тех пор,
пока нижний конец бурильной колонны 6 не
будет зафиксирован относительно расширителя
12, таким образом, во время опускания бурильной колонны 6 муфта 14 находится в состоянии
сцепления. После этого муфту 14 переключают
в состояние расцепления и верхнюю часть 6а
бурильной колонны 6 вращают при одновременном приведении в действие тягового устройства 8 для вытягивания бурильной колонны
6 в направлении вверх через ствол 1 скважины.
В результате этого происходит открепление
расширителя 12 от нижнего конца обсадной
колонны 4 и вытягивание его через обсадную
колонну 4 вверх, что обеспечивает расширение
обсадной колонны 4 до внутреннего диаметра
D 2.
За счет одновременного вытягивания бурильной колонны 6 и вращения ее верхней части 6а было достигнуто то, что тяговое усилие,
необходимое для вытягивания колонны через
ствол скважины, было существенно уменьшено
благодаря уменьшению или отсутствию продольной составляющей силы трения между
верхней частью 6а и стенкой обсадной трубы
или ствола скважины.
4
верхней части относительно нижней части вокруг продольной оси тяговой колонны;
вытягивание расширителя, по меньшей мере, через часть трубчатого элемента путем приведения в действие тягового устройства для вытягивания тяговой колонны вверх и одновременного вращения верхней части относительно
нижней части.
2. Способ по п.1, в котором соединитель
располагают рядом с расширителем.
3. Способ по п.1 или 2, в котором используют соединитель, выполненный с возможностью избирательного приведения его в действие
в состоянии сцепления, в котором предотвращается вращение верхней части относительно
нижней части, и в состоянии расцепления, в
котором обеспечивается возможность вращения
верхней части относительно нижней части.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором
трубчатый элемент выбирают из обсадной колонны скважинного фильтра и хвостовика.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором
тяговая колонна представляет собой бурильную
колонну, предназначенную для бурения ствола
скважины.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ расширения трубчатого элемента
в стволе скважины, образованном в пласте земли, содержащий следующие операции:
установку трубчатого элемента в выбранном месте в стволе скважины;
установку в стволе скважины тяговой колонны, проходящей в продольном направлении
через трубчатый элемент и имеющей верхнюю
часть, присоединенную к тяговому устройству
на поверхности, и нижнюю часть, снабженную
расширителем, наружный диаметр которого
больше внутреннего диаметра трубчатого элемента, при этом расширитель расположен ниже,
по меньшей мере, части трубчатого элемента,
подлежащего расширению, верхняя часть соединена с нижней частью с помощью соединителя, обеспечивающего возможность вращения
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6