Лекция 16
Оборудование для ремонтно-изоляционных, восстановительных и исправительных работ.
Тклонители
3арезка второго ствола позволяет восстанавливать скважины, в которых работы по очистке их от посторонних предметов или исправлению дефектов эксплуатационной колонны или ее фильтровой части не привели к необходимым результатам. При прорезании окон в стенке эксплуатационной колонны применяются отклонители, которые направляют режущий инструмент в заданном направлении. Отклонители устанавливают на естественный или искуственный забой. Как правило, в их состав входят:
- узел опоры, обеспечивающий фиксацию устройства на забое и исключающий его поворот относительно вертикальной оси в процессе прорезки окна;
- клин отклонителя, имеющей рабочую поверхность в виде желоба, задающего направление для перемещения режущего инструмента;
- спускной клин, служащий для спуска и установки отклонителя на забой. После выполнения этой операции его извлекают на поверхность.
Зарезку вторым стволом выполняют следующим образом:
1. Скважину обследуют свинцовыми печатями и шаблоном для определения возможности применения отклонителя.
2. Выбирают место в колонне для вскрытия окна. При этом:
а) для максимального использования длины основной колонны и сокращения длины второго ствола окно должно располагаться на возможно большей глубине, в зоне, где есть цементное кольцо;
б) окна следует прорезать между муфтами обсадной трубы; при выполнении этого условия облегчается процесс прорезки, а прочность колонны уменьшается в наименьшей степени;
в) окно должно располагаться в зоне нахождения глинистых пластов, что обеспечит возможность внедрения в стенки пласта металлической стружки и кусков металла, отделяющихся от эксплуатационной колонны. Вскрытие окна против слабосцементированных песков или песчаников, а также при отсутствии цементного кольца может привести к размыву и осыпанию породы, прихвату инструмента в зоне окна;
г) если конструкция скважины многоколонная, необходимо выбирать место для вскрытия на такой глубине, где располагается только одна колонна;
д) прорезку следует производить в зоне увеличения угла наклона ствола скважины;
е) в данном интервале должны отсутствовать водоносные или водопоглощающие пласты.
После определения интервала, в котором целесообразно прорезать окно, с помощью локатора муфт или гидравлического расширителя определяют точное местоположение муфт, соединяющих трубы прорезаемой эксплуатационной колонны.
3. Определив точное расположение муфт с учетом размеров отклонителя, в колонне создают цементный стакан с таким расчетом, чтобы, упираясь в него, отклонитель обеспечил прорезку окна, минуя муфту.
Для нахождения места расположения муфты и создания цементного кольца для опоры отклонителя применяют скважинный механический фиксатор 1 ФГМ-168 (рис. 15.15), который состоит из корпуса, узла фиксации, узла центрирования и патрубка с ловушкой.
Фиксатор механический 1ФГМ-168
1-корпус; 2- пружина; 3-защелка; 4-палец; 5-штифт; 6-поршень;
7- ловушка; 8-установочный винт; 9-центрирующая пружина.
4. После создания цементного стакана на бурильных трубах спускают отклонитель для обеспечения необходимого отклонения от режущего инструмента, вскрывающего окно и придающего начальное направление при бурении второго ствола. Он представляет собой клин с плоской или криволинейной поверхностью.
Отклонитель ОЗС включает три основных узла: опору и крепление 4, клин-отклонитель 3 и спускной клин 2. Опора и крепление служат для фиксации отклонителя на забое, исключают его поворот при вскрытии окна и бурении второго ствола. Клинотклонитель обеспечивает необходимое направление режущего инструмента и воспринимает радиальную составляющую усилия, возникающего при прорезке стенки скважины. Спускной клин предназначен для спуска отклонителя в скважину.
Отклонитель ОЗС
1-корпус; 2-пружина; 3-защелка; 4-палец; 5-штифт; 6-поршень; 7-ловушка
Спускают отклонитель на бурильных трубах с небольшой скоростью. При достижении забоя срабатывает телескопическое устройство, шпильки срезаются, а отклонитель, продолжая перемещаться вниз, закрепляется плашками в колонне. Далее нагрузку на отклонитель увеличивают до 80-100 кН, в результате чего болты, соединяющие отклонитель со спускным клином, срезаются, и его поднимают на поверхность. Отклонитель остается на забое постоянно и на поверхность не извлекается.
Для прорезки окон в скважинах с эксплуатационной колонной большого диаметра (свыше 168 мм) отклонитель фкксируют в колонне не плашками, а цементированием.
Перед прорезкой окна скважину заполняют глинистым раствором. Известны также способы создания окна в эксплуатационной колонне с помощью взрыва, после которого края окна окончательно обрабатываются райбером.
Перспективным направлением развития технологии является также использование гидропескоструйного перфоратора для вырезки окна требуемых размеров.
5. Для прорезки окна в эксплуатационной колонне, через которое в дальнейшем бурят второй ствол, применяют режущий инструмент райбер, имеющий форму усеченного конуса с продольными зубьями, армированными пластинами из твердого сплава (рис. 15.11, б).
6. После прорезки окна приступают к бурению второго ствола.
В начальный период до углубления на 4-5 м используют пикообразное долото диаметром, равным диаметру райбера, которое забивает все металлические частицы в стенку ствола скважины. Далее ствол бурят долотами с характеристиками, соответствующими залегающим породам.
Бурение можно производить роторным или турбинным способами с использованием турбобуров или винтовых забойных двигателей. Вскрывают продуктивный пласт теми же методами, что и при обычном бурении, создавая условия, исключающие проникновение в него глинистого раствора.
7. После окончания бурения во второй ствол спускают обсадную колонну и цементируют ее. Обычно спускают хвостовик (<<летучку»), длину которого выбирают таким образом, чтобы его верхний конец находился на 15-20 м выше окна основной эксплуатационной колонны. Если у последней выше окна имеются дефекты, то высоту хвостовика соответственно увеличивают. Хвостовик спускают на бурильных трубах. Верх хвостовика оборудуют воронкой и специальным переводником, имеющим левую резьбу. После установки колонны на необходимой глубине начинают цементирование через башмак с цементировочной пробкой.
Оборудование для ремонтно-uсправuтельных работ
Ремонт и исправление дефектов эксплуатационной колонны не-
обходимы: -
-при смятии или разрушении обсадной колонны,
- при образовании в ней трещин, коррозии,
- при нарушении резьбовых соединений.
Перечисленные дефекты могут быть одиночными либо множественными, располагающимися в определенном интервале эксплуатационной колонны.
Единичное смятие колонны исправляют с помощью правочных долот или фрезеров различной формы. Поврежденный участок обрабатывают в несколько приемов: сначала начинают работать инструментом, диаметр которого на 4-5 мм больше минимального внутреннего размера поперечного сечения смятой части колонны, и после каждого прохода применяют инструмент, на 5 мм превышающий предыдущий по диаметру.
Смятие колонны начинают исправлять с использования правочных долот, спускаемых на колонне бурильных труб и вращаемых ротором с частотой до 80 мин·1• Если место смятия не удается пластически деформировать и колонна начинает протираться, то применяют грушевидный или колонный фрезер. Обработку ведут до тех пор, пока шаблон номинального диаметра для данной колонны не будет свободно проходить через исправленный участок.
После исправления дефекта выправленный участок необходимо изолировать от воздействия пластовых вод с наружной поверхности и исключить возможность их проникновения через какие-либо мелкие трещины, которые могли образоваться в процессе пластического деформирования колонны.
Изоляция исправленного участка достигается:
- созданием кольца цементного раствора вокруг эксплуатационной колонны в зоне дефекта путем нагнетания в заколонное пространство цементного раствора;
- установкой металлических пластырей устройством типа Дорн,
- спуском дополнительной колонны, или «летучки»;
- возвратом скважины на вышележащий горизонт;
- зарезкой и бурением второго ствола.
Последние три способа используют в тех крайних случаях, когда применение предыдущих не дало эффекта или по каким-либо причинам их не удалось реализовать.
Наиболее прогрессивно применение устройства Дорн для изолирования дефектов в стенке колонны (трещины, свищи, образовавшиеся в результате коррозии, протиры, нарушение резьбовых соединений), а также перфорационных отверстий.
При использовании устройства Дорн в скважину спускают предварительно деформированную (с образованием гофров в продольном направлении) трубу, которая в процессе ее нагружения специальной головкой, пропускаемой через внутреннее отверстие, расправляет имеющиеся складки и плотно прижимает пластырь к стенкам скважины.
В зависимости от способа приложения нагрузки к пластырю и фиксации его в начальный период установки различаются:
Дорн без опоры на колонну, в котором усилие для прижатия пластыря к стенке колонны создается за счет гидравлических цилиндров;
Дорн с опорой на колонну с использованием якоря, удерживающего пластырь в начальный период его установки.
При установке пластыря выполняют следующие операции:
а) спускают устройство в скважину (рис. а);
б) устанавливают его напротив поврежденного участка (при использовании Дорна с опорой на колонну устройство сажают на якорь (6);
в) вводят головку в пластырь (рис. в) и деформируют его до состояния, исключающего смещения относительно эксплуатационной колонны под действием осевого усилия головки;
г) протягивают головку через внутреннее отверстие в пластыре (если использовался Дорн) за счет приложения усилия, создаваемого талевой системой (рис. г);
д) поднимают устройство на поверхность (рис. е). При выборе типа используемого приспособления необходимо учитывать состояние эксплуатационной колонны и ее способность выдержать усилие, создаваемое при установке якоря и его работе в процессе установки пластыря.
Выпускаемые в настоящее время технические средства позволяют осуществлять:
- поиск места и характер дефекта;
- очистку поверхности интервала ремонтируемого участка;
- установку стального пластыря на дефект;
- полную или локальную опрессовку;
- ликвидацию смятия;
- установку пробки-моста;
- поинтервальную опрессовку и закачивание технологического раствора в дефект и установку на него стального пластыря при одной спускоподъемной операции;
- очистку поверхности в интервале дефекта и установки на него стального пластыря при одной спускоподъемной операции;
- сварку над устьем отдельных пластырей и их установку в обводнившихся перфорированных горизонтах;
- локальное повышение прочности колонны на устойчивость от смятия.
ДОРН-2
Устройство предназначено для спуска и установки стальных пластырей при ремонте обсадных колонн в местах нарушения герметичности, образовавшихся в результате трещин, износа, перфорации, не плотностей в резьбовых соединениях и селективной изоляции пластов в зоне перфорации в многопластовых залежах. Упор пластыря при установке осуществляется на обсадную колонну через якорь устройства, при этом исключается зависимая связь осевых и радиальных усилий на первом этапе запрессовки пластыря в колонне. Глубина установки пластыря достигает 3000м.
Техническая характеристика
Диаметр обсадной колонны, мм …………………140, 146, 168
Рабочее давление, мах, МПа ………………………………25
Рабочая осевая нагрузка, кН………………………………250
Рабочий осевой ход
дорнирующей головки, мм………………………………..1750
Рабочий радиальный ход
калибрующих элементов, мм……………………………..10
Габаритный диаметр, мм………………………… 112, 118, 136
Длина, мм …………………………………………10815, 10815, 10728
При длине пластыря, мм…………………………………… 8000
Масса, кг не более…………………………………250 250 450
ДОРН- 3М
Установка пластыря ДОРНом 3М в отличие от устройств ДОРН-1 и ДОРН-2 осуществляется сверху вниз без дополнительной растягивающей осевой нагрузки на инструмент (НКТ) с постоянным упором пластыря на собственное устройство. Исключается возможность попадания посторонних предметов между колонной и пластырем при его установке. Расширение пластыря производится дорнирующей головкой шаговым методом с помощью силовых цилиндров устройства.
Техническая характеристика
Диаметр обсадной колонны, мм …………………140, 146, 168
Рабочее давление, мах, МПа ………………………………25
Рабочая осевая нагрузка, кН………………………………250
Рабочий осевой ход
дорнирующей головки, мм………………………………..1500
Рабочий радиальный ход
калибрующих элементов, мм………………………6,5 7,0 8,0
Габаритный диаметр, мм………………………… 112, 116 133
Длина, мм …………………………………………17370, 17200, 17200
При длине пластыря, мм…………………………………… 8000
Масса, кг не более…………………………………350 400 450
ДОРН- 4
Установка пластыря обеспечивается путем прямого воздействия избыточного гидравлического давления жидкости расчетной величины на внутреннюю поверхность пластыря с последующей калибровкой его дорнирующей головкой гидравлического или механического действия.
Техническая характеристика
Диаметр обсадной колонны, мм …………………140, 146, 168
Температура среды 0С………………………………………120
Рабочее давление, мах, МПа ………………………………300
Рабочая осевая нагрузка, кН………….……………………150
Габаритный диаметр, мм………………………… 112, 116 136
Длина, мм ……………………………………………………9000
При длине пластыря, мм…………………………………… 8000
Масса, кг не более……………………………………………..100
Приставка ПРДК-1
Приставка предназначена для закачивания технологического раствора в заколонное пространство через дефект обсадной колонны при совмещении в одну спускоподъемную операцию с установкой стального пластыря на дефект обсадной колонны. Применяется совместно с одним из устройств типа ДОРН-1, ДОРН-2, ДОРН-3М, Дорн-4 или другим подобным.
Техническая характеристика
Диаметр обсадной колонны, мм …………………140, 146, 168
Рабочее давление, мах, МПа ………………………………25
Рабочая осевая нагрузка, кН………………………………250
Рабочий осевой ход
дорнирующей головки, мм………………………………..1760
Рабочий радиальный ход
калибрующих элементов, мм……………………………..10
Габаритный диаметр, мм………………………… 112, 118, 136
Длина, мм …………………………………………10815, 10815, 10728
При длине пластыря, мм…………………………………… 8000
Масса, кг не более…………………………………250 250 450
Пакер-скребок
Предназначен для опрессовки, поиска места негерметичности и очистки внутренней поверхности обсадной колонны от глинистой, цементной, парафинистой корки, коррозийной окалины, металлических заусенцев, наплывов, следов перфорации, сварки и других отложений в одной спускоподъемной операции
Техническая характеристика
Диаметр обсадной колонны, мм …………………140, 146, 168
Температура среды 0С………………………………………120
Рабочее давление, мах, МПа:
- при опрессовке ………………………….…………………20
- при очистке…………………………………………………..5
Максимальная дополнительная
нагрузка на крюке при работе скребком, кН………………..120
Габаритный диаметр, мм…………….……. 124-116 130-126 150-141
Длина, мм ……………………………………….……………2500
Масса, кг не более………………………………..…100 100 120