КЛИН-ОТКЛОНИТЕЛЬ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может использоваться при бурении, для фиксации в стволе скважины клина-отклонителя предназначенного для отклонения скважины в необходимом направлении.
Известен клин-отклонитель для забуривания боковых стволов из скважины по патенту РФ на изобретение №2429335. Изобретение относится к бурению скважин, а именно к забуриванию боковых стволов из ранее пробуренных скважин. Обеспечивает безаварийную доставку клина-отклонителя в интервал скважины, гарантированное срабатывание якоря, надежную защиту от загрязнения, позволяет передавать большие крутящие моменты. Клин-отклонитель состоит из клина с продольным каналом. Посадочный инструмент выполнен в виде полой штанги, проходящей через продольный канал клина, и соединен с переходником. Раздуваемый якорь соединен с переходником снизу и оснащен башмаком, который соединен технологической трубой с переходником. Раздуваемый якорь выполнен в виде продольно-гофрированной трубы с цилиндрическими концами. Конец штанги вставлен в центральный канал переходника с возможностью только продольного перемещения и фиксации срезными штифтами и шариками, размещенными соответственно в верхних и нижних рядах радиальных отверстий штанги, при этом в полой штанге с возможностью перемещения вниз размещена полая втулка, зафиксированная срезным элементом, герметично перекрывающая ряды радиальных отверстий, взаимодействующая с шариками и оснащенная снизу ниппелем с замковым элементом снаружи и сужением под бросовый с устья элемент изнутри, при этом башмак якоря оснащен снизу калибратором, а изнутри - седлом под ниппель втулки, которая выполнена с возможностью фиксации замковым элементом в седле башмака. Недостатком клина-отклонителя для забуривания боковых стволов из скважины является низкая надежность фиксации якоря в скважине.
Известен клин-отклонитель для забуривания боковых стволов из скважины по патенту РФ на изобретение №2390615. Изобретение относится к области бурения газонефтяных скважин, в частности к устройствам для бурения боковых стволов из скважины. Состоит из отклоняющего клина с продольным каналом, шарнирно соединенного снизу и подпружиненного наружу с переводником, который снизу оснащен расширяющимся пакером-якорем, посадочного инструмента в виде полого патрубка с верхней муфтой для соединения с бурильной колонной и левой резьбой снизу для соединения с переводником. Полый патрубок снизу оснащен стопором, а переводник - цилиндром с поршнем, зафиксированным разрушаемыми элементами в верхней части цилиндра с возможностью продольного перемещения относительно него. Полый патрубок выше продольного канала клина оснащен верхним и нижним упорами, между которыми размещено скользящее кольцо, оснащенное кожухом, выполненным в виде сектора полого стакана с днищем наверху. Недостатком клина-отклонителя для забуривания боковых стволов из скважины является недостаточная фиксация якоря в скважине.
Известен клин-отклонитель по патенту РФ на изобретение №2183248. Клин-отклонитель предназначен для обеспечения отклонения буримой скважины от заданного направления. Клин-отклонитель включает корпус, рабочая поверхность которого в поперечном сечении имеет форму продольного желоба, резьбу в хвостовой части корпуса для его связи с хвостовиком, осевой продольный канал в корпусе с выходом на рабочую поверхность и якорь. На расстоянии не менее чем половина длины клина-отклонителя от его хвостовой части, симметрично продольной плоскости клина-отклонителя, на его поверхности ниже продольного желоба выполнены две продольные лыски, которые в поперечном сечении представляют собой две пересекающиеся вне диаметра корпуса клина-отклонителя хорды, угол между которыми составляет 60°. Осевой канал в корпусе связан с упомянутыми лысками посредством радиальных отверстий, при этом резьба хвостовой части корпуса выполнена под углом к продольной оси клина-отклонителя. На резьбе закреплен хвостовик, в нижней части имеющий эксцентричное кольцо и резьбу для присоединения якоря, который вьшолнен в виде взрывного пакера. Такое выполнение клина-отклонителя позволяет упростить его конструкцию и одновременно повысить качество работы при отклонении ствола скважины в заданном направлении, а также при забуривании нового ствола из первоначальной скважины. Недостатком клина отклонителя является применение в качестве якоря взрывного пакера, который может вызвать радиальное смещение клина, что приведет к снижению точности его установки.
Известен клин-отклонитель по патенту РФ на полезную модель №22960. Клин-отклонитель, включающий корпус, рабочая поверхность которого в поперечном сечении имеет форму продольного желоба, выполненные в головной части корпуса отверстия для связи с спускаемым буровым инструментом, резьбу в хвостовой части корпуса для его связи с хвостовиком и осевой продольный канал в корпусе с выходом его на рабочую поверхность, отличающийся тем, что на расстоянии не менее чем половина длины клина-отклонителя от его хвостовой части, симметрично продольной плоскости клина-отклонителя, на его боковой поверхности ниже продольного желоба выполнены продольные лыски, которые в поперечном сечении представляют собой две пересекающиеся вне диаметра корпуса клина-отклонителя хорды, угол между которыми составляет 60°, при этом осевой канал в корпусе связан с упомянутыми лысками посредством радиальных отверстий, размещенных в зоне цементации, а резьба хвостовой части выполнена под углом к продольной оси клина-отклонителя. Недостатком клина-отклонителя является сложность конструкции.
Известно устройство для забуривания боковых стволов из скважины по патенту РФ на изобретение №2473768. Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных скважин. Включает отклоняющий клин с гидравлическим якорем, между которыми размещен переводник, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством срезного болта, подающую трубку для подачи жидкости, связывающую полость бурильных труб и полость режущего инструмента с полостью якоря. Между переводником и клином расположено подвижное соединение. В переводнике установлен узел фиксации отклоняющего клина, выполненный в виде фиксирующего приспособления и поршня со штоком, размещенных в гидроцилиндре. Срезной болт оснащен внутренней заглушенной полостью, заполненной взрывчатым веществом с взрывателем, а поршень узла фиксации снабжен элементом электрического питания и зафиксирован в транспортном положении замковым элементом, открывающимся при давлении, превышающем давление установки в скважине якоря. Один из выводов взрывателя соединен кабелем с одним из полюсов элемента питания, а другой - с контактом на внутренней поверхности гидроцилиндра узла фиксации. Второй полюс элемента питания соединен с подпружиненным контактом, расположенным на наружной поверхности поршня и выполненным с возможностью взаимодействия с контактом гидроцилиндра при перемещении поршня в гидроцилиндре в сторону клина. Недостатком устройства для забуривания боковых стволов является низкая точность фиксации якоря в скважине.
Известно отклоняющее устройство для забуривания боковых стволов из скважины по патенту РФ на изобретение №2472913. Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных и необсаженных скважин. Содержит отклоняющий клин, гидравлический якорь, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством отсоединительного устройства со срезным элементом. Срезной элемент оснащен двухступенчатой цилиндрической полостью, большая из которых оснащена кольцевой выборкой с фасками со стороны режущего инструмента. Режущий элемент снабжен цилиндром, сообщенным с полостью, а отсоединительное устройство выполнено в виде поршня, вставленного в цилиндр с возможностью ограниченного перемещения в сторону срезного элемента и зафиксированного в транспортном положении замковым механизмом, открывающимся при давлении, превышающем давление закрепления гидравлического якоря в стволе скважины. При этом поршень оснащен выступом, снаружи которого размещена подпружиненная от поршня обойма с шариками. Кольцевая проточка срезного элемента выполнена с возможностью взаимодействия с шариками в транспортном положении, а торец между ступенями цилиндрической полости - с обоймой при отсоединении, при этом между выступом поршня и внутренним торцом цилиндрической полости срезного элемента установлен пружинный толкатель. Недостатком отклоняющего устройства для забуривания боковых стволов из скважины является сложность конструкции и низкая надежность фиксации якоря в скважине.
Известен клиновой отклонитель для забуривания боковых стволов из скважины по патенту РФ на изобретение №2469172. Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта газонефтяных скважин, а именно к устройствам, предназначенным для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных и необсаженных скважин. Содержит отклоняющий клин с гидравлическим якорем, канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с рабочей полостью якоря, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством отсоединительного устройства со срезным болтом. Причем срезной болт оснащен кольцевым концентратором напряжения, расположенным ниже отклоняющей поверхности клина, и цилиндрическим сужением со стороны режущего инструмента, который снабжен цилиндром, сообщенным с полостью. Отсоединительное устройство выполнено в виде радиального поршня, вставленного в цилиндр с возможностью ограниченного перемещения в сторону срезного болта и зафиксированного в транспортном положении замковым механизмом, открывающимся при давлении, превышающем давление закрепления гидравлического якоря в стволе скважины. Недостатком клинового отклонителя для забуривания боковых стволов из скважины является сложность конструкции.
Известно устройство для забуривания боковых стволов из скважины по патенту РФ на изобретение №2469171. Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта газонефтяных скважин и предназначено для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных и необсаженных скважин. Устройство включает отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гидравлического якоря, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством отсоединительного устройства со срезным болтом, и канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с рабочей полостью якоря. При этом режущий инструмент оснащен цилиндром, а отсоединительное устройство выполнено в виде поршня, установленного в цилиндре и жестко соединенного со срезным болтом, который расположен перпендикулярно верхней отклоняющей поверхности клина и имеет кольцевые проточки. Одна из проточек расположена ниже поверхности клина, а другая в корпусе режущего инструмента. Причем поршень зафиксирован в транспортном положении стопором, рассчитанным на усилие отсоединения режущего инструмента от клина при давлении, превышающем давление закрепления гидравлического якоря в стволе скважины. Повышается надежность работы устройства в горизонтальных участках наклонно направленных и многозабойных скважин из-за отсоединения режущего инструмента от клина давлением жидкости и снижения вероятности аварийных ситуаций. Недостатком устройства для забуривания боковых стволов из скважины является сложность конструкции.
Известно устройство для забуривания боковых стволов из скважины по патенту РФ на изобретение №2366793. Изобретение относится к области бурения газонефтяных скважин, в частности к устройствам для зарезки и бурения боковых стволов из скважины. Устройство включает отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы, а также канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с полостью гофрированной трубы. Между клином и трубой размещен переводник. Узел фиксации отклоняющего клина установлен в переводнике. В гидроцилиндре размещены поршень со штоком. Полость гидроцилиндра сообщена с полостью гофрированной трубы. Верхняя часть штока выполнена в виде бокового среза и установлена с возможностью взаимодействия со скошенной плоскостью клина, между которыми размещено фиксирующее приспособление. При эксплуатации создают давление рабочей жидкости, которое через канал выправляет гофрированную трубу и одновременно перемещает поршень со штоком, который воздействует боковым срезом на скошенную плоскость клинового выступа и прижимает «голову» клина к стенке скважины. Недостатком устройства для забуривания боковых стволов из скважины является его низкая надежность.
Известно устройство для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины по патенту РФ на изобретение №2263196. Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении боковых стволов из скважины. Обеспечивает жесткую фиксацию отклоняющего клина в обсадной колонне скважины. Устройство включает отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы, один конец которой заглушен, между которыми размещен переводник, канал для подачи жидкости в полость гофрированной трубы, подвижное соединение между переводником и клином, режущий инструмент. Устройство содержит узел фиксации отклоняющего клина. Он установлен в переводнике и выполнен в виде поршня со штоком и фиксирующим приспособлением, размещенных в гидроцилиндре. Полость гидроцилиндра сообщена с полостью гофрированной трубы. Верхняя часть штока установлена с возможностью взаимодействия с нижней частью клина со стороны его направляющей плоскости. Канал для подачи жидкости выполнен в виде размещенного в отклоняющем клине гидропровода, связывающего полость бурильных труб и полость режущего инструмента, прикрепленного к верхней части отклоняющего клина посредством срезного болта, с полостью гофрированной трубы. Недостатком устройства для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины является его низкая надежность и сложность конструкции.
Известна компоновка для забуривания боковых стволов из обсаженных скважин по патенту РФ на изобретение №2291268. Устройство компоновки для забуривания боковых скважин относится к техническим средствам создания дополнительных стволов из имеющихся наклонных скважин. Техническим результатом является повышение надежности и снижение трудоемкости при эксплуатации. Для этого компоновка для забуривания боковых стволов из обсаженных скважин, спускаемая на колонне бурильных труб, содержащая клин-отклонитель, соединенный через переводник со стопорным якорем, который выполнен в виде продольно гофрированной трубы, средство азимутальной ориентации клина в стволе скважины, а также средства соединения перечисленных элементов в единое устройство, отличающаяся тем, что для подвода рабочей жидкости из колонны бурильных труб в полость трубы стопорного якоря компоновка снабжена гидропроводом, который связан с каналом бурильных труб через средство азимутальной ориентации клина-отклонителя, выполненное в виде клапанно-поршневого узла, передающего рабочее давление для стопорения якоря в скважине в положении заданной угловой ориентации установки клина-отклонителя, при этом гидропровод посредством телескопического подвижного уплотненного соединения сочленен с фрезерным устройством, связанным с клином-отклонителем с помощью срезного элемента. Недостатком компоновки для забуривания боковых стволов из обсаженных скважин является низкая надежность фиксации якоря.
Известен клин-отклонитель для забуривания боковых стволов из скважины по патенту РФ на полезную модель №119384 (прототип). Клин-отклонитель для забуривания боковых стволов из скважины, включает наклонную рабочую поверхность, которая в поперечном сечении имеет форму продольного желоба, отверстие, выполненное перпендикулярно оси на верхней части клина для соединения его срезаемым элементом с фрезой, предназначенной для прорезания окна в обсадной колонне, резьбовое отверстие для соединения с устройством крепления клина-отклонителя в обсадной колонне, выполненное на торце нижней части клина-отклонителя концентрично наружному диаметру, причем на рабочую поверхность полосами нанесено покрытие из композиционного материала. На верхней части клина-отклонителя со стороны, обратной рабочей, нанесена насечка. Полосы покрытия нанесены V-образно и симметрично относительно центра. Полосы покрытия, нанесенные V-образно, направлены вниз острием. Полосы покрытия нанесены под углом к продольной оси. Полосы покрытия нанесены поперек рабочей поверхности. Полосы покрытия нанесены вдоль рабочей поверхности. Полосы покрытия пересекаются и образуют ромбы. В качестве композиционного материала используется вольфрамокобальтовый твердый сплав. Недостатком клина-отклонителя для забуривания боковых стволов из скважины является низкая надежность его фиксации в скважине.
Задачами создания полезной модели являются: повышение надежности фиксации якоря клина-отклонителя в обсадной колонне скважины, а также предотвращение активации якоря во время транспортировки.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что клин-отклонитель состоящий из клина с продольным направляющим желобом, в верхней части которого закреплена на винте оконная фреза, а нижняя часть клина соединена с корпусом якоря, отличающийся тем, что в корпусе якоря выполнено прямоугольное окно, в котором размещена выдвижная плашка, входящая выступом трапециевидной формы в паз фиксирующего клина, установленного внутри корпуса якоря, а паз фиксирующего клина повторяет форму выступа выдвижной плашки, причем фиксирующий клин выступает за габариты корпуса якоря на величину, не менее длины его рабочего хода и зафиксирован от осевого перемещения срезным штифтом клина. Фиксирующий клин дополнительно закреплен в корпусе якоря транспортировочными болтами. Рабочая поверхность выдвижной плашки выполнена с радиусом равным половине внутреннего диаметра обсадной колонны. Рабочая поверхность выдвижной плашки выполнена рифленой. Осевая нагрузка, при которой срезается винт крепления оконной фрезы больше осевой нагрузки среза штифта клина. Диаметр винта крепления оконной фрезы больше диаметра срезного штифта клина. Винт крепления оконной фрезы выполнен из стали с более высокими прочностными характеристиками, по сравнению со срезным штифтом клина.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении клина-отклонителя применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…2, где:
На фиг.1 приведен клин-отклонитель в сборе с оконной фрезой и якорем.
На фиг.2 приведен продольный разрез якоря клина-отклонителя.
На фиг.3 приведен вид на якорь клина-отклонителя со стороны выдвижной плашки.
На фиг.4 приведен разрез А-А, плашка входит выступом трапециевидной формы в паз фиксирующего клина.
Клин-отклонитель состоит из клина 1 с продольным направляющим желобом 2, в верхней части которого закреплена на винте 3 оконная фреза 4, а нижняя часть клина 1 соединена с корпусом якоря 5, отличающийся тем, что в корпусе якоря 5 выполнено прямоугольное окно 6, в котором размещена выдвижная плашка 7, входящая выступом 8 трапециевидной формы в паз 9, фиксирующего клина 10, установленного внутри корпуса якоря 5, а паз 9 фиксирующего клина 10 повторяет форму выступа 8 выдвижной плашки 7, причем фиксирующий клин 10, выступает за габариты корпуса якоря 5 на величину, не менее длины его рабочего хода и зафиксирован от осевого перемещения срезным штифтом клина 11. Фиксирующий клин 10 дополнительно закреплен в корпусе якоря 5 транспортировочными болтами 12. Рабочая поверхность 13 выдвижной плашки 7, выполнена с радиусом "R", равным половине внутреннего диаметра обсадной колонны. Рабочая поверхность 13 выдвижной плашки 7 выполнена рифленой. Осевая нагрузка, при которой срезается винт 3 крепления оконной фрезы 4, больше осевой нагрузки среза штифта клина 11. Диаметр винта 3 крепления оконной фрезы 4 больше диаметра срезного штифта клина 11. Винт 3 крепления оконной фрезы выполнен из стали с более высокими прочностными характеристиками, по сравнению со срезным штифтом клина 11.
Клин-отклонитель работает следующим образом. В скважине на глубине зарезки второго ствола устанавливается цементный мост. Перед спуском клина-отклонителя в скважину отворачиваются транспортировочные болты 12. Клин-отклонитель за резьбу оконной фрезы, крепится к забойному двигателю, соединенному с бурильной колонной и спускается в скважину. С помощью телеметрической системы контроля положения бурового инструмента в скважине, клин отклонитель ориентируется по азимуту. Буровая колонна разгружается на цементный мост. Фиксирующий клин 10 срезает штифт клина 11 и перемещает выдвижную плашку 7, входящую выступом 8 трапециевидной формы в паз 9, фиксирующего клина 10, установленного внутри корпуса якоря 5, перпендикулярно продольной оси клина-отклонителя. Выдвижная плашка 7 рифленой рабочей поверхностью 13, врезается в обсадную колонну и фиксирует клин-отклонитель от радиального перемещения. Осевая нагрузка от разгрузки буровой колонны продолжает увеличиваться, винт 3 разрушается. Включается промывка, оконная фреза 4 начинает вращаться и продольным желобом 2 клина 1 направляется в необходимую сторону для прорезки окна в обсадной колонне.
Применение полезной модели позволило:
Обеспечить забуривание боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных и необсаженных скважин.
Повысить надежность фиксации якоря в скважине.
Повысить точность установки клина-отклонителя.
Предотвратить активацию якоря во время транспортировки.
Снизить время установки клина-отклонителя.