Умралиев Б.Т., Ермеков М.М. Капитальный ремонт скважин
Подождите немного. Документ загружается.
Рис.4.25. Фиксатор механический
1ФГМ-168:
1-корпус; 2-пружина; 3-защелка; 4-
палец; 5-штифт; 6-поршень; 7-ловушка;
8-установочный винт; 9-центрирующая
пружина
Рис. 4.26. Отклонитель
1-переводник; 2-спускной клин; 3-клин-
отклонитель; 4-узел опоры и крепления;
5-болт; 6,7-винт
267
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. 4. 27).
Райберы бывают также грушевидной формы, комбинированных конст-
рукций, представляющих собой несколько конических секций,
соединенных между собой. При этом первая секция протирает отверстие
малого диаметра при соприкосновении со стенкой колонны, следующая
расширяет окно, а последняя выравнивает края окна, формирует его
окончательно.
Райбер крепится к колонне бурильных труб, вращаемых во время
вскрытия ротором с частотой от 40 до 90 мин
-1
, постепенно
увеличиваемой по мере увеличения окна. Осевая нагрузка на райбер
должна составлять 15—30 кН. Ее определяют из условий прорезки «окна»
оптимальной формы с минимально возможным углом отклонения от оси
скважины. При увеличении нагрузки райбер прорезает колонну под
большим углом, высота «окна» оказывается укороченной. Для
предотвращения этого и увеличения жесткости колонны бурильных труб
она может снабжаться УБТ (утяжеленными бурильными трубами).
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.
6) После прорезки окна приступают к бурению второго ствола. В
начальный период до углубления на 4—5 м используют пико-образное
долото диаметром, равным диаметру райбера, которое забивает все
металлические частицы в стенку ствола скважины. Далее ствол бурят
долотами с характеристиками, соответствующими залегающим породам.
В процессе бурения необходимо следить за скоростью проходки и при
уменьшении ее своевременно менять долото, в противном случае
возникает опасность подрезания колонны бурильных труб кромкой окна
эксплуатационной колонны.
При появлении каких-либо осложнений бурение прекращают и
поднимают долото выше окна в колонне.
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.
В большинстве случаев спускают хвостовик («летучку»), длину
которого выбирают таким образом, чтобы его верхний конец находился
на 15—20 м выше окна основной эксплуатационной колонны. Если у
основной эксплуатационной колонны выше «окно» 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
268
через башмак с цементировочной пробкой. При проведении работ следует
выполнять следующие правила.
1) Прорезание окна, забуривание второго ствола и разбуривание
цементных пробок должны выполняться под непосредственным
руководством
Рис. 4.27. Комбинированный райбер
мастера.
2) При срезе шпилек отклонителя для
зарезки второго ствола все члены
бригады, за исключением бурильщика,
должны быть удалены с буровой. Спуск
отклонителя, посадка его на забой и срез
шпилек производятся под
непосредственным руководством
мастера.
4.18. Ремонтно-исправительные
работы
Для устранения дефектов в обсадных
колоннах необходимо определить
глубину расположения дефекта. Для
выбора правильного способа и
эффективных параметров технологии
ремонта обсадных колонн требуется
прежде всего достоверная информация о
состоянии поврежденной колонны: на
какой глубине расположен дефект,
каковы его формы, размеры и характер,
положение относительно оси скважины,
место положения дефекта (на теле трубы
или в муфтовом соединении) и т.д.
Необходима также информация о
величине и направлении перепада
давления в месте повреждения.
Определение глубины расположения и формы дефекта в колонне
В практике для определения глубины расположения дефекта в
обсадной колонне применяют различные способы. В случае притока
пластового флюида в скважину через дефект глубину расположения
дефекта определяют по изменению плотности, температуры, химического
состава жидкости в колонне. Можно использовать и удельное
электросопротивление жидкости. В этих случаях широко применяются
также гидродинамические методы с использованием расходомеров или
дебитомеров.
При движении жидкости в обратном направлении, т.е. когда в
скважине происходит поглощение жидкости через дефект, для
определения места дефекта используют радиоактивные изотопы. Однако,
если поглощение происходит более интенсивно и изотопы
распространяются на большое расстояние от места расположения
269
дефекта, то этот метод не дает достаточного эффекта.
В отечественной практике для определения глубин расположения
дефекта в обсадной колонне широкое применение нашел метод установки
цементного моста с последующей опрессовкой колонны с устья
скважины, но этот способ очень дорог и не всегда эффективен.
Для установления формы и размеров дефекта в колонне используют
глубинные фотоаппараты, акустические телевизоры и печати.
Разработанный институтом ВНИИГеофизика скважинный фотоаппарат
ФАС-1 и акустический телевизор имеют электрическую схему управления
с поверхности земли и дают плоские изображения дефекта в колонне.
Недостаток этих устройств - необходимость заполнения скважины водой.
Предложенное В.Ф. Целищевым устройство позволяет без заполнения
скважины водой получить отпечаток с дефекта в колонне или с
проницаемых стенок открытого ствола скважины. Это приспособление
состоит из трубы с отверстиями, на которую надевается индикаторная
оболочка. При закачке в трубы индикаторной жидкости (краситель или
химический реагент) оболочка прижимается к стенке колонны и
жидкость, проходя через дефект, образует на оболочке отпечаток его
поперечного сечения. Недостаток этого способа — нечеткое изображение
формы и размеров дефекта.
Более качественные отпечатки достигаются устройствами,
позволяющими получить оттиск с дефекта путем прижатия к нему
пластичного материала. На этом принципе действия основаны
устройства, предложенные Р.А. Максутовым, М.Л. Кисельманом и др.
Определение интервала нарушения обсадных колонн с помощью
пакера
Для определения мест повреждения в колонне на практике используют
пакеры. Способ определения глубины расположения дефекта и проверки
герметичности колонн с помощью пакеров отличается быстротой и
удобством в работе. Однако они несовершенные, так как не могут быть
использованы повторно. Объясняется это тем, что в качестве
уплотняющего элемента применяют резиновый манжет
самоуплотняющегося типа. В условиях действия высокой температуры и
давления эти манжеты деформируются и теряют свою эластичность, что
затрудняет их освобождение и извлечение из скважины после испытания
колонны. Таким образом, подобные устройства не могут быть
использованы повторно без подъема их из скважины и замены
уплотнительной манжеты.
Автором вместе с А.А. Исмаиловым разработано устройство УИК-168
для определения места дефекта при испытании 168-мм обсадной
эксплуатационной колонны на герметичность. Место дефекта в колонне
определяется ее поинтервальнои опрессовкои. УИК-168 (рис. 4.28)
конструктивно отличается от существующих приспособлений наличием
пакерующего узла, обеспечивающего многократное использование его за
счет уплотнительной манжеты, армированной упругими металлическими
пластинами.
Устройство УИК-168 состоит из корпуса 1, опорной гайки 2,
уплотнительной манжеты 3, распорного кольца 4, штока 5, седла клапана
6, шара 7, пружины 8. Опорная гайка после навинчивания на корпус
закрепляется стопорными винтами 9. Верхний конец корпуса имеет
270
внутреннюю резьбу диаметром 89 мм для соединения с несущей колонной
насосно-компрессорных труб. Уплотнительная манжета армирована
внутри упругими пластинами, которые способствуют возвращению ее в
исходное нерабочее положение после снятия давления в системе.
Распорное кольцо, входящее в уплотнительную манжету, соединено через
продольные окна корпуса со штоком двумя установочными винтами 10 и
может перемещаться по наружной поверхности корпуса вместе со
штоком.
Седло клапана 6 и шар 7 совместно работают как клапан и
вмонтированы они внутри установочного кольца 11. Седло клапана
закреплено двумя стопорными винтами 12. Для создания необходимого
уплотнения в кольцевые- канавки штока, седла клапана и установочного
кольца вставлены резиновые уплотнительные кольца круглого сечения
13, 14 и 15. Для уменьшения трения и регулирования усилия пружины
под ней внутри штока установлена шайба 16.
Для проведения испытания обсадной колонны УИК-168 с
установленным в нем шаром с помощью несущей колонны насосно-
компрессорных труб спускается на заданную глубину (рис. 4.29).
Верхние концы проверяемой обсадной и подвесной колонн насосно-
компрессорных труб соединяют с выкидом насосного агрегата. Обе
линии, соединяющие, концы колонн с насосным агрегатом, оборудуются
манометрами 4 и 5 и запорными кранами 5 и 7. Открывая кран 6,
жидкость с помощью насосного агрегата подается в несущую колонну
насосно-компрессорных труб 3. Под давлением жидкости шаровой клапан
2 вместе со штоком /, преодолевая сопротивление пружины,
перемещается вниз. При этом перемещается вниз и связанное со штоком
распорное кольцо клиновидного сечения, распирая внешний воротник
уплотнительной манжеты и прижимая ее к внутренней стенке
проверяемой обсадной колонны. Благодаря этому достигается разобщение
верхней полости проверяемой обсадной колонны с нижней, т.е. со
скважиной. После этого, перекрывая запорный кран, ведется наблюдение
за изменением давления жидкости по манометру 5 внутри несущей
колонны. Стабильность давления внутри этой колонны указывает на
нормальную работу устройства, т.е. оно приведено в рабочее положение.
Затем, оставляя кран 6 закрытым, открывают кран 7 и жидкость
закачивают внутрь проверяемой колонны. Повышая давление опрессовки
внутри колонны до заданной величины, закрывают кран 7 и следят за
изменениями давления по манометру 4. Падение давления в системе
указывает на наличие дефекта в обсадной колонне выше места установки
устройства. После этого, открывая оба крана, спускают давление в обеих
колоннах. Устройство при этом принимает исходное положение. Если
требуется проверка другого интервала колонн устройство переставляют
в соответствующее место и повторяют описанный выше процесс проверки
для данного интервала.
После определения поинтервальной опрессовки места дефекта колонны
импульсом давления в несущей колонне срезают винты и жидкость
беспрепятственно проходит через центральный канал штока в скважину.
При выравнивании давлений пружина, освобождаясь от нагрузки,
разжимается и отводит распорное кольцо вверх. Манжета, освобождаясь
от распорного кольца, принимает исходное нерабочее положение и
устройство можно извлекать из скважины.
В зарубежной практике широко применяются различные способы и
271
устройства, приборы для определения места дефекта в обсадных
колоннах. Так, фирма "Блек Сивелз и Брисон лимитед" (США)
разработала устройство, позволяющее получить отпечатки поврежденной
колонны длиной около 3 м. Оно. состоит из надуваемого баллона,
покрытого снаружи слоем пластика-стирена толщиной 0,38 мм. Для
получения отпечатка дефекта в баллоне после его установки против
дефекта создают давление около 3,5 МПа и выдерживают в течение 5
мин. После уменьшения давления баллон сужается, принимая
первоначальные размеры. Благодаря этому отпечаток дефекта хорошо
сохраняется при извлечении устройства из скважины.
272
Рис.4.28. Устройство УИК-168
Рис. 4.29. Схема обвязки устройства
УИК-168 при проведении испытания
273
На таком же принципе работы фирма "Лайнс" (США) выпускает
конструкции печати для всех размеров обсадных колонн, а также двойные
пакеры для всех размеров применяемых обсадных колонн. Двойные
пакеры (многократного действия) состоят из двух уплотнительных
элементов, размещаются друг от друга на заданном расстоянии и
включаются в работу одновременно. Это позволяет с наибольшим
эффектом осуществить поиск и точно определить место расположения
дефекта в колонне.
Устранения негерметичности обсадных колонн установкой «Дорн»
Ремонт и исправление дефектов эксплуатационной колонны
проводятся:
при смятии или разрушении обсадной колонны, образовании в ней
трещин, коррозии, нарушении резьбовых соединений.
Перечисленные дефекты могут быть одиночными либо мно-
жественными, располагающимися в определенном интервале эк-
сплуатационной колонны.
Единичное смятение колонны исправляют с помощью специального
инструмента — справочных 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.
Исправление смятия колонны начинают с использования справочных
долот, спускаемых на колонне бурильных труб и вращаемых ротором с
частотой до 80 мин
-1
. Если в процессе исправления 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
не удалось реализовать.
Наиболее прогрессивно применение устройства Дорн для изолирования
дефектов в стенке колонны (трещины, свиши, образовавшиеся в
274
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. 4.30, а);
б) устанавливают его напротив поврежденного участка (при
использовании Дорна с опорой на колонну устройство сажают на якорь)
(рис. 4.30, б);
в) вводят головку в пластырь (рис. 4.30, в) и деформируют его до
состояния, исключающего смещения относительно эксплуатационной
колонны под действием осевого усилия головки;
г) за счет приложения усилия, создаваемого талевой системой,
протягивают головку через внутреннее отверстие в пластыре (если
использовался Дорн с опорой на колонну, предварительно отключают
якорь) (рис. 4.30, г, д);
д) поднимают устройство на поверхность (рис. 4.30, 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.
Недостатками этих устройств можно считать малую длину
поверхностей, снимающих отпечаток и неполное перекрытие внутренней
полости обсадной трубы по периметру.
ВНИИКРнефть разработал гидравлические печати типа ПГ разового
действия. Они позволяют снять отпечатки дефектов в эксплуатационных
колоннах диаметром 146 и 168 мм в условиях среды, содержащей нефть и
химические реагенты, а также при температуре до 90 °С. Принцип работы
печати типа ПГ основан на прижатии пластичной поверхности
расширяющегося резинового баллона к дефектному участку трубы.
Баллон расширяется под давлением жидкости, закачиваемой с устья
скважины. Конструкция печати многосекционная. Она состоит из нижней
и верхней зажимных головок, соединительной перфорированной трубы,
резинового баллона, канала для перетоков между резиновым элементом и
поврежденной колонной. Печать снабжена нижним клапаном для
заполнения устройства жидкостью и верхним клапаном для сбрасывания
ее.
Гидравлическая печать на насосно-компрессорных или бурильных
трубах спускается к месту повреждения колонны. При этом жидкость,
находящаяся в скважине, через нижний клапан заполняет устройство и
колонну труб. В течение 5—15 мин с устья скважины в перфорированной
трубе создается давление 1—3 МПа, благодаря чему резиновый баллон,
расширяясь, прижимается к поврежденному участку обсадной колонны и
275
снимает отпечатки. Затем под давлением сбрасывает верхний клапан и
давление уменьшается, после чего печать поднимают на поверхность.
Для оценки степени износа стенок обсадных колонн необходимо иметь
информацию о размерах выработки. С целью получения таких данных на
практике применяют восьмирычажные каверномеры, измеряющие
внутренние размеры колонны в восьми точках. Недостаток устройств
этого типа — их невысокая точность в случаях, когда внутренняя полость
обсадных труб покрыта затвердевшей коркой раствора. Разработанный
СевКавНИПИнефть электромагнитный профилограф типа ЭПОК
устраняет эти недостатки. Он позволяет обследовать обсадные колонны
диаметрами 168—351 мм. Анализ результатов измерений износа
обсадных колонн показывает высокую эффективность применения
приспособлений типа ЭПОК.
Рис. 4.30. Схема работы устройства типа «Дорн» с опорой на колонну:
а-устройство в транспортном положении; б-положение пластыря и опорного
устройства-якоря относительно поврежденного участка обсадной колонны; в -
положение дорнирующей головки в момент сцепления пластыря с колонной в
начальный период дорнирования; г-положение в момент протяжки устройства с
отключенным опорным
устройством-якорем; д-процесс дорнирования (расширения)
протягиванием устройства талевой системой; е- транспортировка на поверхность
276