Процес відновлення герметичності експлуатаційної колони свердловин

Реферат: Спосіб відновлення герметичності експлуатаційної колони свердловин включає встановлення металевих конструкційних вставок із профільних труб в експлуатаційну колону свердловини в місці її негерметичності холодним вальцюванням. Для надійного ущільнення при знакозмінних навантаженнях вальцювання виконують до стану плинності металу, з якого виконана металева конструкційна вставка, та доведення стану внутрішньої поверхні металевої конструкційної вставки до ковкого. Ущільнення між металевою конструкційною вставкою та експлуатаційною колоною свердловини виконують полімерним складом у вигляді гідрогелю на основі фосфату титану, яким формують захисний антикорозійний шар та полімеризують під час холодного вальцювання. Гідрогель містить гідрат тетрахлориду титану, тринатрію фосфат, етилсилікат, хлористий кальцій, амінакрилат та воду. UA 100447 C2 (12) UA 100447 C2 UA 100447 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до нафтогазової промисловості, а саме до процесів відновлення герметичності експлуатаційної колони свердловин на газ, нафту та воду. Відомий винахід "Триступенева дорнувальна головка". Винахід належить до техніки підземного ремонту свердловин, а саме до способів і пристроїв для розширення поздовжньо гофрованих металевих пластирів для відновлення герметичності обсадних колон нафтових, водних і газових свердловин. Дорнувальна головка складається з корпусу, конуса-пуансона, плаваючих секторів, розташованих на самоущільнювальній манжеті. Між конусом-пуансоном і плаваючими секторами на корпусі за допомогою з'єднання "ластівчин хвіст" рухомо в осьовому напрямку розміщують підпружинені конусні плашки. Пази розташовують між конусними плашками, які зміщені на 1/2 їх ширини щодо пазів, розташованих між плаваючими секторами. Дорнувальну головку забезпечують змінними обмежувачами конусних плашок. При створенні надлишкового гідравлічного тиску в системі пластир попередньо розширюють конусом-пуансоном, потім конусними плашками як проміжно і остаточно - плаваючими секторами. Підвищується якість сполучення пластиру з обсадної колоною і надійність у роботі пристрою при експлуатації дорнувальної голівки [див. патент РФ № 2154148, МПК Е21В29/10, публ. 10.06.2000]. Як показали експлуатаційні випробування, це технічне рішення ненадійне при експлуатації. Відомий також "Пристрій для встановлення пластирів в обсадній трубі" [див. патент РФ № 2154149, МПК Е21В29/00, опубл. 10.08.2000]. Винахід належить до техніки підземного ремонту свердловин, до пристроїв для встановлення гофрованих металевих пластирів для відновлення герметичності обсадних труб нафтових, водних і газових свердловин. Пристрій складається з циркуляційного клапана, рухомого силового штовхача, що складається з циліндра, поршня і порожнистого штока. На сердечнику з цанговими упорами розміщують пластир між дорнувальною головкою і упором. Нижній упор виконують у вигляді конуса з пазами, в яких на шарнірах з пружними пелюстками розташовують упорні пластини пластиру. У робочому стані пластини займають положення перпендикулярно твірним пластиру, контактуючи одним кінцем з його нижнім торцем, а іншим зі сходами пазів конусного упора. При створенні надлишкового тиску в системі здійснюється цикл продавлювання дорнувальної головки через пластир. Цикли повторюються до виходу головки з пластиру. Широковідоме технічне рішення "Вальцювання для розвальцьовування пристроїв з профільних труб" [див. патент РФ № 2064357, МПК Е21В29/00, публ. 27.07.1996]. Винахід використовується для розвальцьовування пристроїв з профільних труб (перекривачів, підвісок хвостовиків, фільтрів тощо), що встановлюють у свердловині. Пристрій вальцювання містить корпус з центральним каналом, у нижній частині якого встановлено штуцер. У стінці каналу виконують поглиблення, в яких за допомогою опор встановлюють три вальцювальних елементи (BE). Причому опори двох BE встановлюють поглибленнях каналу нерухомо, а опора BE - з можливістю радіального висунення з поглиблення. Рухливу опору виконують у вигляді двох ексцентричних відносно один одного циліндрів (Ц). Причому Ц із великим діаметром ущільнений відносно стінки корпусу, а Ц з меншим діаметром виступає в центральний канал (К) і має канали, що сполучають центральний канал з гідравлічною камерою, утвореною стінками поглиблення і торцевими поверхнями Ц рухомої опори. Таке конструктивне виконання вальцювання забезпечує задачу - підвищення якості та надійності встановлення пристроїв з профільних труб, а також підвищення працездатності самого вальцювання і можливість розширення діапазону робочого діаметра. Загальним недоліком цих технічних є слабка щільність з'єднання зовнішньої стінки металевої конструкційної вставки, виготовленої із профільної труби з внутрішньою стінкою експлуатаційної колони свердловини, необхідність збільшення товщини стінки металевої конструкційної вставки для досягнення протидії великим тискам, послаблення структури внутрішньої металевої поверхні металевої конструкційної вставки впливом формоутворюючого інструменту при її встановленні в експлуатаційну колону свердловини. Найближчим за технічною суттю до процесу, що заявляється, є технічне рішення за патентом № 2064357, який полягає у застосуванні вальцювального пристрою з двох жорстко встановлених та одного висувного елементів. Недоліком даного процесу є слабка щільність з'єднання зовнішньої стінки металевої конструкційної вставки виготовленої із профільної труби з внутрішньою стінкою експлуатаційної колони свердловини, неможливість відновлення герметичності експлуатаційної колони свердловини при ізоляції її негерметичностей із наявним високим зовнішнім пластовим тиском. Це технічне рішення вибрано як прототип. 1 UA 100447 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Задачею винаходу є створення процесу відновлення герметичності експлуатаційної колони свердловин на газ, нафту та воду шляхом встановленням металевих конструкційних вставок із профільної труби і введення нових технологічних операцій, який дозволить виконувати надійне ущільнення з'єднання металевої конструкційної вставки з експлуатаційною колоною свердловини при знакозмінних навантаженнях. Поставлена технічна задача вирішується за допомогою запропонованого способу шляхом встановлення металевих конструкційних вставок із профільних труб в експлуатаційну колону свердловини в місці її негерметичності холодним вальцюванням. Цей спосіб відрізняється від відомих тим, що вальцювання виконують до стану плинності металу, з якого виконана металева конструкційна вставка, та доведення стану внутрішньої поверхні металевої конструкційної вставки до ковкого, а ущільнення між металевою конструкційною вставкою та експлуатаційною колоною свердловини виконують полімерним складом у вигляді гідрогелю на основі фосфату титану, яким формують захисний антикорозійний шар та полімеризують під час холодного вальцювання, при наступних співвідношеннях компонентів, мас. %: гідрат тетрахлориду титану 15÷20 тринатрію фосфат 25÷27 етилсилікат 5÷10 хлористий кальцій 25÷27 амінакрилат 5÷7 вода решта. Спосіб пояснюється кресленнями На кресленнях наведено процес встановлення металевої конструкційної вставки із профільної труби в експлуатаційну колону свердловини в місці її негерметичності, де зазначено: фіг. 1 - визначений відновлюваний інтервал; фіг. 2 - встановлення компоновки вальцювального інструменту з профільною конструкційною вставкою у визначений відновлюваний інтервал; фіг. 3 - вальцювання; фіг. 4 - відновлена експлуатаційна колона свердловини. На фіг. 1-4 також зазначено: 1 - стінка експлуатаційної колони; 2 - перфораційні отвори (пориви, негерметичності) в стінці експлуатаційної колони; 3 - конструкційна вставка; 4 - колона бурових труб; 5 - компонування вальцювального пристрою; 6 - початок роботи по відновленню порушеного інтервалу експлуатаційної колони; 7 - відновлена вставкою з профільної труби експлуатаційна колона. На фіг. 5 наведено фрагмент експлуатаційної колони після встановлення конструкційної вставки холодним вальцюванням з ущільненням полімерним складом. Утворена структура після полімеризації має високі показники пружності, що дозволяє їй виконувати надійне ущільнення з'єднання металевої конструкційної вставки з експлуатаційною колоною свердловини при знакозмінних навантаженнях, які виникають в процесі вальцювання та подальшої експлуатації свердловини. Запропонований склад абсолютно індиферентний до пластової води будь-якого складу. Слід відмітити, що за рахунок високого вмісту фосфатів на фоні соляної кислоти, склад є інгібуючим для сталевих конструкцій свердловинного обладнання - соляна кислота знімає оксидну плівку та на підготовану поверхню імплементуються фосфатні іони, формуючи захисний антикорозійний шар. Остаточна полімеризація ущільнення відбувається під час вальцювання під дією тиску та температури в полі контакту з'єднуючих вальцюванням конструкцій, після чого ущільнення набуває властивостей неорганічного полімеру, схожого за механічними властивостями на загальновідомі формальдегідні смоли. Приклад встановлення металевої конструкційної вставки в експлуатаційну колону свердловини показано на фіг. 5, де наведено отримане в результаті застосування даного способу в експлуатаційній колоні свердловини діаметром 168 мм з'єднання. 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 Спосіб відновлення герметичності експлуатаційної колони свердловин шляхом встановлення металевих конструкційних вставок із профільних труб в експлуатаційну колону свердловини в місці її негерметичності холодним вальцюванням, який відрізняється тим, що вальцювання виконують до стану плинності металу, з якого виконана металева конструкційна вставка, та доведення стану внутрішньої поверхні металевої конструкційної вставки до ковкого, а ущільнення між металевою конструкційною вставкою та експлуатаційною колоною свердловини виконують полімерним складом у вигляді гідрогелю на основі фосфату титану, яким формують 2 UA 100447 C2 захисний антикорозійний шар та полімеризують під час холодного вальцювання, при наступних співвідношеннях компонентів, мас. %: гідрат тетрахлориду титану 15÷20 тринатрію фосфат 25÷27 етилсилікат 5÷10 хлористий кальцій 25÷27 амінакрилат 5÷7 вода решта. 3 UA 100447 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4