Патент на изобретение №2307227

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СТВОЛА ИЗ СКВАЖИНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а именно к забуриванию и бурению боковых стволов из обсаженных и необсаженных скважин. Технической задачей является возможность извлечения из скважины отклоняющего устройства с якорем, выполненным из продольно-гофрированной трубы. Устройство для бурения дополнительного ствола из скважины включает отклоняющий клин, корпус, якорь из продольно-гофрированной трубы, узел спуска и установки отклоняющего устройства. Якорь из продольно-гофрированной трубы выполнен с наружным периметром, превышающим периметр ствола скважины или обсадной колонны на 3-4%. Отклоняющее устройство снабжено насосом для откачки жидкости из внутренней полости якоря с последующим извлечением его из скважины. 2 ил.

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а именно к забуриванию и бурению боковых стволов из обсаженных и необсаженных скважин.

Известно устройство для забуривания дополнительного ствола из скважины [1], включающее полый корпус, т.е. якорь из продольно-гофрированной трубы, отклоняющий клин, узел спуска и выправления профиля якорной трубы для сцепления со стенкой скважины в расчетном интервале.

Основным недостатком данного изобретения является невозможность бурения многоствольных скважин из-за неизвлекаемости устройства из скважины.

Наиболее близким техническим решением, где устранен вышеуказанный недостаток, является устройство для многозабойного вскрытия продуктивных пластов одной скважиной [2], включающее корпус, жестко связанный с патрубком, оснащенным посадочным местом под извлекаемый клин и имеющим паз под шпонку, извлекаемый клин с ориентирующим фиксатором, выполненным с возможностью регулирования направления отклоняющей плоскости извлекаемого клина и имеющим шпонку, взаимодействующую с пазом патрубка, и переводник, корпус выполнен в виде продольно-гофрированной трубы, заглушенной с нижней стороны и установленным с другой стороны переводником, соединяющим его с патрубком и снабженным втулкой из легко разбуриваемого материала для соединения технологической колонны, а посадочное место патрубка выполнено в виде наклонной поверхности, переходящей в продольный паз под шпонку, установленную в посадочной втулке ориентирующего фиксатора, одна из поверхностей которой соответствует посадочной наклонной поверхности патрубка корпуса, а другая снабжена зубчатой поверхностью, взаимодействующей с зубчатой поверхностью опорной втулки, жестко закрепленной на валу ориентирующего фиксатора, причем посадочная втулка выполнена с возможностью поворота на валу фиксатора и фиксацией в зубчатом соединении с опорной втулкой посредством зажимной втулки, имеющей резьбовое соединение с валом ориентирующего фиксатора, а извлекаемый клин выполнен с возможностью регулирования глубины установки в скважине посредством сменного удлинителя, размещенного между ориентирующим фиксатором и извлекаемым клином.

Недостатком известного устройства является невозможность извлечения закрепленного якоря, выполненного в виде продольно-гофрированной трубы, а также связанная с этим дополнительная операция по разбуриванию втулки с левой резьбой, переводника и заглушки в нижний части корпуса для восстановления проходимости нижней части ствола, при этом происходит частичное уменьшение внутреннего проходного диаметра в интервале остающегося в скважине закрепленного корпуса. Также возникает возможность прихвата удлинителя отклоняющего клина за счет накопления между ним и со стенкой скважины продуктов фрезерования окна и бурения скважины.

Технической задачей предлагаемого изобретения является извлечение из скважины отклоняющего устройства с якорем, выполненным из продольно-гофрированной трубы, изначально предназначенным для одноразового использования, а также исключения дополнительной операции по разбуриванию втулки с левой резьбой, переводника и заглушки в нижней части корпуса для восстановления проходимости нижней части ствола и снижения возможности прихвата удлинителя отклоняющего клина.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для бурения дополнительного ствола из скважины, включающем отклоняющий клин, корпус, якорь из продольно-гофрированной трубы, узел спуска и установки отклоняющего устройства, согласно изобретению якорь из продольно-гофрированной трубы выполнен с наружным периметром, превышающим периметр ствола скважины (обсадной колонны) на 3-4%, причем устройство снабжено насосом для откачки жидкости из внутренней полости якоря.

Известно, что для более плотного и надежного прижатия корпуса к стенкам скважины продольно-гофрированную трубу якоря изготавливают с периметром, на 1-2% превышающим периметр скважины [1, описание изобретения, 5 колонка, 2 абзац]. В предлагаемом изобретении увеличение периметра на 3-4% направлено не на дальнейшее увеличение степени прижатия корпуса к стенке скважины, а предназначено для другой цели, а именно для частичного сохранения продольных впадин гофр на поверхности якоря после их неполного выправления при закреплении на стенке скважины. Неполное выправление продольных впадин гофр происходит под действием внутреннего давления в условиях стесненного стенками скважины раздутия трубы. Таким образом, увеличение периметра на 3-4% носит не механический характер, а имеет качественно другую цель, направленную на частичное сохранение первоначальных впадин гофр после их частичного выправления и закрепления на стенке скважины, с последующим восстановлением размеров впадин гофр после раскрепления и сжатия якоря наружным давлением. Дальнейшее увеличение периметра продольно-гофрированной трубы более 3-4% нецелесообразно из-за сокращения площади контакта якоря со стенкой скважины. В предлагаемом устройстве для бурения дополнительного ствола из скважины (обсадной колонны) в отличие от известных устройств под корпусом, на котором установлен на оси отклоняющий клин, и якорем из продольно-гофрированной трубы, встроен насос, который в процессе спуска, крепления устройства на стенке скважины (обсадной колонны), бурения и крепления бокового ствола (БС) находится в нерабочем состоянии. После окончания бурения и крепления БС в скважину спускается механизм захвата и извлечения отклоняющего устройства, с помощью которого после соединения с клином, производя возвратно-поступательные движения, откачивают жидкость насосом из внутренней полости якоря, при этом в нем снижается внутреннее давление, а наружное статическое давление в скважине остается постоянным. Вследствие возникновения перепада давления продольные, не полностью выпрямленные впадины гофр восстанавливаются, а диаметр описанной окружности профильной трубы якоря уменьшается, то есть происходит сжатие и раскрепление якоря. После этого устройство извлекается из скважины с помощью механизма извлечения отклонителя, состоящего из захватного устройства, спускаемого на бурильных трубах.

Предлагаемое устройство для бурения дополнительных стволов из скважины не следует явным образом из уровня техники, следовательно, соответствует критерию изобретения – «изобретательский уровень».

На фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 – поперечный разрез якоря: а – в скважине в транспортном положении, в – в закрепленном положении.

Устройство состоит из отклоняющего клина 1, соединенного шарнирно с корпусом 2 с помощью оси 3, с другого конца к корпусу подвешен плунжер 4 с помощью пальца 5, который от поперечного смещения застопорен винтом 6. Плунжер 4 находится в цилиндре 7, ход плунжера вверх ограничивается подвеской к нему цилиндра с резьбовой втулкой 8, а снизу – сужением внутреннего диаметра цилиндра, где она в транспортном положении фиксируется с цилиндром срезными штифтами 9. К нижней стороне цилиндра с помощью резьбы присоединен якорь 10 из продольно-гофрированной трубы фиг.2,а, второй конец которой заглушен башмаком 11. В плунжере 4 размещен нагнетательный клапан 12 с клеткой 13 под шар, а в цилиндре расположен всасывающий клапан 14 с клеткой 15 под шар, имеющий сверху палец, входящий внутрь клетки нагнетательного клапана и оттесняющий шар от седла клапана, т.е. оставляющий канал открытым. Во всасывающем клапане канал тоже находится в открытом состоянии, но это достигается за счет опоры об подпружиненный палец 16, который зафиксирован в этом положении пружинной пластиной 17, жестко связанной с плунжером 4. Через корпус 2 проходит сквозной канал с боковым отводом для создания давления в якоре 10 при установке отклоняющего устройства и для откачки жидкости из якоря при извлечении из скважины. Также на нем по верхнему торцу в проточке расположены пружинные шайбы 18 для прижатия верха отклоняющего клина к стенке скважины или колонны после снятия кожуха 21 и в кольцевой проточке установлена обойма 19 с манжетой 20 для перекрытия зазора за корпусом. Для спуска и установки отклоняющего устройства в заданном интервале скважины используется кожух 21, имеющий переводник 22 для соединения с колонной труб, с обратным клапаном 23 для заполнения жидкостью колонн труб при спуске. Кожух 21 одевается на клин 1, корпус 2 и частично на резьбовую втулку 8 и крепится к ней срезным штифтом 24.

Работает устройство для бурения дополнительного ствола скважины следующим образом. К замковой резьбе на переводнике 22 (фиг.1) присоединяют колонну бурильных труб, и отклоняющее устройство спускают на глубину забуривания бокового ствола. Геофизическим методом производят ориентирование желоба отклоняющего клина по азимуту проектируемого бокового ствола скважины, а также уточняют место установки отклонителя так, чтобы он располагался под муфтой обсадной колонны, если боковой ствол забуривается из обсаженного ствола скважины. Затем закачкой жидкости в колонну бурильных труб во внутренней полости якоря 10 создают давление 10-12 МПа, под влиянием которого выпуклые части продольных гофр с большим усилием прижимаются к стенке скважины, впадины частично (не до конца) выправляются, фиг.2,в. Для подгонки периметра якоря под разные типоразмеры внутреннего диаметра скважины при необходимости используют продольные полосы-накладки, которые наваривают на поверхность гофр. Надежность устойчивости якоря отклоняющего устройства после его выправления давлением проверяется разгрузкой бурильной колонны весом, превышающим нагрузки, которые возникают при бурении бокового ствола. Далее натяжением бурильной колонны срезаются штифты 24, и кожух 21 извлекается из скважины. После извлечения кожуха спускают соответствующий инструмент и производят все необходимые технологические операции по строительству бокового ствола. После окончания всех работ в скважину на колонне бурильных труб спускают механизм извлечения отклоняющего устройства.

После захвата отклонителя производят натяжение бурильной колонны, срезают штифты 9 движением плунжера 4 вверх, вытягивают жестко закрепленную на ней пластину из-за пальца 16. Палец 16 за счет пружины сдвигается к стенке и освобождает шар всасывающего клапана. При дальнейшем движении плунжера 4 вверх его седло поднимается над пальцем шаровой клетки 15 цилиндра, при этом шар плунжера перекрывает седло и жидкость из плунжера изливается в скважину через канал в корпусе 2, а в процессе подъема плунжера под ним создается разрежение и цилиндр вновь заполняется жидкостью из внутренней полости якоря. На наружную поверхность якоря действует статическое давление столба промывочной жидкости скважины. При продолжении откачки жидкости из внутренней полости якоря не полностью выправленные до этого продольные впадины гофр за счет перепада давления начинают восстанавливаться, наружный диаметр якоря уменьшается, теряя при этом контакт со стенкой скважины. После этого производят подъем отклоняющего устройства из скважины.

Применение предлагаемого устройства позволяет производить бурение многозабойных скважин как из открытого ствола, так и из обсадной колонны, без потери внутреннего диаметра этих скважин.

Источники информации

1. Патент РФ №2164282 от 09.08.99, кл. Е21В 7/08.

2. Патент РФ №2197593 от 18.03.02, кл. Е21В 7/08.

Формула изобретения

Устройство для бурения дополнительного ствола из скважины, включающее отклоняющий клин, корпус, якорь из продольно-гофрированной трубы, узел спуска и установки отклоняющего устройства, отличающееся тем, что якорь из продольно-гофрированной трубы выполнен с наружным периметром, превышающим периметр ствола скважины или обсадной колонны на 3-4%, причем устройство снабжено насосом для откачки жидкости из внутренней полости якоря.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.02.2008

Извещение опубликовано: 20.10.2009 БИ: 29/2009