Самоориентируемый извлекаемый клин-отклонитель многократной активации

Полезная модель относится к области бурения, текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно используется для повторного входа технологического инструмента в боковой ствол многоствольной скважины в процессе ее эксплуатации или капитального ремонта.
Известен клин-отклонитель для повторного входа в боковой ствол многоствольной скважины, включающий корпус с направляющей поверхностью сверху, спускаемый на колонне труб, и исполнительный элемент, способный перемещаться в корпусе между транспортным положением и положением фиксации и имеющий поверхность на верхнем конце для зацепления с препятствиями, встречающимися в обсадной колонне. При этом направляющая поверхность корпуса выполнена с возможностью взаимодействия с бурильным инструментом после установки корпуса в обсадной колонне. Корпус снабжен снаружи уплотнительными элементами, выполненными с возможностью взаимодействия с обсадной колонной в положении фиксации, а внутри - сообщенными между собой диаметральной и наклонной камерами, которые сообщены также с колонной труб через канал и спускной инструмент. Диаметральная камера снабжена герметично вставленным, подпружиненным в сторону направляющей поверхности фиксатором с наклонной поверхностью сверху со стороны направляющей поверхности, выполненным с возможностью выдвижения уплотнительных элементов, которые оборудованы эластичной манжетой, до герметизации внутреннего пространства обсадной колонны при создании давления в камерах и выдвижения исполнительного элемента в положение фиксации, а наклонная от оси корпуса камера, направленная в сторону направляющей поверхности, снабжена радиальным каналом. Исполнительный элемент герметично вставлен в наклонную камеру в транспортном положении заподлицо с корпусом, перекрывая изнутри радиальный канал, зафиксирован в транспортном положении замковым механизмом и выполнен с возможностью выдвижения при создании давления в этой камере с открытием радиального канала и зацепления своей поверхностью за нижний край предварительно вскрытого в обсадной колонне окна (патент №2672080, МПК Е21В 7/08 от 09.11.2018 г.).
Недостатками данного устройства являются:
- отсутствует «якорящий» элемент - фиксация клина-отклонителя происходит только за счет исполнительного элемента, и в случае его слабого зацепления за кромку «окна» в обсадной колонне возможен проворот или смещение клина-отклонителя, что может привести к заклинке колонны бурильных труб или инструмента;
- вероятность преждевременного среза винта, фиксирующего инструмент к клину-отклонителю, вследствие отсутствия защиты винта от восприятия нагрузки при провороте компоновки и ориентации по «окну» в обсадной колонне;
- высокая вероятность не прохождения компоновки после установки клина-отклонителя, так как нет обязательной проработки «окна» после установки, а обеспечение полного совпадения желоба клина-отклонителя и ранее профрезерованного окна невозможно, ввиду наличия заусенцев на металлической кромке обсадной колонны и каверн в цементном камне;
- исполнительный элемент, зацепляющийся за обсадную колонну и фиксирующий клин-отклонитель, ограничивает прохождение в боковой ствол, вследствие чего окно становится не полноразмерным;
- сложность технологического процесса производства и сборки, отсутствие возможности перебрать инструмент в скважинных условиях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является самоориентируемый извлекаемый клин-отклонитель, включающий корпус, спускаемый на колонне труб с ловильным крюком, при этом корпус соединен посредством сварного или резьбового соединения с устройством для ориентирования, в котором установлены камера перепада давления с толкателем и гидравлическими каналами, гидравлические каналы подают жидкость на якорящий элемент, установленный через переводник, ловильный крюк, закрепленный с помощью фиксирующего пальца и стопора в устройстве для ориентирования состоит из верхней и нижней частей, соединенных между собой винтом, корпус оснащен пазом для крюка извлечения, к корпусу с помощью срезного винта и шпоночного паза прикреплен фрезер оконный с резьбовым соединением, фрезер оконный  сообщен с устройством для ориентирования и якорящим элементом гидравлической трубкой, обеспечивающей гидравлическую связь между ними (патент РФ №195113, МПК Е21В 7/08 оп. 15.01.2020 г.).
Недостатками устройства являются:
- наличие множества гидравлических каналов малого проходного сечения, увеличивающих вероятность нештатного срабатывания устройства и возникновения аварийных ситуаций;
- невозможность многократной активации и деактивации ловильного крюка, отсутствие элементов, способных вернуть ловильный крюк в транспортное положение, вследствие чего, в случае неверных данных о глубине расположения окна в обсадной колонне, нет возможности деактивировать ловильный крюк и повторить операцию самоориентации в необходимом интервале ствола скважины;
- отсутствие элементов, предотвращающих гидравлический удар после появления циркуляции через гидравлические каналы, во время полного открытия ловильного крюка, что может привести к преждевременной активации якорящего элемента.
Технический результат заключается в упрощении процесса ориентирования в ранее профрезерованном «окне» в обсадной колонне и снижении вероятности возникновения нештатных ситуаций, связанных с:
- преждевременной активацией устройства для ориентации и заякоривания;
- преждевременным извлечением клина отклонителя;
- не прохождением компоновки в «окно» в обсадной колонне.
Задачами предлагаемой полезной модели являются:
- создание полностью извлекаемого, без уменьшения проходного сечения основного ствола скважины, простой и надежной конструкции клина-отклонителя для повторного входа технологического инструмента в боковой ствол многоствольной скважины в процессе ее эксплуатации или капитального ремонта, позволяющего в процессе его установки определять местоположение окна в стенке обсадной колонны;
- упрощение операции ориентирования клина-отклонителя относительно существующего «окна» в обсадной колонне;
- исключение аварийных ситуаций, связанных с преждевременной активацией ориентирующего и якорящего устройств.
Решение задач осуществляют с помощью самоориентируемого извлекаемого клина-отклонителя многократной активации, включающего корпус, спускаемый на колонне труб, соединенный посредством сварного или резьбового соединения с устройством для ориентирования, в котором установлен толкатель и закреплен с помощью фиксирующего пальца ловильный крюк, верхняя часть которого выполнена из легкорасфрезеруемого материала, а нижняя - из легированной стали с высокой твердостью; якорящий элемент, установленный через промывочный переводник; корпус при этом оснащен пазом для крюка извлечения, к корпусу с помощью срезного винта и шпоночного паза прикреплен фрезер оконный, сообщенный с устройством для ориентирования и якорящим элементом гидравлической трубкой, обеспечивающей гидравлическую связь между ними, согласно изобретению, толкатель подпружинен пружиной и имеет гидравлический канал, а ловильный крюк снабжен пружинным возвратным механизмом. При этом диаметр проходного сечения гидравлического канала составляет 0,05-0,2 части от диаметра обсадной колонны.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид самоориентируемого извлекаемого клина-отклонителя многократной активации; на фиг 2. изображен разрез вида спереди устройства для ориентирования в ранее профрезерованном «окне» в обсадной колонне.
Самоориентируемый извлекаемый клин-отклонитель многократной активации состоит из корпуса клина-отклонителя 1, соединенного посредством сварного или резьбового соединения (на схеме не показано) с устройством для ориентирования 2 в ранее профрезерованном «окне», в котором установлен толкатель 3 с гидравлическим каналом 4 для подачи жидкости на якорящий элемент 5, подпружиненный пружиной 6, установленный через промывочный переводник 7 со срезной втулкой 8, зафиксированной срезным пальцем 9, и ловильный крюк 10, закрепленный с помощью фиксирующего пальца 11 и снабженный пружинным возвратным механизмом 12, состоящий из верхней части 13 из легкорасфрезеруемого материала и нижней части 14 из легированной стали с высокой твердостью, соединенных между собой винтом 15. Корпус клина-отклонителя 1 оснащен пазом 16 для крюка извлечения (на фиг. не показан). К корпусу клина-отклонителя прикреплен фрезер оконный 17 с резьбовым соединением 18 с помощью срезного винта 19 и шпоночного паза 20. Фрезер оконный 17 сообщен с устройством для ориентирования 2 и якорящим элементом 5 гидравлической трубкой 21, обеспечивающей гидравлическую связь между ними. Ловильный крюк 10 обеспечивает минимизацию момента сопротивления при провороте компоновки, надежное зацепление с обсадной колонной и предотвращает смещение клина-отклонителя до момента установки якорящего элемента 5. Так как верхняя часть ловильного крюка 13 выполнена из легкорасфрезеруемого материала, а нижняя 14 из легированной стали с высокой твердостью он позволяет добиться простоты фрезерования с одной стороны, и надежности фиксации с другой.
Устройство работает следующим образом.
Самоориентируемый извлекаемый клин-отклонитель многократной активации крепят к колонне бурильных труб (на схеме не показано) с помощью резьбового соединения 18 фрезера оконного 17. Фрезер оконный 17 присоединяют к корпусу клина-отклонителя 1 с помощью срезного винта 19 и шпоночного паза 20, предотвращающего передачу усилия на винт при вращении компоновки. После сборки компоновки на устье производят спуск до интервала нахождения окна, после чего осуществляют нагнетание давления во внутритрубном пространстве посредством подачи гидравлической жидкости, из-за чего выше промывочного переводника 7 создается перепад давления и возникает усилие, действующее на толкатель 3, который начинает выдвигать ловильный крюк 10. Начало выдвижения ловильного крюка 10 приводит к сжатию пружинного возвратного механизма 12. При выдвижении ловильного крюка 10 возможны два варианта его положения - вне окна и в окне в обсадной колонне, которое определяют с помощью свободного хождения инструмента компоновки. Для этого поднимают, а затем опускают инструмент на 0,5 м и отсутствие затяжек и подклинок - показатель того, что ловильный крюк 10 открылся и находится в окне в обсадной колонне.
В случае получения подклинок и затяжек инструмента при движении вверх и вниз прекращают подачу промывочной жидкости, после чего пружина 6 принимает исходное положение и возвращает толкатель 3, в тоже время как пружинный возвратный механизм 12 возвращает в исходное положение ловильный крюк 10. Затем проворачивают компоновку на 0,5 оборота, расхаживают инструмент, после чего вновь производят подачу промывочной жидкости и проверяют свободное хождение инструмента.
В случае попадания ловильного крюка 10 в «окно» в обсадной колонне производят спуск компоновки до прекращения движения и посадки в несколько тонн ниже собственного веса при ходе вниз. После прекращения движения компоновки сравнивают глубину нахождения ловильного крюка 10 со скважинными данными о профрезерованном окне. В случае если низ окна не совпадает с глубиной нахождения ловильного крюка 10, поднимают компоновку на 0,1-0,2 м, проворачивают компоновку и повторяют операцию спуска. После посадки компоновки и совпадения глубины нахождения ловильного крюка 10 со скважинными данными о профрезерованном окне, увеличивают расход промывочной жидкости для среза срезного пальца 9 и активации промывочного переводника 7. После активации промывочного переводника 7 повышают расход промывочной жидкости для активации якорящего элемента 5. После активации якорящего элемента 5 медленно разгружают инструмент для срезки срезного винта 19 фрезера оконного 17. В момент срезки индикатор веса показывает скачок веса. После среза компоновки производят операцию шаблонировки «окна» и сфрезеровывания ловильного крюка 10 компоновкой фрезеров, на которой спускался клин-отклонитель, благодаря чему обеспечивают получение полноразмерного «окна» в обсадной колонне.
После проведения всех необходимых операций в боковом стволе, производят извлечение самоориентируемого извлекаемого клина-отклонителя с помощью крюка извлечения (на схеме не показан), который зацепляют за паз 16, находящийся на корпусе 1 клина-отклонителя.
Таким образом, предложенная полезная модель решает следующие поставленные задачи:
- улучшение эксплуатационных характеристик;
- обеспечение надежной и точной ориентации клина-отклонителя относительно существующего «окна» в обсадной колонне;
- обеспечение возможности многократной активации и деактивации ловильного крюка в случае ошибочной попытки установки,
что гарантирует надежность конструкции и приводит к упрощению процесса ориентирования в ранее профрезерованном окне в обсадной колонне.