Устройство для герметизации устья скважины при бурении обсадными трубами
Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для герметизации устья скважины при возникновении газоводопроявлений в процессе бурения обсадными трубами. Целью изобретения является возможность осуществления постоянной герметизации затрубного пространства бурильной колонны, а также гарантированного отвода потока бурового раствора в случаях возникновения выбросов, на всем протяжении процесса бурения обсадными трубами. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для герметизации устья скважины при бурении обсадными трубами, состоящем из корпуса и расположенного в нем герметизирующего элемента, последний имеет возможность вращаться в корпусе вокруг своей оси с обеспечением постоянного надежного уплотнения наружной поверхности бурильной обсадной колонны при ее вращении, а также при выполнении спускоподъемных операций. Устройство состоит из полого цилиндрического, в форме фланцевой катушки, корпуса 1, в котором между шайбой 2 и гайкой 3 расположен герметизатор элемент 4, охватывающий своими верхним и нижним буртами разъемную втулку 5, размещенную между распорными втулками 6 и 7. За счет имеющихся зазоров между наружной поверхностью и внутренними поверхностями деталей корпуса он имеет возможность вращаться вокруг своей оси внутри корпуса. Бурты герметизатора армированы: верхний - втулкой 10, нижний - втулкой 11. В корпусе 1 и разъемной втулке 5 для подачи рабочей жидкости давлением Р от гидравлического пульта управления выполнены каналы 12, 13 и 14. Полость, находящаяся под давлением Р, загерметизирована от внешней среды уплотнительными кольцами 15 и 16.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для герметизации устья скважины при возникновении газоводопроявлений в процессе бурения обсадными трубами.
Технология бурения скважин обсадными трубами, разработанная и внедренная компанией «Weatherford», в настоящее время находит все более широкое применение в РФ. Данная технологии значительно сокращает время строительства скважин по сравнению с традиционным способом бурения (1), а также позволяет осуществить бурение под кондуктор без применения компоновки бурильного инструмента.
Характерными особенностями бурения приповерхностных пород (под кондуктор или первую техническую колонну) являются:
- большой диаметр ствола скважины;
- слабая сцементированность осадочных пород и, соответственно, высокие значения пористости и проницаемости коллекторов в сочетании с низким градиентом гидроразрыва пород;
- возможность присутствия залежей приповерхностного газа, залегающего в виде гидратов под морским дном или образовавшегося в результате предыдущих выбросов и межколонных перетоков в виде эффекта «заряженных песков».
Выбросы приповерхностного газа весьма внезапны и интенсивны, и этим опасны, но, обычно, кратковременны. С целью герметизации затрубного пространства и отвода потока бурового раствора во время выброса, возникшего при бурении на малых глубинах, на устье скважины монтируют универсальный превентор с большим проходом и малым рабочим давлением, используемый в качестве дивертора (от divert - отклонять, отводить). При этом используются универсальные превенторы ведущих мировых производителей (2), характеризующихся высокой стоимостью, сложностью монтажа, из-за значительных размеров и весов, что в некоторой степени ограничивает их широкое применение.
В процессе бурения дивертор постоянно открыт, и, в случае внезапного выброса, от обслуживающего персонала требуется скоротечная реакция на выполнение операции закрытия превентора подачей давления от гидравлического пульта управления; в противном случае возможны непредвиденные осложнения, как правило связанные с выбросом и возгоранием газовой смеси с воздухом.
В процессе герметизации устья бурящейся скважины часто требуется производить вращение и расхаживание бурильной колонны, а также спускоподъемные операции с целью предотвращения прихвата и прилипания бурильного инструмента к стенке скважины. Универсальные превенторы для этих действий не предусмотрены и для выполнения этих операций необходимо применение вращающихся превенторов (3, стр.86,87), или вращающихся головок, однако таких превенторов для герметизации труб большого диаметра не существует.
Целью изобретения является возможность осуществления постоянной герметизации затрубного пространства бурильной колонны, а также гарантированного отвода потока бурового раствора в случаях возникновения выбросов, на всем протяжении процесса бурения обсадными трубами.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для герметизации устья скважины при бурении обсадными трубами, состоящем из корпуса и расположенного в нем герметизирующего элемента, последний имеет возможность вращаться в корпусе вокруг своей оси с обеспечением постоянного надежного уплотнения наружной поверхности бурильной обсадной колонны при ее вращении, а также при выполнении спускоподъемных операций.
Конструкция устройства приведена на фиг.1; на фиг.2 - положение герметизирующего элемента при прохождение через него обсадной трубы бурильной колонны; на фиг.3 - положение герметизирующего элемента при прохождении через него муфтового соединения обсадных труб бурильной колонны.
Устройство (фиг.1) состоит из полого цилиндрического, в форме фланцевой катушки, корпуса 1, в котором между шайбой 2 и гайкой 3 расположен герметизирующий элемент (далее по тексту - герметизатор) 4, охватывающий своими верхним и нижним буртами разъемную втулку 5, размещенную между распорными втулками 6 и 7. Внутренний диаметр герметизатора D выполнен равным наружному диаметру муфты 8 обсадной бурильной колонны 9, проходящей через герметизатор. За счет имеющихся зазоров между его наружной поверхностью и внутренними поверхностями деталей корпуса он имеет возможность вращаться вокруг своей оси внутри корпуса. Бурты герметизатора армированы: верхний - втулкой 10, нижний - втулкой 11. В корпусе 1 и разъемной втулке 5 для подачи рабочей жидкости давлением Р от гидравлического пульта управления (далее по тексту - ГУП) выполнены каналы 12, 13 и 14. Полость, находящаяся под давлением Р, загерметизирована от внешней среды уплотнительными кольцами 15 и 16.
Устройство работает следующим образом (фиг.2)
Собранное устройство нижним своим фланцем монтируется на фланец 17 направления 18 скважины. Канал 12 корпуса 1 подсоединяют к ГУП (к линии управления запорной камерой универсального превентора). Регулирующим клапаном с поста бурильщика настраивается подаваемое к герметизатору давление Р рабочей жидкости на величину, обеспечивающую плотный охват внутренней поверхностью герметизатора наружной поверхности обсадной трубы бурильной колонны, герметизируя, тем самым, ее затрубное пространство в скважине.. В процессе бурения герметизатор вращается с бурильной колонной, не нарушая при этом герметичности.
При прохождении через герметизатор муфтового соединения 8 бурильной колонны (фиг.3) давление Р сбрасывается регулирующим клапаном на слив, облегчая, тем самым, прохождение муфты через герметизатор, после чего вновь настраивается на величину Р.
В случае начавшегося выброса поток бурового раствора через открытую задвижку 19 направляется в линию отвода, которую проводят выше линии выкида бурового раствора в желоб.
Источники информации
1. «Системы бурения обсадными трубами (DwCТМ) и хвостовиком (DwLТМ)», выписка из рекламного проспекта компании «Weatherford» (прилагается).
2. «Противовыбросовое оборудование», выписка из рекламного проспекта компании «Weatherford» (прилагается).
3. Г.М.Гульянц, «Справочное пособие по противовыбросовому оборудованию», Москва, Недра, 1983.
Устройство для герметизации устья скважины при бурении обсадными трубами, состоящее из корпуса и расположенного в нем герметизирующего элемента, отличающееся тем, что внутренний диаметр герметизирующего элемента выполнен равным наружному диаметру муфты обсадной бурильной колонны.
