КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВЫРЕЗАНИЯ "ОКНА" В ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЕ С САМООРИЕНТИРУЕМЫМ КЛИНОВЫМ ОТКЛОНИТЕЛЕМ

Полезная модель относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, и служит для вырезания «окон» в обсадной колонне для дальнейшего бурения дополнительных боковых стволов.
Известно устройство для забуривания бокового ствола из скважины, включающее отклоняющий клин, установленный с помощью переводника на закрепляющем механизме, выполненном в виде продольно-гофрированной трубы. Соединение отклоняющего клина с закрепляющим механизмом выполнено шарнирным с помощью оси, закрепленной в переводнике. Кроме того, в переводнике выполнен гидроканал, сообщающий полости кожуха и продольно-гофрированной трубы с полостью бурильной трубы (патент РФ №2164282, МПК 7 E21B 7/08).
Известное устройство благодаря особой форме выполнения закрепляющего механизма в виде продольно-гофрированной трубы обеспечивает надежную установку клина в обсадной колонне, однако в нем отсутствует жесткая фиксация отклоняющего клина относительно закрепляющего механизма, что делает возможным перемещение клина в горизонтальной плоскости вокруг оси и перекрытие ствола скважины. Кроме того, после установки известного устройства необходим повторный спуск бурильной колонны с режущим инструментом для прорезания “окна” в обсадной колонне, что удорожает технологию забуривания дополнительных стволов.
Известно однопроходное устройство с уипстоком для образования «окна» в обсадной трубе скважины (патент РФ №2173761, МПК 7 E21B 29/06), включающее отклоняющий клин (уипсток) с основной отклоняющей поверхностью, фрезерный инструмент, с возможностью разъединения, пакер, выполненный с возможностью фиксации за стенки обсадной трубы.
Недостатком известного устройства является то, что 1) пакерное устройство имеет относительно малую площадь контакта с эксплуатационной колонной, что не обеспечивает в должной степени качественного сцепления, 2) ориентирование отклоняющего клина производится с помощью геофизического оборудование, что приводит к удорожанию процесса ориентирования.
Известно устройство для вырезания «окна» в обсадной колонне (патент РФ №2278239, МПК E21B 29/06), включающее клин-отклонитель с направляющей поверхностью, механический якорь, фрезерный инструмент состоящий из оконного фрезера закрепленного на верхнем конце клина-отклонителя с возможностью разъединения, и двух фрезеров райберов, расположенных выше по стволу скважины относительно оконного фрезера, оконный фрезер в верхней части имеет утолщение, а клин-отклонитель имеет уступ выполненный с возможностью его взаимодействия с утолщением оконного фрезера в момент вырезания стенки обсадной колонны.
Недостатком известного устройства является то, что 1) якорный узел имеет относительно малую площадь контакта (плашек) с эксплуатационной колонной, что не обеспечивает в должной степени, качественного сцепления и может привести к смещению (провороту) клин-отклонителя в процессе фрезерования, 2) возникает необходимость установки цементного моста в стволе скважины, т.к. якорный узел устройства требует упора на забой.
Наиболее близким к заявляемому по конструктивным признакам и достигаемому результату является устройство для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины (патент РФ №2263196, МПК 7 E21B 7/08), содержащий отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы один конец которой заглушен, канал для подачи жидкости в полость профильной трубы, в верхней части отклоняющего клина посредством срезного винта установлен фрезерующий инструмент устройства - фрезеры оконный и расширяющий.
Недостатком прототипа является то, что ориентирование отклоняющего клина осуществимо только с помощью геофизического оборудования, что непременно приведет к удорожанию стоимости проведения скважинных работ.
Задачей полезной модели является устранение вышеприведенных недостатков и удешевление стоимости проведения работ по ориентированию отклоняющего клина, за счет расширения функциональных возможностей предлагаемого оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины включающее закрепляющий механизм в виде профильной трубы один конец которой заглушен, клиновой отклонитель с направляющей поверхностью в нижней части которого расположен переводник, гидропровод для подачи жидкости в полость профильной трубы, в верхней части клинового отклонителя посредством срезного элемента установлен фрезер согласно изобретению дополнительно содержит башмак с размещенным внутри его корпуса нижним подшипником, муфту с сообщающими отверстиями, несущий патрубок со спиральными пазами на нижнем конце которого расположена кольцевая проточка, а верхний конец жестко соединен с переводником, полый шток с осевым гидравлическим каналом, защелку, срезную шпильку, направляющий палец, вертлюг, который закреплен в верхней части клинового отклонителя посредством срезного винта, верхний подшипник, который расположен внутри корпуса вертлюга.
Полезная модель поясняется рисунками, на которых:
фиг.1 - иллюстрирует продольный разрез оборудования;
фиг.2 - иллюстрирует расположение комплекта оборудования в скважине (транспортное положение);
фиг.3 - иллюстрирует фиксацию (якорение) клинового отклонителя в скважине;
фиг.4 - иллюстрирует ориентирование клинового отклонителя в скважине по заданному азимуту (рабочее положение);
фиг.5 - иллюстрирует отсоединение фрезера от клинового отклонителя.
Полезная модель содержит: 1 - башмак, 2 - нижний подшипник, 3 - профильная труба, 4 - сообщающее отверстие, 5 - муфта, 6 - кольцевая проточка, 7 - защелка, 8 - направляющий палец, 9 - полый шток, 10 - осевой гидравлический канал, 11 - срезная шпилька, 12 - несущий патрубок со спиральными пазами, 13 - переводник, 14 - гидропровод, 15 - направляющая поверхность, 16 - клиновой отклонитель, 17 - срезной элемент, 18 - верхний подшипник, 19 - вертлюг, 20 - срезной винт, 21 - фрезер, 22 - эксплуатационная колонна.
Полезная модель работает следующим образом:
Предлагаемый комплект оборудования предназначен для работы в наклонно-направленных скважинах.
Перед началом работ по вырезанию «окна» в обсадной колонне скважину заполняют буровым раствором или технической водой. Собирают компоновку оборудования в последовательности указанной на фиг.2. Далее комплект оборудования спускают в скважину на бурильных трубах (на фиг. не указано) до интервала вырезания «окна». В процессе спуска производят долив воды во внутреннюю полость колонны бурильных труб.
В процессе спуска клиновой отклонитель 16 с помощью верхнего вертлюга 19 и башмака 1, всегда будет «ложится» тяжелой своей частью на наклоненный по зениту ствол скважины. Таким образом, клиновой отклонитель 16 всегда будет сориентирован направляющей поверхностью 15 вверх.
После спуска комплекта оборудования до проектной глубины, производят его фиксацию (якорение) за внутренние стенки эксплуатационной колонны 22. Для этого с помощью бурового насоса плавно увеличивают закачку жидкости в колонне бурильных труб и создают гидравлическое давление (до 10 МПа). Гидравлическое давление через гидропровод 14, осевой гидравлический канал 10 и сообщающие отверстия 4 поступает во внутреннюю полость профильной трубы 3 выправляя (раздувая) ее стенки в радиальном направлении.
По результатам проведенных стендовых испытаний величина силы сцепления стенок профильной трубы за внутренние стенки эксплуатационной колонны достигает значительных величин (до 30 т/м), что является достаточным для надежной фиксации оборудования в скважине.
После фиксации оборудования в скважине, осуществляют ориентирование направляющей поверхности 15, клинового отклонителя 16 по заданному азимуту. Поворот клинового отклонителя 16 на заданный угол производят натяжением колонны бурильных труб вверх. При натяжении колонны до 2 т происходит разрушение срезной шпильки 11, которая удерживает полый шток 9 от перемещения верх/вниз. После разрушения срезной шпильки 11 производят дальнейшее натяжение колонны, при этом несущий патрубок со спиральными пазами 12 вместе с клиновым отклонителем 16 начинает поворачиваться (поступательно-вращательное движение) по часовой стрелке до заданного угла поворота. Поворот обеспечивается за счет надежного сцепления спирального паза несущего патрубка 12 с направляющим пальцем 8, который жестко закреплен на полом штоке 9. На фиг. 2 видно, что спиральный паз несущего патрубка 12 имеет винтовую поверхность. Вертлюг 19 в момент ориентирования обеспечивает свободное вращение клинового отклонителя 16 вокруг своей оси.
При достижении клинового отклонителя 16 заданного азимута, срабатывает защелка 7, которая входит в кольцевую проточку 6 и фиксируют несущий патрубок 12 от его поступательного перемещения вверх/вниз. Таким образом, клиновый отклонитель 16, остается зафиксировавши в заданном положении (рабочее положение оборудования).
Угол поворота клинового отклонителя 16 зависит от расположения защелки 7 на полом штоке 9, поэтому место расположения защелки выбирают заранее под конкретный азимут для каждой скважины.
Далее медленным натяжением колонны бурильных труб (до 12 т) разрушают срезной винт 20 и отсоединяют фрезер 21 от вертлюга 19 (см. фиг. 5). Затем придают вращение бурильной колонне и разбуривают вертлюг 19, фрезером 21.
Вертлюг изготавливается из легкоразбуриваемой марки стали, например латуни.
Далее производят работу по вырезанию «окна» в эксплуатационной колонне фрезером 21.
Таким образом, разработанный комплект оборудования позволит: 1) за один рейс произвести спуск клинового отклонителя и надежно закрепить его на заданной глубине, 2) значительно сократить время и удешевить стоимость проведения работ по ориентированию клинового отклонителя.
Источники информации
1 Открытое акционерное общество «Татнефть» Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефти «ТатНИПИнефть» «Устройство для забуривания дополнительного ствола из скважины» Патент РФ №2164282, опубл. 2001.03.20).
2 СМИТ ИНТЕРНЭШНЛ, ИНК «Однопроходное устройство с уипстоком для образования окна в обсадной трубе скважины» Патент РФ №2173761, опубл. 2001.09.20.
3 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие «Буринтех» «Система для вырезания окна в обсадной колонне» Патент РФ №2278239, опубл. 2006.06.20, бюл. №17.
4 Гибадуллин Н.З., Гилязов Р.М., Низамов Д.И. и др. «Устройство для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины» Патент РФ №2263196, опубл. 2005.10.27, бюл. №30.