6.4.11. Перспективы дальнейшего совершенствования средств и технологии ремонта обсадных колонн пластырями и расширение области их применения

Важнейшие факторы ускорения научно-техни­ческого прогресса как главного рычага повышения эффектив­ности производства — сокращение трудоемкости, снижение материалоемкости, энергоемкости и упрощение производствен­но-технологических процессов, другими словами, применение интенсивной технологии производства.

Использование при ремонте обсадных колонн гофрирован­ных стальных пластырей является прогрессивной технологией в сравнении с существующими в отечественной практике ме­тодами ремонта скважин (повторное цементирование, замена колонны, спуск хвостовика и др.). Это позволяет исключить потребность в тампонажных цементах, снизить металлоемкость, упростить технологический процесс, сократить трудоемкость и время ремонта, увеличить межремонтный период (время эф­фекта). Кроме того, значительно улучшается охрана окружаю­щей среды в результате исключения тампонажных работ и промывок скважин, которые применялись при разбуривании остающегося цементного раствора в обсадной колонне.

Тем не менее внедрение существующей технологии и средств установки пластырей не решает всех существующих проблем ремонта обсадных колонн.

Так, устройство для спуска и установки пластырей на де­фект обсадных колонн ДОРН-1 очень громоздко, металлоемко, неудобно в обслуживании, кроме того, не исключена взаимо­зависимость осевых и радиальных нагрузок при установке пла­стыря на первом этапе.

Совершенствование основной операции технологического процесса — транспортировки пластыря на дефект — направ­лено на достижение следующих целей:

простоты конструкции и эксплуатации устройства для транс­портировки и установки пластыря;

возможности установки пластырей в глубоких скважинах;

снижение металлоемкости и трудоемкости при изготовле­нии устройства;

простоты и эффективности установки пластыря.

К наиболее эффективным методам герметизации обсадных колонн в перспективе можно отнести установку пластыря на дефект обсадной колонны с постоянным его упором; после за­качки тампонажного материала через дефект колонны при од­ной спуско-подъемной операции; за счет гидравлического дав­ления непосредственно на внутреннюю его поверхность; мето­дом набухания материала, расширяющего пластырь при не­посредственном контакте с его внутренней поверхностью, а также использование пластыря, изготовленного из материала, обладающего эффектом «памяти формы».

Конструкция и принцип действия устройств для реализа­ции указанных методов рассматриваются ниже.

Установка пластыря на дефект обсадных колонн с постоянным его упором

При герметизации обсадных колонн стальны­ми пластырями в скважинах на глубине 2500 м возникает ряд проблем:

необходимость применения труб с повышенной прочнос­тью, что требует дополнительных материальных затрат;

отсутствие возможности в устройствах типа ДОРН-1 и ДОРН-2 повышать давление в процессе протяжки лорнирую­щей головки через пластырь, вследствие чего не исключается сдвиг его по колонне и герметизация обсадной колонны не достигается; кроме того, при заклинивании дорнирующей го­ловки в пластыре требуется проведение дополнительных ра­бот по ликвидации аварии, и устройство (дорнирующая голов­ка) приходит в непригодное состояние.

Указанные проблемы решены в устройстве типа ДОРН-3, которое имеет принципиальное отличие от ДОРН-1 и ДОРН-2: в нем установка стального пластыря производится по схеме «сверху вниз» в глубоких скважинах. Это отличие позволяет:

исключить попадание металлических предметов и твердых частиц между обсадной колонной и пластырем в процессе его установки и, следовательно, повысить коэффициент успешно­сти ремонта;

устанавливать пластыри без осевой (растягивающей) нагруз­ки на инструмент (насосно-компрессорные или бурильные тру­бы);

использовать пластыри предпочтительно с нулевым и отри­цательным периметром, что также повышает коэффициент успешности ремонта;

не применять левые резьбы и аварийные отвороты в уст­ройствах;

оставлять в скважине в случае аварийной ситуации только срезные штифты и упорные полушайбы;

работать с минимально необходимым избыточным давле­нием жидкости в системе, а значит, и с минимальной радиаль­ной нагрузкой на дорнирующую головку при проходах ее в пластыре, что обеспечивает благоприятные условия ремонта скважин с длительным периодом эксплуатации и значитель­ной коррозией обсадных колонн;

ликвидировать незначительное смятие обсадной колонны в местах посадки устройства (инструмента); в этом случае необ­ходимо работать только дорнирующеи головкой без пластыря.

Данное устройство целесообразно применять для ремонта скважин с дефектами на глубине 1000 м и более, так как при этом используется частично вес инструмента (НКТ) для осадки его вниз при расширении нижнего участка пластыря.

Принцип работы устройства

После спуска устройства (рис. 6.30) в сборе с пластырем 13 на бурильных или насосно-компрессорных трубах 2 в скважи­ну на заданную глубину в системе создается избыточное дав­ление. Жидкость под давлением поступает в силовой толка­тель 4 и через отверстия 8 штока б создает усилия на поршни 7, приводя в движение цилиндры 5, соединенные с подвижной гидравлической дорнирующеи головкой 10.

Запрессовка гофрированного пластыря 13 к внутренней стенке обсадной трубы 9 для перекрытия дефекта 1 осуществ­ляется при продавливании дорнирующеи головки 10 через пла­стырь силовым толкателем 4. При этом предварительное рас­ширение пластыря обеспечивается конусным пуансоном 21, а окончательное — до полного контакта с обсадной трубой — калибрующими секторами 20, Причем заход на отрезке 1_} ка­либрующих секторов 20 дорнирующеи головки 10 осуществля­ется без давления в головке за счет изоляции напорного отвер­стия 22.

После захода секторов 20 в пластырь 13 жидкость под дав­лением автоматически поступает через напорные отверстия 22 и 19 на самоуплотняющуюся эластичную диафрагму 18, что обеспечивает радиальное расширение секторов 20.

Заданное избыточное давление жидкости на калибрующие секторы при продавливании дорнирующеи головки по штанге 15 на отрезке 1₂ ее хода поддерживается благодаря промежуточной напорной камере 17, которая при перемещении на штан­ге 15 соединяется с каналом жидкости через отверстие 22.

По окончании первого прохода дорнирующей головкой рабочего хода (L= l₁ + 1₂) снимают гидравлическое давление в системе и осаждают (заряжают) силовой гидротолкатель 4 пу­тем спуска НКТ на величину хода головки, отрезок которого соответствует ходу головки, находящейся под давлением. Оче­редной цанговый упор 12 в это время выходит из пластыря и, контактируя с его торцом, выполняет роль упора. Затем по­вторно создают гидравлическое давление в системе и повторя­ют под давлением процесс продвижения дорнирующей голов­ки в пластыре.

Циклы продвижения дорнирующей головки через пластырь повторяют до выхода головки из пластыря.

Устройство позволяет осуществлять повторные проходы (калибровку) дорнирующей головкой через установленный пластырь при расчетном гидравлическом давлении в системе за счет общего веса спускаемых труб и устройства сверху вниз или дополнительной расчетной осевой нагрузки на крюк при подъеме устройства снизу вверх.

Заполнение жидкостью труб при спуске и слив ее при подъе­ме осуществляются через циркуляционный клапан 3.

Для предотвращения преждевременного расширения плас­тыря в процессе спуска в скважину в дорнирующей головке устройства предусмотрен стопорный срезной штифт.

С целью беспрепятственного извлечения на поверхность устройства в осложнившихся условиях в момент установки пластыря упоры 14 снабжены левыми отворотами.