RU2386782C1

RU2386782C1 - Device for selective flow opening of overlapping of troublesome zone during drilling of well

Info

Publication number: RU2386782C1
Application number: RU2009107200/03A
Authority: RU
Inventors: Нигаматьян Хамитович Хамитьянов (RU); Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Фарит Фоатович Ахмадишин (RU); Фарит Фоатович Ахмадишин; Альберт Салаватович Ягафаров (RU); Альберт Салаватович Ягафаров; Ильяс Анисович Уразгильдин (RU); Ильяс Анисович Уразгильдин; Сергей Леонидович Багнюк (RU); Сергей Леонидович Багнюк
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-04-20

Abstract

FIELD: oil-and-gas production. ^ SUBSTANCE: device includes overlapping device consisting of sections of profiled pipes, connected by profile butts by means of welding with cylindrical sections at ends connected by thread, expander with expanding head, located over profiled pipe and allowing unit for connection with drilling pipes in the top and overlapping device in the bottom. At the bottom end of overlapping device it is located bottom with return valve. Rolling head from the bottom is outfitted by head with cutting elements. Bottom section of profiled pipes is outfitted from the bottom by profiled section with increased perimetre and internal diametre at expansion equal to external diametre of expansion of the rest profiled pipes. At the bottom edge of overlapping device by its perimetre there are implemented longitudinal samples. ^ EFFECT: there are increased technological properties, increases safety and fail-safety. ^ 2 dwg

Description

Предложение относится к бурению скважин и предназначено, в частности, для изоляции зоны осложнения ствола скважины при бурении.The proposal relates to the drilling of wells and is intended, in particular, to isolate the zone of complication of the wellbore during drilling.

Известно «Устройство для перекрытия зон осложнения в скважине» (патент RU №2270323, Е21В 29/10, опубл. Бюл. №5 от 20.02.2006 г.), включающее перекрыватель из профильных и цилиндрических труб, на нижнем конце которого закреплен башмак с элементом для отсоединения его от перекрывателя, и развальцеватели, нижний из которых соединен с верхним концом перекрывателя и имеет приспособление для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака от перекрывателя, узел соединения устройства с колонной бурильных труб и шаровой обратный клапан, содержащий седло, при этом седло шарового обратного клапана размещено над перекрывателем и выполнено с перекрестными каналами, один из которых служит для сообщения полости колонны труб с затрубным пространством, а другие - с полостью перекрывателя, элемент для отсоединения башмака от перекрывателя выполнен в виде двухступенчатого выступа, на нижней ступени которого выполнены шлицы, а на верхней - кольцевые канавки, при этом приспособление нижнего развальцевателя для взаимодействия с элементом для отсоединения башмака от перекрывателя выполнено в виде колпака, в который ввинчена втулка с торцевыми выступами и прорезями, соответствующими шлицам нижней ступени выступа башмака, и имеющая кольцевые канавки с вмонтированными в них стопорными элементами в виде разрезных пружинных колец, выполненных с возможностью взаимодействия с кольцевыми канавками верхней ступени выступа башмака при отсоединении его от перекрывателя.It is known "Device for overlapping zones of complications in the well" (patent RU No. 2270323, ЕВВ 29/10, publ. Bull. No. 5 from 02.20.2006), including a shutter from profile and cylindrical pipes, on the lower end of which is fixed a shoe with an element for disconnecting it from the overlapper, and flare cutters, the lower of which is connected to the upper end of the overlapper and has a device for interacting with the element for disconnecting the shoe from the overlapper, a unit for connecting the device to the drill pipe string and a ball check valve containing a seat, while the ball check valve seat is located above the ceiling and is made with cross channels, one of which serves to communicate the cavity of the pipe string with the annulus, and the other with the ceiling cavity, the element for disconnecting the shoe from the ceiling is made in the form of a two-stage protrusion, at the lower stage of which the slots are made, and on the top there are annular grooves, while the lower flare tool is adapted to interact with the element for disconnecting the shoe from the overlap in the form an alpaca into which a sleeve is screwed with end protrusions and slots corresponding to the splines of the lower stage of the shoe protrusion, and having annular grooves with stop elements mounted in them in the form of split spring rings configured to interact with the ring grooves of the upper stage of the shoe protrusion when disconnecting it from overlap.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- невозможность перекрывать зону интенсивного обвалообразования или поглощения большой протяженности из-за сложности вскрытия всей зоны, что часто приводит к авариям в виде прихвата, заклинивания бурильного инструмента;- the inability to block the zone of intense collapse or absorption of a large extent due to the difficulty of opening the entire zone, which often leads to accidents in the form of sticking, jamming of the drilling tool;

- невозможность герметичного соединения снизу следующего перекрывателя, к ранее установленному без уменьшения диаметра скважины;- the impossibility of a tight connection from the bottom of the next overlap to the previously installed without reducing the diameter of the well;

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для перекрытия зоны осложнения при бурении скважины» (патент RU №78514, Е21В 29/10, опубл. Бюл. №33 от 27.11.2008 г.), включающее перекрыватель, состоящий из секций профильных труб с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, развальцеватель с вальцующей головкой, размещенной над профильной трубой и имеющей узел соединения с бурильными трубами вверху и перекрывателем внизу, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном. Секции профильных труб выполнены сборными, состоящими из профильных труб с концевым цилиндрическим участком, соединенными профильными торцами сваркой, при этом резьбы на цилиндрических участках секций профильных труб выполнены коническими и оснащены герметизирующим составом, причем наружная коническая резьба размещена на нижнем конце секций профильных труб, а внутренняя - сверху, при этом развальцеватель снизу оснащен вальцующей головкой с режущими элементами, выполненными с возможностью отворота башмака.The closest in technical essence and the achieved result is a “Device for blocking the complication zone when drilling a well” (patent RU No. 78514, ЕВВ 29/10, publ. Bull. No. 33 of 11/27/2008), including an overlap consisting of sections profile pipes with cylindrical sections at the ends connected by a thread, a flare machine with a rolling head located above the profile pipe and having a connection node with drill pipes at the top and an overlap at the bottom, and a shoe with a check valve is placed at the lower end of the overlap. The sections of the profile pipes are prefabricated, consisting of profile pipes with an end cylindrical section, connected by profile ends by welding, while the threads on the cylindrical sections of the sections of the profile pipes are tapered and equipped with a sealing compound, the external conical thread being placed at the lower end of the sections of the profile pipes, and the internal - on top, while the flare bottom is equipped with a rolling head with cutting elements made with the possibility of opening the shoe.

- невозможность герметичного соединения снизу следующего перекрывателя, к ранее установленному без уменьшения диаметра скважины.- the impossibility of a tight connection from the bottom of the next overlap to the previously installed without reducing the diameter of the well.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание конструкции перекрывателя для поинтервального перекрытия зоны интенсивного обвалообразования или поглощения большой протяженности, без уменьшения внутреннего диаметра ствола скважины, исключая аварии в виде прихвата и заклинивания инструмента.The technical task of the proposed device is to create a design of the overlap for the interval overlapping zone of intensive collapse or absorption of a large extent, without reducing the internal diameter of the wellbore, excluding accidents in the form of sticking and jamming of the tool.

Техническая задача решается устройством для поинтервального перекрытия зоны осложнения при бурении скважины, включающим перекрыватель, состоящий из секций профильных труб, соединенных профильными торцами сваркой, с цилиндрическими участками по концам, соединенных резьбой, развальцеватель с вальцующей головкой, размещенной над профильной трубой и имеющей узел соединения с бурильными трубами вверху и перекрывателем внизу, причем на нижнем конце перекрывателя размещен башмак с обратным клапаном, при этом вальцующая головка снизу оснащена головкой с режущими элементами.The technical problem is solved by a device for overlapping the zone of complication during well drilling, including a cutter, consisting of sections of profile pipes connected by profile ends by welding, with cylindrical sections at the ends connected by a thread, a flare with a rolling head located above the profile pipe and having a connection node with drill pipes at the top and the overlap at the bottom, and at the lower end of the overlap there is a shoe with a check valve, while the rolling head from the bottom is equipped with ene head with the cutting elements.

Новым является то, что нижняя секция профильных труб оснащена снизу профильным участком с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб, при этом на нижней кромке перекрывателя по периметру выполнены продольные выборки.What is new is that the lower section of the profile pipes is equipped with a profile section from the bottom with an enlarged perimeter and inner diameter, while expanding equal to the outer diameter of the expansion of the remaining profile pipes, while longitudinal samples are made along the perimeter of the overlap along the perimeter.

На Фиг.1 изображена верхняя часть устройства с осевым продольным разрезом.Figure 1 shows the upper part of the device with an axial longitudinal section.

На Фиг.2 изображена нижняя часть устройства с осевым продольным разрезом.Figure 2 shows the lower part of the device with an axial longitudinal section.

Устройство для поинтервального перекрытия зоны осложнения при бурении скважины (не показана), включающее перекрыватель 1, состоящий из секций 2 профильных труб 3, соединенных профильными торцами 4 сваркой 5, с цилиндрическими участками 6 по концам, соединенных резьбой 7, развальцеватель 8 с вальцующей головкой 9, размещенной над профильной трубой 3 и имеющей узел соединения 10 с бурильными трубами 11 вверху и узел 12 соединения с перекрывателем 1. На нижнем конце перекрывателя 1 размещен башмак 13 с обратным клапаном 14. Вальцующая головка 9 снизу оснащена головкой 15 с режущими элементами 16.A device for overlapping the zone of complication during drilling of a well (not shown), including a cutter 1, consisting of sections 2 of profile pipes 3, connected by profile ends 4 by welding 5, with cylindrical sections 6 at the ends connected by thread 7, a flare 8 with a rolling head 9 located above the profile pipe 3 and having a connection unit 10 with drill pipes 11 at the top and a connection unit 12 with a blocker 1. At the lower end of the blocker 1 there is a shoe 13 with a check valve 14. The rolling head 9 from the bottom Equipped with a head 15 with cutting elements 16.

Нижняя секция 17 профильных труб 3 оснащена снизу профильным участком 18 (см. Фиг.2) с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб 3. На нижней кромке 19 перекрывателя 1 по периметру выполнены продольные выборки 20.The lower section 17 of the profile pipes 3 is equipped with a bottom profile section 18 (see Figure 2) with an enlarged perimeter and an inner diameter, while expanding equal to the outer diameter of the expansion of the remaining profile pipes 3. On the lower edge 19 of the overlap 1 along the perimeter, longitudinal samples 20 are made.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Предварительно профильные трубы 3 герметично соединяют сваркой 5, получая секции 2 профильных труб 3, с резьбами 7. Нижнюю секцию 17 оснащают профильным участком 18 с увеличенным периметром, башмаком 13 с обратным клапаном 14, а верхнюю - резьбой 21 под узел 12 соединения с перекрывателем 1.Pre-profile pipes 3 are hermetically connected by welding 5, obtaining sections 2 of profile pipes 3, with threads 7. The lower section 17 is equipped with a profile section 18 with an enlarged perimeter, a shoe 13 with a check valve 14, and the upper one with a thread 21 under the assembly 12 for connecting to the overlap 1 .

Секции 2, начиная с нижней, последовательно спускают в скважину, соединяя секции 2 резьбами 7. Далее к резьбе 21 (см. Фиг.1) верхней секции 2 присоединяют узлом соединения 12 с перекрывателем 1 развальцеватель 8 с расположенной внизу вальцующей головкой 9 с головкой 15, оснащенной режущими элементами 16. Затем на колоне бурильных труб 11 (не показаны), присоединенной к развальцевателю 8 (см. Фиг.1) узлом соединения 10 с бурильными трубами 11, устройство спускают в интервал зоны осложнения, которую необходимо перекрыть (не показан). Спуск перекрывателя 1 производят до достижения предварительно расширенного (например расширителем) осложненного участка (интенсивного обвалообразования или поглощения) большой протяженности с максимально возможным углублением забоя (не показан). При этом верхнюю секцию 2 располагают выше осложненного участка, а нижнюю 17 в районе забоя. Скважинная жидкость при этом заполняет устройство через обратный клапан 14 (см. Фиг.2) башмака 13. После этого в колонне бурильных труб создается избыточное давление, которое через центральный канал развальцевателя 8 передается в перекрыватель 1 за счет перекрытия обратного клапана 14 башмака 13 и выправляет профильные трубы 3 (см. Фиг.1, 2) до плотного взаимодействия верхней секции 2 со стенками скважины (не показаны), фиксируя перекрыватель 1 относительно скважины. Далее колонне бурильных труб 11 придают вращение, в результате узел соединения 12 с перекрывателем 1 (см. Фиг.1) отсоединяется от резьбы 21. Затем с вращением колонны бурильных труб 1 им придают поступательное движение вниз, расширяя и плотно прижимая к стенкам скважины вальцующей головкой 9 и развальцевателем 8 цилиндрические участки 6 (см. Фиг.2) и калибруя профильные участки профильной трубы 3. По достижении башмака 13, головка 15 с режущими элементами 16 его разрушает, после чего головка 9 и развальцеватель 8 полностью развальцовывают перекрыватель 1 по всей длине. После этого скважину бурят до максимально возможного углубления забоя и расширяют пробуренный интервал, в который спускают аналогично предыдущему следующий перекрыватель так, чтобы верхняя его часть располагалась внутри расширенного профильного участка 18 (см. Фиг.2) предыдущего перекрывателя. Так как нижняя секция 17 профильных труб 3 оснащена снизу профильным участком 18 с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб 3, при расширении давлением верхняя профильная труба 3 следующего перекрывателя надежно и соосно фиксируется от сдвига внутри профильного участка 18 нижней секции 17 (см. Фиг.2). При этом, при расширении внутренним гидравлическим давлением устанавливаемого перекрывателя 1 его профильная труба 3, расширяясь, механически разрушает (разрывает) нижнюю кромку 19, где ранее был установлен башмак 13 ранее установленного перекрывателя, позволяя максимально расшириться профильной трубе 3 устанавливаемого перекрывателя, благодаря тому, что на нижней кромке 19 перекрывателя 1 по периметру выполнены продольные выборки 20, служащие началом разрушения.Sections 2, starting from the bottom, are sequentially lowered into the well, connecting sections 2 by threads 7. Next, to the thread 21 (see Fig. 1) of the upper section 2, connect a flare 8 with a rolling head 9 with a rolling head 9 with a head 15 located below equipped with cutting elements 16. Then, on the drill pipe string 11 (not shown) connected to the flare 8 (see FIG. 1) by the connection unit 10 with the drill pipes 11, the device is lowered into the interval of the complication zone, which must be blocked (not shown) . The release of the overlap 1 is carried out until a previously extended (for example, an expander) complicated section (intensive collapse or absorption) of a large extent is reached with the maximum possible deepening of the face (not shown). In this case, the upper section 2 is located above the complicated section, and the lower 17 in the area of the face. In this case, the downhole fluid fills the device through the check valve 14 (see FIG. 2) of shoe 13. After that, overpressure is created in the drill pipe string, which is transmitted through the central channel of flare 8 to the shutter 1 by closing the check valve 14 of shoe 13 and straightens profile pipes 3 (see Fig. 1, 2) until tight interaction of the upper section 2 with the walls of the well (not shown), fixing the shutter 1 relative to the well. Next, the drill pipe string 11 is rotated, as a result, the connection unit 12 with the overlap 1 (see FIG. 1) is disconnected from the thread 21. Then, with the rotation of the drill pipe string 1, they are given translational downward movement, expanding and tightly pressing the rolling head to the walls of the well 9 and flare 8 cylindrical sections 6 (see Figure 2) and calibrating the profile sections of the profile pipe 3. Upon reaching shoe 13, the head 15 with the cutting elements 16 destroys it, after which the head 9 and the flare 8 completely expand the overlap 1 over the entire length. After that, the well is drilled to the maximum possible deepening of the face and the drilled interval is expanded, into which the next cutter is lowered similarly to the previous one, so that its upper part is located inside the expanded profile section 18 (see Figure 2) of the previous cutter. Since the lower section 17 of the profile pipes 3 is equipped with a bottom profile section 18 with an enlarged perimeter and inner diameter, when expanding equal to the outer diameter of the expansion of the remaining profile pipes 3, when expanding with pressure, the upper profile pipe 3 of the next overlap is reliably and coaxially fixed from shear inside the profile section 18 bottom section 17 (see Figure 2). At the same time, when expanding the installed overlap 1 with internal hydraulic pressure, its profile pipe 3, expanding, mechanically destroys (breaks) the lower edge 19, where the shoe 13 of the previously installed overlap was previously installed, allowing the profile pipe 3 of the installed overlap to expand as much as possible, due to the fact that on the lower edge 19 of the overlap 1 along the perimeter made longitudinal samples 20, which serve as the beginning of the destruction.

Все операции по установке перекрывателя 1 и последующих перекрывателей 1 выполняются аналогично установке первого перекрывателя 1. При этом верхняя профильная труба 3 нижнего перекрывателя 1 плотно и герметично соединяется с нижней секцией 17, так как нижняя секция профильных труб 17 оснащена снизу профильным участком 18 с увеличенным периметром и внутренним диаметром, при расширении равным наружному диаметру расширения остальных профильных труб 3, после чего привальцовывается развальцевателем 8 (см. Фиг.1) изнутри внахлест к расширенной части профильного участка 18 (см. Фиг.2) предыдущего перекрывателя 1 без сужения внутреннего диаметра скважины. Причем благодаря большему диаметру при расширении профильного участка 18 (см. Фиг.2), относительно других профильных труб 3, отсутствует необходимость дополнительных СПО для дополнительного образования «раструба». При этом установка и соединение перекрывателей 1 данным способом происходит за одну спуско-подъемную операцию каждого перекрывателя 1.All operations for installing the overlap 1 and subsequent overlaps 1 are carried out similarly to the installation of the first overlap 1. In this case, the upper profile pipe 3 of the lower overlap 1 is tightly and tightly connected to the lower section 17, since the lower section of the profile pipes 17 is equipped with a profile section 18 with an enlarged perimeter from the bottom and the inner diameter, when expanding equal to the outer diameter of the expansion of the remaining profile pipes 3, after which it is rolled by a flare 8 (see Figure 1) from the inside with an overlap to the expanded hour ty profile section 18 (see Figure 2) of the previous overlap 1 without narrowing the inner diameter of the well. Moreover, due to the larger diameter when expanding the profile section 18 (see Figure 2), relative to other profile pipes 3, there is no need for additional STR for the additional formation of a "bell". In this case, the installation and connection of the overlap 1 in this way occurs in one round trip operation of each overlap 1.

Применение этой конструкции перекрывателя позволяет использовать данное устройство на осложненных участках с интенсивно осыпающимися породами и безопасно (исключая прихваты и заклинивание) вскрывать осложненные участки большой протяженности поинтервально.The use of this design of the overlapper allows the use of this device in complicated areas with intensively crumbling rocks and it is safe (except for tacking and jamming) to open complicated areas of long length at intervals.

Claims

Device for interval overlapping of the zone of complications during well drilling, including a shutter, consisting of sections of profile pipes connected by profile ends by welding, with cylindrical sections at the ends, connected by a thread, a flare with a rolling head located above the profile pipe and having a connection node with drill pipes at the top and a shutter at the bottom, and at the lower end of the shutter there is a shoe with a check valve, while the rolling head from the bottom is equipped with a head with cutting elements ntami, characterized in that the lower section of the profile pipes is equipped with a profile section from the bottom with an enlarged perimeter and inner diameter, while expanding equal to the outer diameter of the expansion of the remaining profile pipes, while longitudinal samples are made on the lower edge of the overlap around the perimeter.