способ соединения водозащитной колонны труб с устьевой головкой подводной скважины

Формула изобретения

Способ соединения водозащитной колонны труб с устьевой головкой подводной скважины, включающий спуск водозащитной колонны до вхождения ее нижнего конца в верхний конец устьевой головки и герметизацию соединения с обеспечением возможности его обратной расстыковки, отличающийся тем, что первую трубу водозащитной колонны перед ее спуском профилируют с образованием продольных гофр, а после окончания спуска водозащитной колонны в ней создают гидравлическое давление, которым спрофилированную трубу расширяют до прижатия ее стенки к стенке верхнего конца устьевой головки и частичного выправления ее гофр, а затем развальцовывают с помощью развальцевателя до плотного прижатия ее стенки к стенке верхнего конца устьевой головки и окончательного выравнивания ее внутреннего диаметра до диаметра, равного внутреннему диаметру основной части устьевой головки, причем конец устьевой головки на длине сопряжения ее с профильной трубой изготавливают с внутренним диаметром, равным наружному диаметру водозащитной колонны, а длину этого конца определяют с учетом страгивающих усилий, необходимых для расстыковки соединения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено, в частности, для соединения водозащитной колонны труб с устьевой головкой при бурении скважин с надводных платформ.

Известен способ соединения водозащитной колонны труб с устьевой головкой подводной скважины с помощью соединительного устройства, включающий спуск колонны до вхождения ее нижнего конца в устьевую головку и герметизацию соединения с обеспечением возможности его последующей расстыковки [1].

Недостатком известного способа является низкая надежность осуществления соединения и разъединения водозащитной колонны с устьевой головкой из-за сложности конструкции применяемого для этого устройства, имеющего несколько телескопически движущихся деталей и гидравлически управляемых с платформы силовых цилиндров.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ соединения водозащитной колонны с устьевой головкой подводной скважины с помощью безопасного замка, включающий также спуск водозащитной колонны до вхождения ее нижнего конца в устьевую головку и герметизацию соединения с возможностью его раcстыковки при необходимости [2].

Недостатком этого способа является также низкая надежность его осуществления из-за сложности выполнения операций по стыковке и расстыковке водозащитной колонны с устьевой головкой, в частности: совмещения муфтовых ключей [2] с геликоидальными пазами сердечника, идентичного по функции устьевой головке, и зацепления с ним, а также обратного извлечения этих ключей из указанных пазов с помощью канатов вследствие их заклинивания.

Цель изобретения - повышение надежности способа за счет обеспечения возможности использования более конструктивно простых средств, исключающих заклинивание фиксирующих элементов и управление ими с надводных платформ.

Указанная цель достигается тем, что в описываемом способе, включающем спуск водозащитной колонны до вхождения ее нижнего конца в верхний конец устьевой головки и герметизацию соединения с обеспечением возможности его обратной расстыковки, согласно изобретению первую трубу водозащитной колонны перед ее спуском профилируют с образованием продольных гофр, а после окончания спуска водозащитной колонны в ней создают гидравлического давление, которым спрофилированную трубу расширяют до прижатия ее стенки к стенке верхнего конца устьевой головки и частичного выправления ее гофр, а затем развальцовывают с помощью развальцевателя до плотного прижатия ее стенки к стенке верхнего конца устьевой головки и окончательного выравнивания ее диаметра до диаметра, равного внутреннему диаметру основной части устьевой головки, при этом конец устьевой головки на длине сопряжения ее с профильной трубой изготавливают с внутренним диаметром, равным наружному диаметру водозащитной колонны, а длину этого конца определяют с учетом страгивающих усилий, необходимых для расстыковки соединения.

При проведении патентного поиска не обнаружены способы соединения водозащитных колонн с устьевым оборудованием подводных скважин с указанной выше совокупностью признаков. Следовательно, данное техническое решение соответствует критерию патентоспособности - "новизна", а промышленная применимость его очевидна.

Известно использование профильных труб в качестве перекрывателей зон осложнения бурения в скважинах (см., например, патент РФ N 907220, 1982 г.).

В предложенном способе профильная труба выполняет функцию безопасного замка при соединении водозащитной колонны с устьевой головкой подводной скважины и разъединении их, т.е. выполняется иную функцию по сравнению с техническим решением по патенту 907220. Следовательно, данное изобретение соответствует и третьему критерию патентоспособности - наличие изобретательского уровня.

На фиг. 1 показана схема осуществления способа - позиционное расположение водозащитной колонны и конца устьевой головки перед их соединением; на фиг. 2 - вид соединения водозащитной колонны с устьевой головкой после выполнения всех операций по осуществлению способа.

Способ осуществляют следующим образом. Перед спуском водозащитной колонны 1 (фиг. 1) ее первую по ходу спуска трубу 2 профилируют известным способом с помощью протяжного механизма и устройства для профилирования (на чертежах не показаны), оставляя концы цилиндрическими и осаженными до диаметра описанной окружности профильной части трубы. В результате профилирования трубы 2 образуются две профильные гофры (складки) 3 с выпуклостями 4 и впадинами 5. Затем на цилиндрических концах трубы 2 нарезают резьбы 6 и 7, служащие для соединения с последующей трубой колонны 1 и с башмаком 8 из легкоразбуриваемого материала, имеющим проходной канал 9, перекрытый шаровым клапаном 10, и выступы 11 - для вывинчивания башмака 8 из резьбы 7 трубы 2. Во впадины 5 гофр 3 трубы 2 закладывают герметик 12, например мастику ЛТ-1 и т. п.

Конец 13 устьевой головки 14, предназначенный для сопряжения с профильной трубой 2, на длине сопряжения выполняют с внутренним диаметром, равным наружному диаметру водозащитной колонны 1, чтобы обеспечить равнопроходной внутренний диаметр водозащитной колонны 1 с внутренним диаметром основной части устьевой головки 14 после их соединения, а длину конца 13 определяют с учетом страгивающих усилий, которые необходимо приложить, чтобы обеспечить расстыковку соединения профильной трубы 2 с устьевой головкой 14, например, во время шторма или по окончании работ.

Подготовленную указанным способом трубу 2 свинчивают со следующей трубой водозащитной колонны 1 и таким образом осуществляют спуск всей колонны 1 до упора нижнего конца профильной трубы 2 в выступ 15 устьевой головки 14, после чего спуск колонны 1 прекращают. При этом в процессе спуска колонны 1 клапан 10 под действием давления окружающей колонну 1 воды открывается, и вода через проходной канал 9 в башмаке 8 заполняет внутреннюю полость колонны 1.

Затем закачкой жидкости внутрь колонны 1 создают в ней давление, под действием которого спрофилированная часть трубы 2 радиально расширяется до прижатия ее стенки к стенке конца 13 устьевой головки 14 (фиг. 2).

Далее в колонну 1 на бурильных трубах спускают развальцеватель (не показан) с выдвижными вальцующими элементами и вращением колонны бурильных труб развальцовывают профильную трубу 2 до плотного прижатия ее стенки к стенке конца 13 устьевой головки 14. При этом гофры (складки) 3 полностью выправляются, а герметик 12, распространяясь по поверхности трубы 2, дополнительно герметизирует соединение.

По достижении развальцевателем башмака 8 он своими выступами зацепляется за его выступы 11 и вывинчивает башмак 8 из резьбы 7 профильной трубы 2, в результате чего он падает в скважину, и при дальнейшем бурении ее разбуривается. Натяжением водозащитной колонны 1 проверяют надежность соединения ее с устьевой головкой 14, и при необходимости развальцовывание повторяют.

При необходимости расстыковки соединения, с помощью буровой лебедки (не показано) создают расчетное натяжение на водозащитную колонну 1, в результате чего ее профильная труба 2 извлекается из конца 13 устьевой головки 14, и водозащитную колонну 1 поднимают.

При необходимости повторного спуска водозащитной колонны к ней присоединяют новую профильную трубу 2 и работы по соединению ее с устьевой головкой 14 повторяют согласно описанной технологии.

Использование данного способа позволяет отказаться от применения конструктивно и эксплуатационно сложных устройств, требующих управления ими с надводных платформ, благодаря чему стало возможным осуществлять соединение водозащитных колонн с устьевыми головками более простыми и надежными в работе средствами.