ЗАБОЙНОЕ ОТКЛОНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК E21B7/08 

Восстановление скважин методом зарезки и бурения дополнительных стволов экономически оправдано и в настоящее время находит широкое применение в нефтегазодобывающих районах России, где фонд бездействующих скважин составляет 20-27% от всего объема пробуренных скважин.

Известно забойное отклоняющее устройство типа МОД (Мирсалаев С.Б. Техника и технология зарезки второго ствола скважин, М. Недра, 1967, с. 49, рис. 24), включающее спускной клин, клин-отклонитель и якорь, состоящий из корпуса, плашек (сухарей), клинообразной поверхности, толкателя и срезных штифтов.

Известно забойное отклоняющее устройство типа ОЭС (Амиров А.Д. и др. Справочная книга по текущему и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин, М. Недра, 1979, с. 255, рис. 111, 13), включающее спускной клин, клин-отклонитель и якорь (узел опоры и закрепления), который состоит из корпуса с плашкодержателем (толкателя), плашек (сухарей), клинообразной поверхности и срезных штифтов.

Известно также забойное отклоняющее устройство донного типа фирмы "Хомко" (Композит-каталог нефтегазового оборудования и услуг на рус. яз. Gulf Publishing Company, houston, Texas, 1993, с. 1004), включающее спускное устройство (спускной клин), клин-отклонитель и якорь, представляющий собой корпус с клинообразной поверхностью, толкатель в виде штока с подпружиненным плунжером, колодки (сухаря) и срезных штифтов.

Недостатком всех вышеуказанных конструкций забойных отклоняющих устройств является возможность проворота вокруг оси скважины в результате слабого крепления якоря со стенками эксплуатационной колонны, т.к. эффект внедрения зубьев колодки или плашек (сухарей) зависит от площади контакта со стенками колонны, т.е. от величины прижимающего усилия, создаваемого весом бурильного инструмента, что в свою очередь ограничивается его прочностными характеристиками.

Задача изобретения повышение эффективности крепления якоря забойного отклоняющего устройства в стволе скважины, что достигается использованием сухарей в виде заостренных стержней, которые посредством конусной поверхности толкателя внедряются в стенки колонны при относительно небольшой создаваемой нагрузке весом бурильного инструмента, что в свою очередь обусловлено возможностью точечных контактных напряжений.

Решение задачи достигается тем, что в корпусе якоря забойного отклоняющего устройства выполнены гнезда под подпружиненные сухари, а корпус, посредством срезных штифтов, жестко связан с клином-отклонителем через пазовое соединение.

Наружная поверхность толкателя выполнена конической в виде двухсекционного усеченного конуса. В верхней части усеченных конусов толкателя выполнены проточки для фиксации сухарей в рабочем состоянии. Толкатель жестко, например, посредством резьбы связан с клином-отклонителем.

Схема забойного отклоняющего устройства изображена на чертеже.

Забойное отклоняющее устройство включает спускной клин 1, соединенный посредством срезных болтов 2 с клином-отклонителем 3 и якорь, представляющий собой корпус 4 с коаксиально расположенными гнездами 5 под подпружиненные 6 сухари 7 и толкатель 8, представляющий собой двухсекционный усеченный конус.

Спускной клин 1 может быть заменен другим подобным устройством, выполняющим какие-либо совместные функции, например, клин-отклонитель может спускаться на зарезном (начальном) райбере-фрезере (на чертеже не показано).

Клин-отклонитель 3 представляет собой вогнутый желоб, дающий возможность производить работы райберами-фрезерами по вырезке "окна" в эксплуатационной колонне.

Якорь представляет собой полый корпус 4, соединенный посредством срезных штифтов 9 через пазовое соединение 10, например, шлицевое с клином-отклонителем 3 и толкатель 8 в виде двухсекционного усеченного конуса, который жестко, например, резьбовым соединением 11 связан с клином-отклонителем 3 и может поступательно перемещаться внутри корпуса 4.

В корпусе 4 выполнены коаксиально расположенные гнезда 5, в которых под действием наружной конической поверхности 12 двухсекционного толкателя 8 происходить выдвижение подпружиненных 6 сухарей 7 до контакта со стенками колонны (скважины) 13.

В верхней части конусов двухсекционного толкателя 8 выполнены фиксирующие проточки 14 под сухари 7.

В нижней части корпуса 4 якоря выполнены дренажные отверстия 15 для вытеснения, попавшего внутрь корпуса 4 промывочного раствора и шлама (на чертеже не показано).

Пружины 6 предназначены для удержания сухарей 7 в прижатом состоянии к наружной конической поверхности 12 толкателя 8 в момент спуска забойного отклоняющего устройства.

Работа забойного отклоняющего устройства осуществляется следующим образом.

Спуск забойного отклоняющего устройства производится посредством спускного клина 1 на бурильных или насосно-компрессорных трубах (на чертеже на показано) до забоя 16 или "головы" оставленного при аварии инструмента на расчетной глубине и фиксируется в заданном направлении методом разгружения веса инструмента (на чертеже не показано) на определенную величину.

Срезаются штифты 9 и под весом инструмента (на чертеже не показано)клин-отклонитель 3 просаживается вниз по пазовому соединению 10 до упора торцев корпуса 4 якоря и клина-отклонителя 3. При этом толкатель 8, связанный жестко, например, посредством резьбы 11 с клином-отклонителем 3 движется поступательно вниз в корпусе 4 якоря и наружной конической поверхностью 12 толкателя 8 выталкивает подпружиненные 6 сухари 7 через гнезда 5 до контакта и внедрения их заостренными концами в стенки 13 колонны (скважины). Фиксация сухарей 7 происходит в момент попадания их в фиксирующие проточки 14 в верхней части наружных конических поверхностей 12 толкателя 8. Пружины 6 удерживают сухари 7 в прижатом состоянии к конической поверхности 12 толкателя 8.

После фиксации якоря при дальнейшем нагружении инструмента (на чертеже не показано) происходит срезание болтовых соединений 2, крепящих клин-отклонитель 3 со спускным клином 1 или с другим подобным устройством, а спускной клин 1 поднимается на поверхность. Дальнейшие работы, связанные с вырезкой "окна" и бурением дополнительного ствола, ведутся по утвержденному плану.

Предлагаемое забойное отклоняющее устройство недорого и просто в изготовлении и эксплуатации, отличается более высокой надежностью крепления в стволе скважины, т.к. устраняется возможность проворота клина-отклонителя 3 вокруг оси и поступательного смещения вдоль оси скважины.

Использование: забойное отклоняющее устройство предназначено для зарезки и бурения дополнительных стволов скважин. Сущность изобретения: якорь состоит из корпуса с гнездами для размещения подпружиненных сухарей и толкателя, имеющего наружную коническую поверхность для взаимодействия с подпружиненными сухарями, представляющего собой двухсекционный усеченный конус с фиксирующими проточками под сухари в верхней части конусов. Корпус якоря жестко соединен пазовым, например, шлицевым соединением посредством срезных штифтов с клином-отклонителем и представляет собой полый цилиндр с гнездами под сухари и дренажными отверстиями. Толкатель жестко связан, например, посредством резьбы с клином-отклонителем и может, после срезания штифтов, двигаться поступательно в корпусе якоря. 1 ил.

Забойное отклоняющее устройство, включающее спускной клин, клин-отклонитель и якорь, содержащий корпус, жестко соединенный с клином-отклинителем посредством срезных штифтов, сухари и толкатель, отличающееся тем, что толкатель имеет наружную коническую поверхность для взаимодействия с подпружиненными сухарями, установленными в гнездах корпуса, и жестко связан с клином-отклонителем, причем клин-отклонитель через пазовое соединение связан с корпусом якоря для возможности перемещения с толкателем в осевом направлении при срезании штифтов и воздействия конусной поверхностью толкателя на подпружиненные сухари.