ОТКЛОНИТЕЛЬ СКВАЖИННЫЙ

Полезная модель относится к буровому оборудованию, в частности к отклонителям скважинным извлекаемым, предназначенным для забуривания через обсадную колонну новых стволов из одной или более эксплуатационных колонн для направленного и горизонтального бурения, а также для правки искривленного ствола или обхода обломков.
Известен отклонитель для бурения многозабойных скважин, содержащий клин с проходным промывочным отверстием, хвостовик - опору и спускной узел, выполненный в виде резьбовой втулки из легкоразбуриваемого материала, которая установлена в промывочном отверстии отклонителя между клином и хвостовиком - опорой. (RU № 878894)
Недостатком этого технического решения являются жесткие ограничения на величину расхода рабочей жидкости, что осложняет работу с телеметрической системой. Кроме того, предусмотрена фиксация устройства путем его цементирования в скважине и требует последующего разбуривания, что усложняет и замедляет получение результата.
Наиболее близким к предложенному техническим решением является отклонитель скважинный, содержащий разделительный пакер, в торцевой Т-образный паз которого установлен толкатель механического якоря, закрепленного на этом толкателе, который соединен с желобом, имеющим вогнутую отклоняющую поверхность и состоящим из желоба-корпуса и желоба-наконечника, на конце последнего закреплен режущий инструмент, причем разделительный пакер состоит из штока с внутренним каналом и установленного на нем цилиндра, навинченного на шток с образованием полости, в которой последовательно расположены поршень и толкатель поршня, в котором установлены конусная втулка цанги, цанга и кольцо, фиксирующие толкатель поршня на штоке, в средней части которого между толкателем поршня и плашкодержателем установлена цилиндрическая втулка с надетой на нее манжетой пакера, а в пазах плашкодержателя установлены четыре плашки, выполненные с возможностью перемещения в пазах типа «ласточкин хвост», установленной на штоке конусной втулки, в полости которой расположен толкатель, одним концом соединенный при помощи штифта с гайкой, надетой на шток, а другим концом с переводником, установленным в соединенном с конусной втулкой корпусе и имеющим канал для подачи промывочной жидкости, механический якорь состоит из плашкодержателя, в канавке которого размещен защитный пакер, плашки, закрепленной винтом, срезным на вставке, установленной на плашкодержателе, и плашки, закрепленной винтами на плашкодержателе, а желоб соединен с якорем с помощью штифта и имеет наклонную поверхность для направления режущего инструмента. (RU №81755).
Недостатки данного технического решения:
1) Жесткие ограничения на величину расхода рабочей жидкости, что осложняет работу с телеметрической системой.
2) Необходимость переборки пакера после каждой спуско-подъемной операции для приведения пакера отклонителя в рабочее состояние. Невозможно заменить штифт срезной пакера, обеспечивающий возможность извлечения, без разборки всей конструкции.
3) Манжета пакера, герметизирующая колонну, расположена ниже плашек пакера. При таком расположении зона крепления плашек на направляющих поверхностях втулки конусной остается незащищенной от попадания продуктов фрезерования, что в свою очередь может привести к заклиниванию плашек и невозможности извлечения всей компоновки отклонителя.
Целью предлагаемого технического решения является создание устройства отклонителя, обеспечивающего возможность его применения совместно с телеметрической системой ориентирования клина, требующей для своей работы поддержания определенной величины расхода рабочей жидкости, упрощение процесса обслуживания компоновки и повышение работоспособности узлов изделия.
С этой целью предлагается отклонитель скважинный, содержащий пакер и отклонитель, корпус пакера выполнен составным с возможностью осевого вращения, пакер содержит гидроцилиндр, полость которого соединена трубопроводом с выходным отверстием бурильной колонны, манжету, установленную над фиксирующими плашками, установленными в плашкодержателе, срезные штифты фиксации кольца перемещения манжеты, подпружиненную конусную втулку, установленную по оси пакера с возможностью взаимодействия с фиксирующими плашками, шток поршня гидроцилиндра кинематически связан с упорным кольцом манжеты и конусной втулкой, в верхней части пакера установлен переводник, отклонитель содержит направляющий желоб, к верхнему концу которого прикреплен срезным винтом фрезер, нижний конец желоба прикреплен к механическому якорю, толкатель, нижний конец которого прикреплен к переводнику пакера, верхний конец толкателя установлен с возможностью взаимодействия с плашкой отклонителя, толкатель прикреплен к якорю срезным болтом, в толкателе выполнен паз, в механическом якоре установлен штифт крепления, проходящий через паз толкателя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых показан пример выполнения предлагаемого отклонителя.
Совокупность существенных признаков заявляемого отклонителя скважинного извлекаемого не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от рассмотренных аналогов. Поэтому заявитель считает, что заявляемый отклонитель скважинный соответствует критерию охраноспособности «новизна».
Заявляемое устройство изготовлено и испытано заявителем Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых показан пример реализации предлагаемого устройства. Необходимо отметить, что данный пример не охватывает все возможные варианты конструктивного выполнения, а предназначен только для доказательства возможности реализации предложения и соответствия его критерию охраноспособности «промышленная применимость».
На Фиг.1 показан общий вид отклонителя, на фиг.2 - вид А фиг 1, на фиг.3 - конструкция пакера, на фиг.4 - разрез Б-Б фиг 3, на фиг.5 - конструкция толкателя, на фиг.6 - конструкция механического якоря, на фиг.7 - разрез В-В фиг 6, на фиг.8 -конструкция желоба, на фиг.9 - крепление фрезера к отклонителю.
На фигурах обозначено:
Направляющий желоб 1, механический якорь 2, плашка 3 якоря, толкатель 4, пакер 5, трубки 6 и 7, образующие канал, штифт 8 срезной толкателя 4 и штифт 9 крепления механического якоря 2 к толкателю 4. На фигуре 1 показан также оконно-стартовый фрезер 10, крепление которого к отклонителю осуществляется срезным винтом 11. Пакер 5 содержит шток 12, цилиндр 13. На шток 12 навинчен переводник 14, со стопорным винтом 15 с шайбой 16 и герметизирующим кольцом 17. В переводнике 14 выполнены отверстия, в которых установлены пробка 18 и штуцер 19. В полости цилиндра 13 расположен толкатель 20 с поршнем 21. Рабочие поверхности поршня 21 оснащены уплотнительными кольцами 22 - 25, Толкатель 20 в рабочем положении на штоке 12 зафиксирован конусной втулкой 26 и цангой 27.
Нижний торец толкателя 20 упирается в торец кольца 28 ограничителя 29, надетого на шток 12. Соединение штока 12 и ограничителя 29 уплотнено двумя кольцами 30.
В полости между кольцом ограничителя 28 и ограничителем 29 находятся двадцать пять шариков 31. В транспортном положении кольцо 28 ограничителя 29 застопорено шестью штифтами 32 с винтами. Кольцо ограничителя 28 и ограничитель 29 зафиксированы двумя винтами 33 с шайбами 34.
На наружную поверхность ограничителя 29 надета манжета 35. Штифты 32 удерживают механизм деформации манжеты 35 в нерабочем положении до окончания процесса ориентирования клина с помощью телеметрической системы. Нижний торец манжеты 35 поджат верхним торцом конусной втулки 36, которая установлена на шток 12. Во втулку 36 ввинчен упор 37, надетый на шток 12. Упор 37 поджимает плашкодержатель 38, который удерживает пять плашек 39, установленных в его Т-образных пазах. Радиальное перемещение плашек 39 под действием осевой нагрузки обеспечивает конусная втулка 36, для присоединения которой на плашках 39 выполнены пазы типа «ласточкин хвост». Между плашкодержателем 38 и втулкой 36 установлена пружина 40. Нижний торец плашкодержателя 38 упирается в торцы кольца 41 стопора 42. Кольцо 41 стопора надето на стопор 42. В полости между кольцом стопора 41 и стопором 42 находятся двадцать пять шариков 31. Соединение стопора 42 с кольцом 41 стопора зафиксировано двумя винтами 43 с шайбами 44. Винтом 45 застопорен наконечник 46, который навинчен на нижний конец штока 12. В наконечнике 46 и стопоре 42 выполнены радиальные отверстия для установки штифта 47, обеспечивающего возможность извлечения отклонителя.
Механический якорь 2 содержит плашкодержатель 48, вставку 49, болт 50, плашки 3, 51, винт срезной 52 плашки 3 и винты 53 крепления плашки 51, плашка 3 установлена в Т-образном пазу плашкодержателя 48 с возможностью перемещения по наклонной плоскости, в транспортном положении плашка 3 закреплена винтом срезным 52.
Направляющий желоб 1 состоит из желоба-корпуса 54, желоба-наконечника 55, скрепленных штифтом 56 и винтами 57 и имеет расширяющуюся к фрезеру 10 коническую отклоняющую направляющую поверхность желоба 1, задающую направление и увеличивающую площадь опоры режущего инструмента.
Механический якорь 2 и направляющий желоб 1 соединены тремя винтами 58, соединение уплотнено втулкой 59 с резиновыми кольцами 60.
Толкатель 4 представляет собой пластину, в нижней части которой выполнены отверстия 61 для крепления толкателя 4 к переводнику 14 пакера 5, а верхняя часть имеет наклонный выступ 62, предназначенный для выдвижения плашки 3 из плашкодержателя 48 при установке механического якоря 2. В средней части толкателя 4 находятся отверстие 63 для установки штифта 8 срезного толкателя 4 и фигурное отверстие 64 для установки штифта 9, ограничивающего перемещение толкателя 4. Позицией 65 обозначено отверстие желоба-наконечника 55.
Устройство работает следующим образом
Спуск и посадка отклонителя производятся на колонне бурильных труб при помощи оконно-стартового фрезера 10.
При установке отклонитель опускают без вращения в колонну на заданную глубину, включают подачу рабочей жидкости во внутреннюю полость бурильной колонны и создают давление, обеспечивающее расход рабочей жидкости, необходимый для установки пакера 5.
При повышении расхода промывочной жидкости в трубках 6, 7 до величины срабатывания пакера 5 жидкость поступает в полость цилиндра 13 пакера 5.
В полости цилиндра 13 пакера 5 создается избыточное давление, благодаря чему поршень 21 с толкателем 20 начинают движение вниз, торец толкателя 20 упирается в торец кольца 28 ограничителя 29. Кольцо 28 ограничителя 29 движется в сторону манжеты 35, срезая при этом шесть штифтов 32 и перемещая ограничитель 29, который деформирует (распирает) манжету 35 и ее наружный диаметр увеличивается. Манжета 35 фиксируется, выбирая зазор между пакером 5 и обсадной колонной (не показана), перекрывая и герметизируя скважину.
Конусная втулка 36 при сжатии пружины 40 перемещает плашки 39 до их максимального раскрытия с расклиниванием между обсадной колонной и конусной втулкой 36.
Этим заканчивается установка пакера 5.
Затем снимаются ограничения на величину расхода рабочей жидкости и ориентируют отклонитель вращением относительно собственной оси.
После завершения процесса ориентирования отклонителя осевым нагружением отклонителя срезают срезной штифт 8 толкателя 4 и происходит выдвижение плашки 3 механического якоря 2 толкателем 4. При этом механический якорь 2 отклоняется и прижимает желоб 1 к стенке обсадной колонны. Этим заканчивается установка механического якоря 2.
При дальнейшем увеличении осевой нагрузки на оконно-стартовый фрезер 10 происходит срез винта 11 срезного крепления фрезера 10, фрезер 10 начинает движение вниз.
Далее происходит зарезка бокового окна в обсадной колонне.
Извлечение устройства производят с помощью специального крюка ловильного (не изображен). Для этого крюк ориентируют таким образом, чтобы выступ крюка находился напротив лицевой части желоба 1. Затем крюк заводят в отверстие 65 желоба-наконечника 55 и производят захват отклонителя. Далее при достижении нагрузки, необходимой для извлечения отклонителя, происходит срез штифта 47 и за счет натяжения обсадной колонны происходит удар наконечника 46 по нижнему торцу упора 37, жестко связанного с конусной втулкой 36, что приводит к выбиванию конусной втулки 36 и освобождению плашек 39 из заклинивания. Перемещение штока 12 вверх обеспечивает возвращение манжеты 35 в исходное положение. При движении всей конструкции вверх плашка 3 механического якоря 2 также уходит в транспортное положение. Таким образом, не остается препятствий для свободного извлечения отклонителя.
Для повторного применения отклонителя в конструкцию вставляются новые срезные штифты.