РАСШИРЯЕМЫЙ УЗЕЛ С ЗАКРУГЛЕННОЙ ГОЛОВКОЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ С ОТКЛОНИТЕЛЕМ СТВОЛА СКВАЖИНЫ
EXPANDABLE UNIT WITH ROUNDED HEAD TO USE WITH WELLBORE DEFLECTOR

Уровень техники
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к многоствольным скважинам, и, более конкретно, к расширяемому узлу с закругленной головкой (bullnose («бычий нос») assembly), выполненному с возможностью функционирования с отклонителем ствола скважины для обеспечения возможности проникновения в больше чем один боковой ствол скважины многоствольной скважины.
[0002] Углеводороды могут добываться через относительно сложные стволы скважин с горизонтальной проходкой подземного продуктивного пласта. Некоторые стволы скважин могут содержать один или большее количество боковых стволов скважин, проходящих под углом от материнского или основного ствола скважины. Такие скважины обычно называют многоствольными скважинами. В многоствольных скважинах могут устанавливаться различные устройства и скважинные инструменты с целью направления компоновок к конкретному боковому стволу скважины. Например, отклонитель представляет собой устройство, которое может располагаться в основном стволе скважины на ответвлении бокового ствола, выполненное с возможностью направления узла с закругленной головкой, спускаемого в скважину, в сторону бокового ствола скважины. В зависимости от различных параметров узла с закругленной головкой некоторые отклонители также позволяют узлу с закругленной головкой оставаться в основном стволе скважины и в иных случаях обходить ответвление без направления в боковой ствол скважины.
[0003] Безошибочное направление узла с закругленной головкой в основной ствол скважины или в боковой ствол скважины часто может быть затруднено. Например, безошибочный выбор между стволами скважин, как правило, требует, чтобы отклонитель и узел с закругленной головкой были правильно ориентированы внутри буровой скважины, а также требует способствующего воздействия известных сил гравитации. Кроме того, известные узлы с закругленной головкой обычно обеспечивают возможность только проникновения в боковой ствол скважины на соединении, на котором параметры конструкции отклонителя соответствуют параметрам конструкции узла с закругленной головкой. Для проникновения в еще один боковой ствол скважины на соединении, имеющем отклонитель другой конструкции, следует вернуть узел с закругленной головкой к поверхности и узел с закругленной головкой, имеющий параметры конструкции, соответствующие отклонителю с другой конструкцией. Этот процесс может занимать много времени и средств.
Краткое описание чертежей
[0004] Следующие чертежи включены для иллюстрации некоторых аспектов настоящего изобретения и не должны рассматриваться в качестве исчерпывающих вариантов реализации изобретения. Раскрываемый объект изобретения допускает значительные модификации, изменения, сочетания и эквиваленты по форме и функции без отклонения от объема настоящего изобретения.
[0005] На фиг. 1 изображена приведенная в качестве примера скважинная система, которая может включать один или большее количество принципов настоящего изобретения в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0006] На фиг. 2А-2С представлены изометрический вид, вид сверху и вид с торца соответственно отклонителя по фиг. 1 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0007] На фиг. 3А и 3В представлены изометрический вид и вид сбоку в поперечном разрезе соответственно приведенного в качестве примера узла с закругленной головкой в соответствии с одним или более вариантами реализации.
[0008] На фиг. 4 изображен узел с закругленной головкой по фиг. 3А-3В в приведенной в действие конфигурации в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0009] На фиг. 5А и 5В представлены вид с торца и вид в поперечном сечении соответственно узла с закругленной головкой по фиг. 3А-3В в стандартной конфигурации при ее взаимодействии с отклонителем по фиг. 1-2 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0010] На фиг. 6А и 6В представлены вид с торца и вид в поперечном сечении сбоку соответственно узла с закругленной головкой по фиг. 3А-3В в приведенной в действие конфигурации при ее взаимодействии с отклонителем по фиг. 1-2 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0011] На фиг. 7А и 7В представлены виды в поперечном сечении сбоку еще одного приведенного в качестве примера узла с закругленной головкой в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0012] На фиг. 8 изображена приведенная в качестве примера система многоствольной скважины, которая позволяет реализовывать принципы настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
[0013] Настоящее изобретение в целом относится к многоствольным скважинам, и, более конкретно, к расширяемому узлу с закругленной головкой, выполненному с возможностью функционирования с отклонителем ствола скважины для обеспечения возможности проникновения в больше чем один боковой ствол скважины многоствольной скважины.
[0014] Раскрыт узел с закругленной головкой, выполненный с возможностью расширения своего диаметра при нахождении в скважине таким образом, чтобы обеспечивать возможность точного отклонения в основной ствол скважины или боковой ствол скважины посредством отклонителя. Отклонитель содержит первый канал, выполненный с сообщением с нижними участками основного ствола скважины, и второй канал, выполненный с сообщением с боковым стволом скважины. Если диаметр узла с закругленной головкой меньше диаметра первого канала, узел с закругленной головкой будет направлен в нижние участки основного ствола скважины. Альтернативно, если диаметр узла с закругленной головкой больше диаметра первого канала, узел с закругленной головкой будет направлен в боковой ствол скважины. Склонность к изменениям раскрытого узла с закругленной головкой обеспечивает возможность избирательного и повторного введения в любое количество эшелонированных многоствольных скважин, содержащих несколько соединений, каждое из которых оснащено отклонителем.
[0015] Со ссылкой на фиг. 1, изображена приведенная в качестве примера скважинная система 100, которая может включать один или большее количество принципов настоящего изобретения в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. Скважинная система 100 содержит основной ствол 102 и боковой ствол 104, отходящий от основного ствола 102 на соединении 106 в скважинной системе 100. Основной ствол 102 может являться стволом скважины, пробуренным от участка поверхности (не показано), а боковой ствол 104 может являться боковым или отклоненным стволом скважины, пробуренным под углом от основного ствола 102. Хотя основной ствол 102 изображен в вертикальной ориентации, основной ствол 102 может быть выполнен в общем с горизонтальной ориентацией или под любым углом между вертикалью и горизонталью без отклонения от объема изобретения.
[0016] В некоторых вариантах реализации основной ствол 102 может быть выровнен с колонной 108 обсадных труб или т.п., как показано. Боковой ствол 104 может также быть выровнен с колонной 108 обсадных труб. Однако в других вариантах реализации колонна 108 обсадных труб может отсутствовать в боковом стволе 104 таким образом, чтобы обеспечивать возможность образования бокового ствола 104 в качестве участка "необсаженной колонны", без отклонения от объема изобретения.
[0017] В некоторых вариантах реализации колонна 110 труб может проходить внутри основного ствола 102, а отклонитель 112 может быть расположен внутри части колонны 110 труб на соединении 106 или рядом с ним или другим способом образовывать выполненную цельно с ней часть. Колонна 110 труб может являться рабочей колонной, отходящей вниз внутри основного ствола 102 от участка поверхности, и может определять или другим способом образовывать окно 114 в ней таким образом, чтобы обеспечивать возможность выведения скважинных приборов или т.п. из колонны 110 труб в боковой ствол 104. В других вариантах реализации колонна 110 труб может отсутствовать, а вместо нее отклонитель 112 может быть расположен внутри колонны 108 обсадных труб без отклонения от объема изобретения.
[0018] Как более подробно описано далее, отклонитель 112 может быть использован для направления или ориентации другим способом узла с закругленной головкой (не показано) далее вниз и внутрь основного ствола 102 или в боковой ствол 104. Для осуществления этого отклонитель 112 может содержать первый канал 116а и второй канал 116b. Первый канал 116а может иметь заранее заданную ширину или диаметр 118. Любые узлы с закругленной головкой меньше заранее заданного диаметра 118 могут быть направлены в первый канал 116а и затем к нижним участкам основного ствола 102. Альтернативно, узлы с закругленной головкой, которые превышают заранее заданный диаметр 118, могут посредством скольжения взаимодействовать с наклонной поверхностью 120, образующей цельную часть или удлинение второго канала 116b и другим способом обеспечивающей ориентацию или направление узла с закругленной головкой в боковой ствол 104.
[0019] Со ссылкой на фиг. 2А-2С, а также со ссылкой на фиг. 1, представлены изометрический вид, вид сверху и вид с торца соответственно отклонителя 112 по фиг. 1 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. Отклонитель 112 может содержать корпус 202, образующий первый конец 204а и второй конец 204b. Первый конец 204а может быть расположен на верхнем конце (т.е. расположенном ближе к поверхности ствола скважины) основного ствола 102 (фиг. 1), а второй конец 204b может быть расположен на нижнем конце (т.е. ближе к забою ствола скважины) основного ствола 102. На фиг. 2С, например, представлен вид отклонителя 112, обращенного к первому концу 204а.
[0020] Как показано, отклонитель 112 может образовывать первый канал 116а и второй канал 116b, как в общем описано ранее. Отклонитель 112 может дополнительно образовывать или определять другим образом наклонную поверхность 120 (не показано на фиг. 2С), в общем отходящую от первого конца 204а ко второму каналу 116b и образующую или другим образом определяющую встроенную часть или ее участок. Как указано, первый канал 116а проходит через наклонную поверхность 120 и имеет заранее заданный диаметр 118, описанный ранее. Соответственно, любые узлы с закругленной головкой (не показано), диаметр которых меньше заранее заданного диаметра 118, могут быть направлены через наклонную поверхность 120 или другим образом в первый канал 116а и затем к нижним участкам основного ствола 102. Альтернативно, узлы с закругленной головкой, диаметр которых превышает заранее заданный диаметр 118, будут перемещены вверх по наклонной поверхности 120 и во второй канал 116b, который сообщается с боковым стволом 104.
[0021] Со ссылкой на фиг. 3А и 3В, а также со ссылкой на фиг. 1 и 2А-2С, представлены изометрический вид и вид сбоку в поперечном разрезе соответственно приведенного в качестве примера узла 300 с закругленной головкой в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. Узел 300 с закругленной головкой может представлять собой дальний конец бурового снаряда (не показан), такого как узел нижней части буровой колонны или т.п., который погружается вниз внутрь основного ствола 102 (фиг. 1). В некоторых вариантах реализации узел 300 с закругленной головкой погружают в скважину с помощью колонны гибких труб (не показано). Однако в других вариантах реализации спуск узла 300 с закругленной головкой в скважину может быть осуществлен с использованием других типов средств транспортировки, таких как бурильная труба, система технологических труб, но не ограничиваясь ими, или любое другое средство транспортировки, выполненное с возможностью нахождения под давлением текучих сред. В других вариантах реализациях средство транспортировки может являться кабелем, тросовой проволокой или электрическим кабелем, не отклоняясь от объема изобретения. Буровой снаряд может содержать различные скважинные инструменты и устройства, выполненные с возможностью осуществления или иным образом произведения различных операций в стволе скважины, после их точного расположения во внутрискважинной среде. Узел 300 с закругленной головкой может быть выполнен с возможностью точного направления буровой колонны вниз по стволу скважины так, чтобы она достигала своей цели назначения, например бокового ствола 104 по фиг. 1 или далее вниз внутри основного ствола 102.
[0022] Для этого узел 300 с закругленной головкой может содержать корпус 302 и наконечник с закругленной головкой 304 (bullnose («бычий нос») tip), соединенный с дальним концом корпуса 302. В некоторых вариантах реализации наконечник с закругленной головкой 304 может образовывать цельную часть корпуса 302 в качестве цельного продолжения. Как показано на чертеже, наконечник с закругленной головкой 304 может быть закруглен или иным образом изогнут или согнут в виде дуги таким образом, чтобы не содержать острых углов или углообразных кромок, которые могут зацепляться частями основного ствола 102 или отклонителем 112 (фиг. 1) в то время, когда она проходит по нему вниз.
[0023] Узел 300 с закругленной головкой изображен на фиг. 3А и 3В в стандартной конфигурации, в которой наконечник с закругленной головкой 304 имеет первый диаметр 306а. Первый диаметр 306а может быть меньше заранее заданного диаметра 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, при нахождении узла 300 с закругленной головкой в стандартной конфигурации он может быть выполнен с такими размерами, чтобы обеспечивать возможность прохождения в первый канал 116а и в нижние участки основного ствола 102. Альтернативно, как будет более подробно описано далее, узел 300 с закругленной головкой изображен на фиг. 4 в приведенной в действие конфигурации, в которой наконечник с закругленной головкой 304 имеет второй диаметр 306b. Второй диаметр 306b больше первого диаметра 306а, а также более заранее заданного диаметра 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, при нахождении узла 300 с закругленной головкой в приведенной в действие конфигурации, он может быть выполнен с такими размерами, чтобы обеспечивать его направление во второй канал 116b через наклонную поверхность 120 (фиг. 2А-2С) и затем в боковой ствол 104.
[0024] В некоторых вариантах реализации узел 300 с закругленной головкой может содержать поршень 308, расположенный с возможностью перемещения внутри камеры 310 поршня, определенной внутри наконечника с закругленной головкой 304. Поршень 308 может быть функционально присоединен к клиновидному элементу 312, расположенному вокруг корпуса 302, таким образом, чтобы перемещением поршня 308 соответственно перемещать клиновидный элемент 312. В изображенном варианте реализации один или большее количество соединительных штифтов 314 (показано два) может функционально присоединять поршень 308 к клиновидному элементу 312. Более конкретно, соединительные штифты 314 могут проходить между поршнем 308 и клиновидным элементом 312 через соответствующие продольные канавки 316, образованные в корпусе 302.
[0025] Однако в других вариантах реализации поршень 308 может быть функционально присоединен к клиновидному элементу 312 с использованием любого другого устройства или способа присоединения, известного специалистам в данной области техники. Например, по меньшей мере в одном варианте реализации поршень 308 и клиновидный элемент 312 могут быть функционально присоединены друг к другу с использованием магнитов (не показано). В таких вариантах реализации один магнит может быть установлен в одном из поршня 308 и клиновидного элемента 312, а другой соответствующий магнит может быть установлен в другом из поршня 308 и клиновидного элемента 312. Магнитное притяжение между двумя магнитами может перемещением одного обеспечивать соответствующее перемещение другого или другим способом приводить к нему.
[0026] Наконечник с закругленной головкой 304 может содержать рукав 318 и концевое кольцо 319, причем рукав 318 и концевое кольцо 319 могут образовывать часть наконечника с закругленной головкой 304, или другим образом могут быть охарактеризованы как часть, выполнена цельно с ней. Соответственно, наконечник с закругленной головкой 304, рукав 318 и концевое кольцо 319 могут совместно определять "наконечник с закругленной головкой". Как показано, рукав 318 в общем расположен между концевым кольцом 319 и наконечником 304 с закругленной головкой. Клиновидный элемент 312 может быть закреплен вокруг корпуса 302 между рукавом 318 и наконечником 304 с закругленной головкой. Более конкретно, клиновидный элемент 312 может быть расположен с возможностью перемещения внутри клиновидной камеры 320, определенной по меньшей мере частично между рукавом 318 и наконечником 304 с закругленной головкой и наружной поверхностью корпуса 302. При эксплуатации клиновидный элемент 312 может быть сконфигурирован для перемещения в осевом направлении внутри клиновидной камеры 320.
[0027] Узел 300 с закругленной головкой может дополнительно содержать катушку 322, намотанную вокруг наконечника с закругленной головкой 304. Более конкретно, катушка 322 может быть расположена внутри зазора 324, определенного между рукавом 318 и наконечником 304 с закругленной головкой, и другим образом быть расположенной на участке клиновидного элемента 312 или взаимодействовать с ним. Катушка 322 может, например, являться спиральной катушкой, намотанной вокруг наконечника с закругленной головкой 304 один или большее количество раз. Однако в других вариантах реализации катушка 322 может являться последовательностью пружинящих колец или т.п. В изображенных вариантах реализации показаны два витка или оборота катушки 322, однако следует понимать, что может быть использовано больше чем два витка (или один виток) без отклонения от объема изобретения. В стандартной конфигурации (фиг. 3А и 3В) катушка 322 в общем примыкает к наружной поверхности наконечника с закругленной головкой 304 таким образом, чтобы в общем также иметь первый диаметр 306а.
[0028] В некоторых вариантах реализации наружная радиальная поверхность 326а каждого витка катушки 322 может быть в общем плоской, как показано. Внутренняя радиальная поверхность 326b и осевые стороны 326 с каждого витка катушки 322 могут также в общем быть плоскими, как показано. Следует понимать, что в общем плоская форма катушки 322 и близкое осевое выравнивание рукава 318 и наконечника с закругленной головкой 304 относительно катушки 322 могут являться предпочтительными для предотвращения притока песка или отходов внутрь наконечника с закругленной головкой 304.
[0029] Со ссылкой Фиг. 4, а также со ссылкой на фиг. 3А-3В, показан узел 300 с закругленной головкой в приведенной в действие конфигурации в соответствии одним или большим количеством вариантов реализации. Для перемещения узла 300 с закругленной головкой от его стандартной конфигурации (фиг. 3А-3В) в его приведенную в действие конфигурацию (фиг. 4), клиновидный элемент 312 может быть приведен в действие таким образом, чтобы перемещать катушку 322 в радиальном направлении наружу ко второму диаметру 306b. В некоторых вариантах реализации это может быть осуществлено посредством приложения гидравлической текучей среды 328 от участка поверхности через средство транспортировки (т.е. колонну гибких труб, бурильную трубу, систему технологических труб и т.д.), присоединенное к узлу 300 с закругленной головкой, и от средства транспортировки внутрь узла 300 с закругленной головкой (т.е. внутрь корпуса 302). На узле 300 с закругленной головкой гидравлическая текучая среда 328 проникает в корпус 302 и воздействует на поршень 308 таким образом, чтобы перемещать поршень 308 в осевом направлении внутри камеры 310 поршня по направлению к дальнему концу наконечника с закругленной головкой 304 (т.е. направо на фиг. 3В и 4). Один или большее количество уплотняющих элементов 330 (показано два), таких как О-образные кольца и т.д., могут быть расположены между поршнем 308 и внутренней поверхностью камеры 310 поршня, обеспечивая герметичное взаимодействие на указанном участке.
[0030] При перемещении поршня 308 в осевом направлении внутри камеры 310 поршня, он взаимодействует с устройством 332 смещения, расположенным внутри камеры 310 поршня. В некоторых вариантах реализации устройство 332 смещения может являться спиральной пружиной или т.п. В других вариантах реализации устройство 332 смещения может являться последовательностью тарельчатых шайб, пневматическим амортизатором или т.п., без отклонения от объема изобретения. В некоторых вариантах реализации поршень 308 может определять полость 334, размещающую в себе, по меньшей мере, участок устройства 332 смещения. Кроме того, наконечник с закругленной головкой 304 может также определять или другим образом образовывать шток 336, отходящий в осевом направлении от дальнего конца наконечника с закругленной головкой 304 в направлении вверх по стволу скважины (т.е. слева на фиг. 3А и 3В). Шток 336 может также проходить по меньшей мере частично в полость 334. Шток 336 может по меньшей мере частично проходить в устройство 332 смещения для поддержания осевого выравнивания устройства 332 смещения относительно полости 334 во время эксплуатации. При перемещении поршня 308 в осевом направлении внутри камеры 310 поршня обеспечивается сжатие устройства 332 смещения и генерация им силы сжатия пружины.
[0031] Кроме того, при перемещении поршня 308 в осевом направлении внутри камеры 310 поршня обеспечивается соответствующее перемещение клиновидного элемента 312 в осевом направлении вследствие функционального присоединения последнего к нему. В изображенном варианте реализации при перемещении поршня 308 обеспечивается перемещение соединительных штифтов 314 в осевом направлении внутри соответствующих продольных канавок 316 и, таким образом, перемещение клиновидного элемента 312 в этом направлении. При продвижении клиновидного элемента 312 в осевом направлении внутри клиновидной камеры 320 обеспечивает взаимодействие клиновидного элемента 312 с катушкой 322 на конической поверхности 338, воздействующее на катушку 322 в радиальном направлении наружу ко второму диаметру 306b.
[0032] При необходимости возвращения узла 300 с закругленной головкой к его стандартной конфигурации, гидравлическое давление на узел 300 с закругленной головкой может быть освобождено. После освобождения гидравлического давления, сила сжатия пружины, накопленная в устройстве смещения 332, может толкать поршень 308 назад к его стандартному положению, таким образом обеспечивая соответственное перемещение клиновидного элемента 312 и обеспечивая возможность сжатия катушки 322 в радиальном направлении к положению, показанному на фиг. 3А-3В. В результате, наконечник с закругленной головкой 304 может быть эффективно возвращен к первому диаметру 306а. Следует понимать, что вариант реализации позволяет оператору скважины увеличивать общий диаметр наконечника с закругленной головкой 304 по требованию во время нахождения в скважине просто посредством приложения давления через средство транспортировки к узлу 300 с закругленной головкой.
[0033] Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что несколько других способов может также быть использовано для приведения клиновидного элемента 312 в действие и, таким образом, перемещения узла 300 с закругленной головкой между стандартной конфигурацией (фиг. 3А-3В) и приведенной в действие конфигурацией (фиг. 4). Например, хотя не показано в настоящем описании, настоящее изобретение содержит применение еще одного или большего количества приводных устройств для физического регулирования осевого положения клиновидного элемента 312 и, таким образом, перемещения катушки 322 ко второму диаметру 306b. Такие приводные устройства могут включать механические приводы, электромеханические приводы, гидравлические приводы, пневматические приводы, их сочетания и т.п., но не ограничиваются ими. Питание таких приводов может быть обеспечено скважинным блоком питания или т.п. или в противном случае от поверхности через кабель управления или электрический кабель. Приводное устройство (не показано) может быть функционально присоединено к поршню 308 или клиновидному элементу 312 и другим образом сконфигурировано для перемещения клиновидного элемента 312 в осевом направлении внутри клиновидной камеры 320 и, следовательно, толкания катушки 322 в радиальном направлении наружу.
[0034] В других вариантах реализации настоящее изобретение также содержит приведение в действие клиновидного элемента 312 путем использования потока текучей среды вокруг или через узел 300 с закругленной головкой. В таких вариантах реализации одно или большее количество отверстий (не показано) может быть определено через наконечник с закругленной головкой 304 таким образом, чтобы обеспечивать сообщение камеры 310 поршня по текучей среде с текучими средами за пределами узла 300 с закругленной головкой. Ограничивающий текучую среду насадок может быть расположен в одном или большем количестве отверстий таким образом, чтобы образовывать уменьшение давления по всему узлу 300 с закругленной головкой. Такое уменьшение давления может быть сконфигурировано для толкания поршня 308 по направлению к приведенной в действие конфигурации (фиг. 4) и соответствующего перемещения клиновидного элемента 312 в этом направлении. В других вариантах реализации гидростатическое давление может быть приложено ко всему узлу 300 с закругленной головкой для достижения этой цели.
[0035] Хотя узел 300 с закругленной головкой, описанный ранее, изображает наконечник с закругленной головкой 304 как выполненный с возможностью перемещения между первым и вторым диаметрами 306а, b, причем первый диаметр меньше заранее заданного диаметра 118, а второй диаметр больше заранее заданного диаметра, настоящее изобретение дополнительно содержит варианты реализации, в которых размеры первого и второго диаметров 306а, b обращены. Более конкретно, настоящее изобретение дополнительно содержит варианты реализации, в которых наконечник с закругленной головкой 404 в стандартной конфигурации может иметь диаметр, больший заранее заданного диаметра, и может иметь диаметр, меньший заранее заданного диаметра, в приведенной в действие конфигурации без отклонения от объема изобретения. Соответственно, приведение в действие узла 300 с закругленной головкой может включать уменьшение диаметра наконечника с закругленной головкой 304 без отклонения от объема изобретения.
[0036] Со ссылкой на фиг. 5А и 5В, а также со ссылкой на фиг. 1-4, представлены вид с торца и вид в поперечном сечении сбоку соответственно узла 300 с закругленной головкой в ее стандартной конфигурации при ее взаимодействии с отклонителем 112 по фиг. 1 и 2 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. В своей стандартной конфигурации, как указано ранее, наконечник с закругленной головкой 304 имеет первый диаметр 306а. Первый диаметр 306а может быть меньше заранее заданного диаметра 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, при нахождении узла 300 с закругленной головкой в стандартной конфигурации, он может быть выполнен с возможностью прохождения через коническую 120 поверхность и другим способом в первую камеру 116а, в которой он будет направлен в нижние участки основного ствола 102.
[0037] Со ссылкой на фиг. 6А и 6В, а также со ссылкой на фиг. 1-4, представлены вид с торца и вид в поперечном сечении сбоку соответственно узла 300 с закругленной головкой в его приведенной в действие конфигурации при ее взаимодействии с отклонителем 112 по фиг. 1 и 2 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. В приведенной в действие конфигурации было обеспечено толкание катушки 322 в радиальном направлении наружу и, таким образом, был эффективно увеличен диаметр наконечника с закругленной головкой 304 от первого диаметра 306а (фиг. 5А-5В) ко второму диаметру 306b. Второй диаметр 306b больше заранее заданного диаметра 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, после контакта с отклонителем 112 в приведенной в действие конфигурации, проникновение узла 300 с закругленной головкой в первый канал 116а исключено, однако обеспечивается его скользящее взаимодействие с конической поверхностью 120, которая отклоняет узел 300 с закругленной головкой во второй канал 116b, а затем в боковой ствол 104 (фиг. 1).
[0038] Со ссылкой на фиг. 7А и 7В представлены виды в поперечном сечении сбоку еще одной приведенного в качестве примера узла 700 с закругленной головкой в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. Узел 700 с закругленной головкой может в некоторых отношениях быть по существу аналогичным узлу 300 с закругленной головкой по фиг. 3А и 3В и, следовательно, может быть наилучшим образом понят со ссылкой на него, при этом одинаковое число представляет одинаковые элементы, подробное описание которых повторно не приводится. Аналогично узлу 300 с закругленной головкой, узел 700 с закругленной головкой может быть выполнен с возможностью точного направления буровой колонны или подобного вниз по стволу скважины так, чтобы он достигал своей цели назначения, например бокового ствола 104 по фиг. 1 или далее вниз внутри основного ствола 102. Кроме того, аналогично узлу 300 с закругленной головкой, узел 700 с закругленной головкой может быть выполнен с возможностью изменения своего диаметра для обеспечения возможности взаимодействия с отклонителем 112 и, таким образом, избирательного определения пути, следование по которому требуется (например, основной ствол 102 или боковой ствол 104).
[0039] Более конкретно, узел 700 с закругленной головкой изображен фиг. 7А в стандартной конфигурации, в которой наконечник с закругленной головкой 304 имеет первый диаметр 702а. Первый диаметр 702а может быть меньше заранее заданного диаметра 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, при нахождении узла 700 с закругленной головкой в стандартной конфигурации, он может быть выполнен с такими размерами, чтобы обеспечивать его прохождение через коническую поверхность 120 (фиг. 2А-2С) и другим способом в первый канал 116а, в котором он будет направлен в нижние участки основного ствола 102.
[0040] Альтернативно, узел 700 с закругленной головкой изображен фиг. 7В в приведенной в действие конфигурации, в которой наконечник с закругленной головкой 304 имеет второй диаметр 702b. Второй диаметр 702b больше первого диаметра 702а, а также более заранее заданного диаметра 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, после контакта с отклонителем 112 в приведенной в действие конфигурации проникновение узла 700 с закругленной головкой в первый канал 116а исключено, однако обеспечивается его скользящее взаимодействие с конической поверхностью 120 (фиг. 2А-2С), отклоняющей узел 700 с закругленной головкой во второй канал 116b и затем в боковой ствол 104 (фиг. 1).
[0041] Для перемещения между стандартной и приведенной в действие конфигурациями, узел 700 с закругленной головкой может содержать поршень 704, расположенный внутри камеры 706 поршня. Камера 706 поршня может быть определена внутри корпуса 708 зажимной цанги, присоединенного к наконечнику 304 с закругленной головкой, или другим способом образующим его часть. Корпус 708 зажимной цанги может определять множество проходящих в осевом направлении пальцев 710 (лучше всего показано на фиг. 7В), выполненных с возможностью деформации при воздействии на них в радиальном направлении наружу. Корпус 708 зажимной цанги дополнительно содержит радиальный выступ 712, определенный на внутренней поверхности корпуса 708 зажимной цанги и другим способом отходящий в радиальном направлении внутрь от каждого из проходящих в осевом направлении пальцев 710. Радиальный выступ 712 может быть выполнен с возможностью взаимодействия с клиновидным элементом 713, определенным на наружной поверхности поршня 704.
[0042] Поршень 704 может содержать стержень 714 поршня. Стержень 714 поршня может быть приведен в действие в осевом направлении для соответствующего перемещения поршня 704 внутри камеры 706 поршня таким образом, чтобы обеспечивать взаимодействие клиновидного элемента 713 с радиальным выступом 712. В некоторых вариантах реализации, аналогично поршню 308 по фиг. 3В, стержень 714 поршня может быть приведен в действие посредством гидравлического давления, воздействующего на конец (не показано) стержня 714 поршня. Однако в других вариантах реализации стержень 714 поршня может быть приведен в действие с использованием одного или большего количества приводных устройств для физического регулирования осевого положения поршня 704. Приводное устройство (не показано) может быть функционально присоединено к стержню 714 поршня и сконфигурировано для перемещения поршня 704 назад и вперед внутри камеры 706 поршня. В других вариантах реализации настоящее изобретение также содержит приведение в действие стержня 714 поршня путем использования потока текучей среды вокруг узла 700 с закругленной головкой или гидравлического давления, как в общем описано ранее.
[0043] При перемещении поршня 704 в осевом направлении внутри камеры 706 поршня, он сжимает устройство 716 смещения, расположенное внутри камеры 706 поршня. Аналогично устройству смещения 332 по фиг. 3А и 4, устройство смещения 716 может являться спиральной пружиной, последовательностью тарельчатых шайб, пневматическим амортизатором или т.п. В некоторых вариантах реализации поршень 308 определяет полость 718, размещающую в себе по меньшей мере частично устройство 716 смещения. Противоположный конец устройства 716 смещения выполнен с возможностью взаимодействия с внутренним концом 720 наконечника с закругленной головкой 304. Сжатие устройства 716 смещения посредством поршня 704 образует силу сжатия пружины.
[0044] Кроме того, при перемещении поршня 704 в осевом направлении внутри камеры 706 поршня обеспечивается взаимодействие клиновидного элемента 713 с радиальным выступом 712 и толкание проходящих в осевом направлении пальцев 710 в радиальном направлении наружу. Это изображено на фиг. 7В. После выталкивания в радиальном направлении наружу наконечник с закругленной головкой 304 эффективно имеет второй диаметр 702b, как описано ранее. Для возвращения в стандартную конфигурацию процесс обращают и возвращают наконечник с закругленной головкой 304 к первому диаметру 702а.
[0045] Со ссылкой на фиг. 5А-5В и 6А-6В, а также со ссылкой на фиг. 7А и 7В, следует понимать, что узел 300 с закругленной головкой может быть заменен на узел 700 с закругленной головкой, описанный на фиг. 7А и 7В, без отклонения от объема изобретения. Например, в стандартной конфигурации наконечник с закругленной головкой 304 узла с закругленной головкой имеет первый диаметр 702а и, следовательно, может быть выполнен с возможностью прохождения через коническую 120 поверхность и другим способом в первую камеру 116а, в которой он будет направлен в нижние участки основного ствола 102. Кроме того, в приведенной в действие конфигурации диаметр узла 700 с закругленной головкой увеличен до второго диаметра 702b и, следовательно, после контакта с отклонителем 112 в приведенной в действие конфигурации проникновение узла 700 с закругленной головкой в первый канал 116а исключено. Вместо этого, наконечник с закругленной головкой 304 взаимодействует посредством скольжения с наклонной поверхностью 120, отклоняющей узел 700 с закругленной головкой во второй канал 116b и затем в боковой ствол 104 (фиг. 1).
[0046] Соответственно, в какой ствол скважины (например, в основной ствол 102 или в боковой ствол 104) входит узел 300, 700 с закругленной головкой, определяется в основном отношением между диаметром наконечника с закругленной головкой 304 и заранее определенным диаметром 118 первого канала 116а. В результате становится возможным «эшелонировать» множество ответвлений 106 (фиг. 1), содержащих отклонитель 112 одинаковой конструкции в одной многоствольной скважине и входящих в соответствующие боковые стволы 104 на каждом соединении 106 с одним расширяемым узлом 300, 700 с закругленной головкой за одну транспортировку в скважину.
[0047] Со ссылкой на фиг. 8, а также со ссылкой на предыдущие чертежи, изображена приведенная в качестве примера система 800 многоствольной скважины, которая позволяет реализовывать принципы настоящего изобретения. Система 800 многоствольной скважины может содержать основной ствол 102, который начинается с позиции на поверхности скважины (не показано) и проходит по меньшей мере через два ответвления 106 (показаны как первое ответвление 106а и второе ответвление 106b). Хотя в системе 800 многоствольной скважины показаны два ответвления 106а, b, следует понимать, что может применяться более двух ответвлений 106а, b без отступления от объема настоящего изобретения.
[0048] На каждом ответвлении 106а, b боковой ствол 104 (показан как первый и второй боковые стволы 104а и 104b соответственно) проходит от основного ствола 102. Третий боковой ствол 104с может отходить от дальнего конца основного ствола 102 и другим образом содержать отклоненный участок основного ствола 102. Отклонитель 112 по фиг. 2А-2С может быть расположен на каждом соединении 106а, b. Соответственно, каждое соединение 106а, b содержит отклонитель 112, содержащий первый канал 116а, имеющий первый диаметр 118, и второй канал 116b.
[0049] В приведенной в качестве примера ориентации расширяемый узел с закругленной головкой, такой как узел 300, 700 с закругленной головкой, описанный в настоящем описании, может быть введен в скважину и приведен в действие для проникновения в первый и второй боковые стволы 104а, b на каждом соединении 106а, b соответственно. Например, при необходимости проникновения в первый боковой ствол 104а, узел 300, 700 с закругленной головкой может быть приведен в действие перед достижением отклонителя 112 на первом соединении 106а. В результате, узел 300, 700 с закругленной головкой будет иметь второй диаметр 306b, 702b и, таким образом, направлен во второй канал 116b, так как второй диаметр 306b, 702b больше заранее заданного диаметра 118 первого канала 116а. В противном случае, узел 300, 700 с закругленной головкой может оставаться в своей стандартной конфигурации с первым диаметром 306а, 702а и проходить через первый канал 116а отклонителя 112 на первом соединении 106а.
[0050] После прохождения первого соединения 106а узел 300, 700 с закругленной головкой может проникать во второй боковой ствол 104b посредством его приведения в действие перед достижением отклонителя 112 на втором соединении 106b. В результате, узел 300, 700 с закругленной головкой будет снова иметь второй диаметр 306b, 702b и, таким образом, направлен во второй канал 116b на отклонителе 112 второго соединения 106b, так как второй диаметр 306b, 702b больше заранее заданного диаметра 118 первого канала 116а. При необходимости прохождения через отклонитель 112 второго соединения 106b и в нижние участки основного ствола 102 и, возможно, в третий ствол 104с, узел 300, 700 с закругленной головкой может оставаться в своей стандартной конфигурации с первым диаметром 306а, 702а и проходить через первый канал 116а отклонителя 112 на втором соединении 106b.
[0051] Варианты осуществления, раскрытые в настоящем описании, включают:
[0052] А. Способ, содержащий введение узла с закругленной головкой в основной ствол скважины, причем узел с закругленной головкой содержит корпус и наконечник с закругленной головкой, расположенный на дальнем конце корпуса и выполненный с возможностью перемещения между стандартной конфигурацией, в которой наконечник с закругленной головкой имеет первый диаметр, и приведенной в действие конфигурацией, в которой наконечник с закругленной головкой имеет второй диаметр, отличающийся от первого диаметра, продвижение узла с закругленной головкой к отклонителю, расположенному внутри основного ствола и определяющему первый канал, имеющий заранее заданный диаметр и сообщающийся с нижним участком основного ствола, и второй канал, сообщающийся с боковым стволом, и направление узла с закругленной головкой в нижний участок основного ствола или боковой ствол на основании диаметра наконечника с закругленной головкой по сравнению с заранее заданным диаметром.
[0053] В. Способ, содержащий введение узла с закругленной головкой в основной ствол скважины, содержащий первое соединение и второе соединение, расположенное на расстоянии по направлению вниз от первого соединения, причем узел с закругленной головкой содержит корпус и наконечник с закругленной головкой, расположенный на дальнем конце корпуса и выполненный с возможностью перемещения между стандартной конфигурацией, в которой наконечник с закругленной головкой имеет первый диаметр, и приведенной в действие конфигурацией, в которой наконечник с закругленной головкой имеет второй диаметр, отличающийся от первого диаметра, продвижение узла с закругленной головкой к первому отклонителю, расположенному на первом соединении, причем первый отклонитель определяет первый канал, имеющий заранее заданный диаметр и сообщающийся с первым нижним участком основного ствола, и второй канал, сообщающийся с первым боковым стволом, и направление узла с закругленной головкой в первый нижний участок основного ствола или первый боковой ствол на основании диаметра наконечника с закругленной головкой по сравнению с заранее заданным диаметром.
[0054] Каждый из вариантов осуществления изобретения А и В может включать один или несколько из следующих дополнительных элементов в любом сочетании: Элемент 1, в котором первый диаметр меньше заранее заданного диаметра, а второй диаметр больше первого диаметра и заранее заданного диаметра, способ, дополнительно содержащий направление узла с закругленной головкой ко второму каналу посредством наклонной поверхности, содержащейся в отклонителе при нахождении узла с закругленной головкой в приведенной в действие конфигурации. Элемент 2, дополнительно содержащий приведение в действие узла с закругленной головкой для перемещения узла с закругленной головкой между стандартной конфигурацией и приведенной в действие конфигурацией. Элемент 3, в котором приведение в действие узла с закругленной головкой содержит перемещение поршня, расположенного внутри камеры поршня, определенной внутри наконечника с закругленной головкой, и, таким образом, перемещающего клиновидный элемент, функционально присоединенный к поршню, и взаимодействие катушки, расположенной вокруг наконечника с закругленной головкой, с клиновидным элементом, и толкание катушки для расширения в радиальном направлении, причем при расширении катушки в радиальном направлении диаметр наконечника с закругленной головкой превышает заранее заданный диаметр. Элемент 4, в котором перемещение поршня внутри камеры поршня содержит по меньшей мере одно из следующего: приложение гидравлического давления к поршню, приведение в действие поршня посредством приводного устройства, функционально присоединенного к поршню, и создание уменьшения давления по всему узлу с закругленной головкой, обеспечивающего перемещение поршня внутри камеры поршня. Элемент 5, в котором приведение в действие узла с закругленной головкой содержит перемещение поршня, расположенного внутри камеры поршня, определенной внутри корпуса зажимной цанги, образующего по меньшей мере часть наконечника с закругленной головкой, при этом корпус зажимной цанги определяет множество проходящих в осевом направлении пальцев; перемещение клиновидного элемента, определенного на наружной поверхности поршня, во взаимодействие с радиальным выступом, определенным на внутренней поверхности корпуса зажимной цанги и проходящим в радиальном направлении внутрь от каждого проходящего в осевом направлении пальца, и толкание множества проходящих в осевом направлении пальцев в радиальном направлении наружу посредством клиновидного элемента, причем при толкании множества проходящих в осевом направлении пальцев в радиальном направлении наружу диаметр наконечника с закругленной головкой превышает заранее заданный диаметр. Элемент 6, в котором перемещение поршня внутри камеры поршня содержит по меньшей мере одно из следующего: приложение гидравлического давления к поршню, приведение в действие поршня посредством приводного устройства, функционально присоединенного к поршню, и создание уменьшения давления по всему узлу с закругленной головкой, обеспечивающего перемещение поршня внутри камеры поршня.
[0055] Элемент 7, в котором первый диаметр меньше заранее заданного диаметра, а второй диаметр больше первого диаметра и заранее заданного диаметра, при этом способ дополнительно содержит приведение в действие узла с закругленной головкой для перемещения узла с закругленной головкой от стандартной конфигурации к приведенной в действие конфигурации. Элемент 8, в котором приведение в действие узла с закругленной головкой содержит перемещение поршня, расположенного внутри камеры поршня, определенной внутри наконечника с закругленной головкой, и, таким образом, перемещающего клиновидный элемент, функционально присоединенный к поршню, и взаимодействие катушки, расположенной вокруг наконечника с закругленной головкой, с клиновидным элементом, и толкание катушки для расширения в радиальном направлении, причем при расширении катушки в радиальном направлении диаметр наконечника с закругленной головкой превышает заранее заданный диаметр. Элемент 9, в котором перемещение поршня внутри камеры поршня содержит по меньшей мере одно из следующего: приложение гидравлического давления к поршню, приведение в действие поршня посредством приводного устройства, функционально присоединенного к поршню, и создание уменьшения давления по всему узлу с закругленной головкой, обеспечивающего перемещение поршня внутри камеры поршня. Элемент 10, в котором приведение в действие узла с закругленной головкой содержит перемещение поршня, расположенного внутри камеры поршня, определенной внутри корпуса зажимной цанги, образующего по меньшей мере часть наконечника с закругленной головкой, при этом корпус зажимной цанги определяет множество проходящих в осевом направлении пальцев; перемещение клиновидного элемента, определенного на наружной поверхности поршня, во взаимодействие с радиальным выступом, определенным на внутренней поверхности корпуса зажимной цанги и проходящим в радиальном направлении внутрь от каждого проходящего в осевом направлении пальца, и толкание множества проходящих в осевом направлении пальцев в радиальном направлении наружу посредством клиновидного элемента, причем при толкании множества проходящих в осевом направлении пальцев в радиальном направлении наружу диаметр наконечника с закругленной головкой превышает заранее заданный диаметр. Элемент 11, в котором перемещение поршня внутри камеры поршня содержит по меньшей мере одно из следующего: приложение гидравлического давления к поршню, приведение в действие поршня посредством приводного устройства, функционально присоединенного к поршню, и создание уменьшения давления по всему узлу с закругленной головкой, обеспечивающего перемещение поршня внутри камеры поршня. Элемент 12, дополнительно содержащий продвижение узла с закругленной головкой ко второму отклонителю, расположенному на втором соединении, при этом второй отклонитель определяет третий канал, имеющий заранее заданный диаметр и сообщающийся со вторым нижним участком основного ствола, и четвертый канал, сообщающийся со вторым боковым стволом, направление узла с закругленной головкой во второй нижний участок основного ствола или второй боковой ствол на основании диаметра наконечника с закругленной головкой по сравнению с заранее заданным диаметром. Элемент 15, дополнительно содержащий при нахождении узла с закругленной головкой в приведенной в действие конфигурации направление узла с закругленной головкой ко второму или четвертому каналам посредством наклонной поверхности, содержащейся в первом и втором отклонителях соответственно. Элемент 16, в котором первый диаметр меньше заранее заданного диаметра, а второй диаметр больше первого диаметра и заранее заданного диаметра, при этом способ дополнительно содержит приведение в действие узла с закругленной головкой для перемещения узла с закругленной головкой от стандартной конфигурации к приведенной в действие конфигурации.
[0056] Следовательно, раскрытые системы и способы хорошо подходят для достижения целей и получения преимуществ, указанных выше, а также присущих им. Конкретные варианты реализации, раскрытые выше, являются лишь иллюстрацией, поскольку идеи настоящего изобретения могут быть модифицированы и реализованы и другими, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов в данной области техники, у которых есть возможность ознакомиться с настоящим описанием. Кроме того, не налагаются ограничения в отношении деталей устройства или конструкции, приведенных в данном документе, за исключением описанных в приведенной ниже формуле изобретения. Таким образом, следует понимать, что конкретные иллюстративные варианты реализации, раскрытые выше, могут быть изменены, скомбинированы или модифицированы, при этом все такие изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения. Системы и способы, иллюстративно описанные в настоящем документе, могут быть соответствующим образом реализованы при отсутствии любого элемента, явным образом не описанного в данном документе, и/или любого необязательного элемента, описанного в данном документе. Несмотря на то что сочетания и способы описаны в контексте «содержания», «вмещения» или «включения» различных компонентов или этапов, сочетания и способы, кроме того, могут «состоять главным образом из» или «состоять из» различных компонентов и этапов. Все числа и диапазоны, описанные выше, могут варьировать на некоторую величину. В каждом случае описания числового диапазона с нижним пределом и верхним пределом конкретно описывается любое число и любой включенный диапазон, попадающий в указанный диапазон. В частности, каждый диапазон значений (в виде «от около а до около b», или эквивалентно «от приблизительно а до b», или эквивалентно «от приблизительно а-b»), описанный в данном документе, следует понимать как описывающий каждое число и диапазон, входящие в более широкий диапазон значений. Также, термины в формуле изобретения использованы в их простом, обычном значении, если обратное явным образом не указано заявителем. Кроме того, применяемая в формуле изобретения форма единственного числа предполагает наличие одного или большего количества рассматриваемых элементов. При наличии противоречий в использовании слова или термина в настоящем описании и одном или большем количестве патентов или других документов, которые могут быть включены в настоящее описание посредством ссылки, следует принимать определения, соответствующие настоящему описанию.