КЛИН-ОТКЛОНИТЕЛЬ ДЛЯ ЗАБУРИВАНИЯ ИЗ СКВАЖИНЫ БОКОВЫХ СТВОЛОВ

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 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 выполнен 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 является низкая надежность.
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 низкий ресурс работы.
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 повреждение крепежного отверстия в момент среза срезного элемента
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 отклоняющего устройства для забуривания боковых стволов из скважины является повреждение крепежного отверстия в верхней части клина в момент среза срезного элемента.
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 повреждение крепежного отверстия в верхней части клина в момент среза срезного элемента.
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.
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 повреждение крепежного отверстия в верхней части клина в момент среза срезного элемента.
Задачами создания полезной модели являются: повышение ресурса работы клина-отклонителя, а также предотвращение повреждения крепежного отверстия клина в момент среза срезного элемента.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что клин-отклонитель для забуривания из скважины боковых стволов, включает клин с наклонной рабочей поверхностью, которая в поперечном сечении имеет форму продольного желоба, крепежное 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 концентрично наружному диаметру, крепежное отверстие выполнено с заплечником в который упираются выступающие края защитной втулки, внутреннее отверстие которой выполнено с кольцевым выступом, в который упирается срезной элемент, выполненный в виде винта. Срезной элемент выполнен с внутренним шестигранником под ключ. На боковой поверхности срезного элемента выполнена кольцевая канавка. Защитная втулка со стороны установки срезного элемента не выступает за габариты клина. Защитная втулка установлена с зазором между наружными диаметрами защитной втулки и внутренними диаметрами крепежного отверстия. Механические характеристики материала защитной втулки выше чем механические характеристики материала 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 для забуривания из скважины боковых стволов применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…5, где:
На фиг. 1 приведен клин-отклонитель в сборе с оконной фрезой и якорем.
На фиг. 2 приведен клин-отклонитель.
На фиг. 3 приведен продольный разрез клина-отклонителя.
На фиг. 4 приведен поперечный разрез Б-Б,
На фиг. 5 приведен увеличенный местный вид А на котором показаны крепежное отверстие, защитная втулка и срезной элемент, фреза для прорезания окна в обсадной колонне не показана.
Клин-отклонитель для забуривания из скважины боковых стволов, состоит из клина 1 с наклонной рабочей поверхностью 2, которая в поперечном сечении имеет форму продольного желоба 3, крепежное отверстие 4, выполненное перпендикулярно оси на верхней части клина для соединения его срезаемым элементом 5 с фрезой 6 предназначенной для прорезания окна в обсадной колонне (на фигурах не показаны), резьбовое отверстие 7 для соединения с устройством крепления клина-отклонителя в обсадной колонне 8, выполненное на торце 9 нижней части клина 1 концентрично наружному диаметру, крепежное отверстие 4 выполнено с заплечником 10 в который упираются выступающие края 11 защитной втулки 12, внутреннее отверстие которой выполнено с кольцевым выступом 13, в который упирается срезной элемент 5, выполненный в виде винта. Срезной элемент 5 выполнен с внутренним шестигранником под ключ 14. На боковой поверхности срезного элемента 5 выполнена кольцевая канавка 15. Защитная втулка 12 со стороны установки срезного элемента 5 не выступает за габариты клина. 1 Защитная втулка 12 установлена с зазором между наружными диаметрами защитной втулки 12 и внутренними диаметрами крепежного отверстия 4. Механические характеристики материала защитной втулки 12 выше чем механические характеристики материала клина 1.
Клин-отклонитель для забуривания из скважины боковых стволов, работает следующим образом. В скважине на глубине зарезки второго ствола устанавливается цементный мост. Клин-отклонитель за резьбу 16 оконной фрезы 6, 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. Устройство крепления клина-отклонителя в обсадной колонне 8 фиксирует клин-отклонитель в скважине, от радиального перемещения. Осевая нагрузка от разгрузки буровой колонны продолжает увеличиваться, срезной элемент 5 разрушается по кольцевой канавке 15. При разрушении срезной элемент 5 взаимодействует с защитной втулкой 12, которая предохраняет края крепежного отверстия 4 клина 1 от деформации. Включается промывка, фреза 6 начинает вращаться и продольным желобом 3 клина 1 направляется в необходимую сторону для прорезки окна в обсадной колонне.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить забуривание боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных и необсаженных скважин.
2. Повысить надежность клина-отклонителя.
3. предотвратить повреждение крепежного отверстия клина.
4. Повысить ресурс работы клина-отклонителя.