КОМПОНОВКА ДЛЯ ЗАБУРИВАНИЯ БОКОВЫХ СТВОЛОВ ИЗ ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН Российский патент 2007 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к техническим средствам забуривания дополнительных стволов из имеющихся, преимущественно наклонных скважин, например, для повышения суточного дебита.

Такие работы часто необходимы для восстановления низко дебетных и бездействующих нефтегазодобывающих скважин, что экономически оправдано, поскольку позволяет обойтись без дорогостоящего бурения новых скважин.

Известно устройство для зарезания второго ствола из обсаженной скважины, включающее породоразрушающий наконечник (фрезер), опирающийся на клин-отклонитель и закрепляющие средства всей компоновки в скважине в месте стыковки обсадных труб в виде стопорной собачки и клиновых распорных плашек (см. а.с. №180540, кл. 5а, 18/20; МПК Е 21 В, публ. 26.03.66). Применение подобных устройств требует трудоемких подготовительных работ, в частности, для предварительной угловой и продольной ориентации его в восстанавливаемой скважине: продольная ориентация в скважине такой компоновки завязана с дискретным шагом, соответствующим длине участков обсадной трубы, поскольку стопорная собачка зацепляется за торец последней только в местах муфтового соединения участков. Бывает также необходимость длительного применения гидромеханических скребков и нефтегазопромысловых устройств очистки обсадной колонны от последствий коррозии металла, парафина, асфальтеновых смол, битумов и прочих отложений, которые снижают надежность закрепления якорного механизма и могут привести к его самопроизвольному срабатыванию. Кроме того, механические элементы якорного (закрепляющего) механизма не обеспечивают достаточно надежного закрепления клина-отклонителя в нужной точке скважины, вследствие чего возможно его вертикальное смещение и вращение вокруг своей оси и, тем самым, перекрытие профрезерованного участка обсадной колонны, как в процессе фрезерования щелевидного «окна» в обсадной колонне, так и при проведении дальнейших работ по бурению бокового ствола.

Кроме того, такие устройства, при размещении их в основной скважине в рабочем положении, заслоняют доступ в основной ствол скважины, не позволяя одновременно эксплуатировать сразу несколько стволов скважины разрабатываемого месторождения. Такое устройство снабжено только одним фрезером, которого на практике не всегда достаточно для фрезерования полноценного щелевидного окна.

Известно также устройство для забуривания дополнительного ствола из скважины, включающее (без фрезерного устройства) клиновой отклонитель, установленный с помощью переводника на закрепляющем средстве, выполненном в виде гидравлически расширяемой продольно гофрированной оболочки. При этом соединение клинового отклонителя с закрепляющим средством выполнено шарнирным с помощью оси, закрепленной в переводнике. Кроме того, в переводнике выполнен гидравлический канал, сообщающий полость продольно гофрированной трубной оболочки с внутренним пространством колонны бурильных труб через канал трубного кожуха, в котором размещен клиновой отклонитель(см. п-т РФ №2164282, МПК 7 Е 21 В 7/08, 2001). Такое устройство, так же как и предыдущее, при установке требует дополнительных геофизических работ по ориентированию клинового отклонителя, а также по предварительной очистке обсадной колонны от отложений и продуктов коррозии, которые снижают надежность закрепления устройства в скважине. После ориентированной установки клина-отклонителя требуется дополнительный спуск фрезерного устройства на колонне бурильных труб. Отсутствие надежной жесткой фиксации клинового отклонителя с закрепляющим средством создает возможность поворота его по оси шарнирного переводника и перекрытию создаваемого бокового ствола.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для многозабойного вскрытия продуктивных пластов одной скважиной, включающее корпус в виде продольно гофрированной трубы, заглушенной с нижней стороны, переводник, содержащий легко разбуриваемую втулку, установленный сверху корпуса для соединения с технологической колонной бурильных труб с помощью резьбы, полый патрубок, в качестве участка гидропровода, связанный с корпусом через посадочное место с направляющими в виде наклонной сопрягаемой поверхности, извлекаемый клин-отклонитель, подсоединенный к патрубку посредствам резьбы через сменный удлинитель (см. п-т РФ №2197593, МКП 7 Е 21 В 7/08, опубликованный 2003.01.27).

При этом наличие разносторонних (левых и правых) резьбовых соединений элементов компоновки такого устройства значительно снижает надежность ее функционирования и не допускает возможность опоры клина-отклонителя о стенки разбуриваемой обсадной колонны. Нужна также очистка обсадной колонны от отложений. Такая компоновка также предполагает специальные рейсы бурового инструмента для спуска фрезерных средств.

Технической целью создания предлагаемого устройства является:

- повышение эксплуатационной надежности;

- обеспечение возможности одновременного спуска в скважину всех технологических средств для забуривания бокового ствола за один рейс;

- возможность исключения продолжительных и дорогостоящих подготовительных работ;

- возможность ориентирования клинового отклонителя без дополнительных услуг геофизической партии (в случае создания боковых стволов в наклонных скважинах);

- возможность надежной установки клинового отклонителя в обсадной колонне скважины с гарантированным доступом в боковой и основной ствол, как на время строительства, так и на время эксплуатации скважины.

Технический результат применения предлагаемого устройства достигается за счет того, что в предлагаемой компоновке, содержащей клин-отклонитель, соединенный через переводник со стопорным якорем, который выполнен в виде продольно гофрированной трубы, средство азимутальной ориентации клина в стволе скважины, а также средства соединения перечисленных элементов в единое устройство, выполнен гидропровод, который связан с каналом бурильных труб через средство азимутальной ориентации клина-отклонителя, выполненное в виде клапанно-поршневого узла, передающего рабочее давление для стопорения якоря в скважине в положение заданной угловой ориентации установки клина-отклонителя, при этом гидропровод посредством телескопического подвижного уплотненного соединения сочленен с фрезерным устройством, связанным с клином-отклонителем с помощью срезного элемента.

Кроме того, клапанно-поршневой узел выполнен в виде поршневой пары с радиальным перепускным отверстием в стенке гильзы, перекрываемым юбкой поршня при смещении последнего, головка которого имеет вертикальное эксцентричное отверстие, перекрываемое шарообразным клапаном, установленным с возможностью свободного перемещения по торцевой поверхности головки поршня под действием собственного веса.

Кроме того, юбка поршня соединена с его головкой разъемным соединением, например резьемно-крепежными элементами в виде штифтов и шпилек, а со стенкой цилиндра срезным элементом, например штифтом.

Кроме того, в центральной части головки поршня имеется концентричное перепускное отверстие, заглушенное пробкой, удаляемой при определенном перепаде давления на ней.

Кроме того, гидропровод размещен между фрезерным устройством и переводником и соединен с полостью трубы стопорного якоря через поршень-штуцер с обратным клапаном, установленный с возможностью упора в нижний торец клина-отклонителя при подаче рабочего давления.

Кроме того, стопорный якорь сочленен с переводником посредствам телескопического разъема, содержащего взаимно-соответствующие фасонные ориентирующие при сочленении поверхности.

Кроме того, нижний торец трубы стопорного якоря заглушен в нижней части пробкой из легко разбуриваемого материала.

Кроме того, срезной элемент, соединяющий клин-отклонитель с фрезерным устройством, выполнен в виде полого винта.

Кроме того, фрезерное устройство включает стартовый и расширяющий фрезеры с каналом для подачи рабочей жидкости.

Кроме того, рабочая поверхность впадин гофр трубы стопорного якоря снабжена элементами с абразивной крошкой.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами: на фиг.1 показана предлагаемая компоновка в сборе, вид в разрезе; на фиг.2 изображено средство азимутальной ориентации в виде клапанно-поршневого узла в разрезе; на фиг.3 - телескопическое соединение стопорного якоря с переводником в аксонометрии с разрезом; на фиг.4 - шарнирное соединение клина-отклонителя с переводником в разрезе; на фиг.5 и 6 - размещение абразивных элементов на рабочих поверхностях впадин гофр трубы якоря.

Компоновка состоит из клина-отклонителя 1, переводника 2, стопорного якоря 3, разбуриваемого фрезой гидропровода 4 для подвода рабочей жидкости из колонны бурильных труб, средство угловой (азимутальной) ориентации клина-отклонителя 1 в стволе скважины в виде клапанно-поршневого узла 5; для забуривания бокового «окна» в стволе скважины предлагаемая компоновка имеет фрезерное устройство 6, содержащее стартовый и расширяющий фрезеры и канал для подачи рабочей жидкости (например, промывочной), который сочленен с гидропроводом 4 посредствам телескопического подвижного уплотненного соединения 7; при этом клин-отклонитель 1 соединен механически с фрезерным устройством 6 с помощью полого срезного винта 8.

Клапанно-поршневой узел 5 включает патрубок в виде гильзы 9 (гидроцилиндра) и поршень, состоящий из юбки 10 и головки 11, соединенных разъемно-крепежными элементами 12 в виде расположенных по окружности штифтов и шпилек. Юбка 10 поршня при перемещении вниз перекрывает концентричное радиальное перепускное отверстие 13 в стенке гильзы поршневой пары. Головка поршня 11 имеет эксцентричное отверстие, перекрываемое шарообразным клапаном 14, а кроме того концентричное перепускное отверстие, перекрытое пробкой 15, удерживаемой срезным элементом, например, штифтом.

В изначальном положении поршень удерживается срезной шпилькой 16. Телескопическое соединение стопорного якоря 3 с переводником 2 (см. фиг.3) содержит направляющие взаимно соответствующие поверхности 17 так называемого ориентирующего «пера».

Шарнирное соединение клина-отклонителя 1 и переводника 2 содержит ось 18 (см. фиг.4) шарнирного механического соединения и штуцер-поршень 19 гидропровода 4; в канале штуцера-поршня размещен обратный клапан 20, а его торец упирается при подаче рабочего давления в торец клина (1). Впадины гофр трубы стопорного якоря (3) содержат абразивные элементы 21 в виде обойм 22 с абразивной крошкой 23.

Предлагаемая компоновка используется следующим образом. Собранную на мостках буровой установки компоновку (см. фиг.1) спускают на бурильных трубах на заданную глубину. Полости компоновки после ее опускания на глубину двух-трех бурильных труб заполняются рабочей жидкостью. После этого на трубу наворачивается средство азимутальной ориентации клина (см. фиг.2), в котором механически задается требуемое положение угла установки клина-отклонителя, закрепляется направляющей шпилькой. Далее компоновка спускается на глубину зарезки бокового ствола. Во время спуска средство азимутальной ориентации играет роль перепускного клапана, предотвращая спуск порожней колонны бурильных труб шарообразным клапаном 14.

По достижении расчетной глубины в колонне бурильных труб создается давление рабочей жидкости, причем раскрытие продольно-гофрированной трубы стопорного якоря 3 возможно только при совпадении направления желоба клина-отклонителяя 1 с требуемым азимутальным углом его установки, т.к. в противном случае шарообразный клапан на плоскости головки поршня 11 (см. фиг.2), подчиняясь силе тяжести, не перекрывает эксцентричного отверстия на вышеупомянутой головке поршня. При перекрытии этого отверстия под давлением рабочей жидкости поршень своей юбкой 10 перекрывает перепускное концентричное отверстие 13, срезая шпонку (шпильку) 16. При дальнейшем нарастании давления выпадает пробка 15 из концентрического отверстия головки поршня 11 и давление передается в гофрированную трубу стопорного якоря 3, которая раскрывается, фиксируя всю компоновку в стволе скважины на заданной глубине. При расширении гофрированной трубы 3 абразивные элементы 21 внедряются в тело обсадной трубы. Одновременно давление рабочей жидкости перемещает штуцер-поршень 19, который упирается в нижний торец клина-отклонителя 1, поворачивая его вокруг оси 18 и прижимая его верхнюю часть к внутренней поверхности обсадной колонны, обеспечивая тем самым его жесткую опору в стволе разбуриваемой скважины.

Далее при натяжении компоновки вверх срезается полый срезной элемент (полый винт) 8, освобождая фрезерное устройство 6 для работы, и выполняется фрезерование «окна». По окончании строительства бокового ствола клин-отклонитель 1 извлекается из скважины и разбуривается заглушка в якоре, чем обеспечивается доступ в основной ствол скважины.

При необходимости проведения работ в боковом стволе скважины извлеченный клиновой отклонитель 1 вновь спускается в скважину, самоориентируясь по ориентирующим поверхностям телескопического соединения якоря и переводника.

Устройство компоновки для забуривания боковых скважин относится к техническим средствам создания дополнительных стволов имеющихся наклонных скважин. Техническим результатом является повышение надежности и снижение трудоемкости при эксплуатации. Для этого компоновка для забуривания боковых стволов из обсаженных скважин, спускаемая на колонне бурильных труб, содержащая клин-отклонитель, соединенный через переводник со стопорным якорем, который выполнен в виде продольно гофрированной трубы, средство азимутальной ориентации клина в стволе скважины, а также средства соединения перечисленных элементов в единое устройство, отличающаяся тем, что для подвода рабочей жидкости из колонны бурильных труб в полость трубы стопорного якоря компоновка снабжена гидропроводом, который связан с каналом бурильных труб через средство азимутальной ориентации клина-отклонителя, выполненное в виде клапанно-поршневого узла, передающего рабочее давление для стопорения якоря в скважине в положении заданной угловой ориентации установки клина-отклонителя, при этом гидропровод посредством телескопического подвижного уплотненного соединения сочленен с фрезерным устройством, связанным с клином-отклонителем с помощью срезного элемента. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Компоновка для забуривания боковых стволов из обсаженных скважин, спускаемая на колонне бурильных труб, содержащая клин-отклонитель, соединенный через переводник со стопорным якорем, который выполнен в виде продольно гофрированной трубы, средство азимутальной ориентации клина в стволе скважины, а также средства соединения перечисленных элементов в единое устройство, отличающаяся тем, что для подвода рабочей жидкости из колонны бурильных труб в полость трубы стопорного якоря компоновка снабжена гидропроводом, который связан с каналом бурильных труб через средство азимутальной ориентации клина-отклонителя, выполненное в виде клапанно-поршневого узла, передающего рабочее давление для стопорения якоря в скважине в положении заданной угловой ориентации установки клина-отклонителя, при этом гидропровод посредством телескопического подвижного уплотненного соединения сочленен с фрезерным устройством, связанным с клином-отклонителем с помощью срезного элемента.2. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что клапанно-поршневой узел выполнен в виде поршневой пары с радиальным перепускным отверстием в стенке гильзы, перекрываемым юбкой поршня при смещении последнего, головка которого имеет вертикальное эксцентричное отверстие, перекрываемое шарообразным клапаном, установленным с возможностью свободного перемещения по торцевой поверхности головки поршня под действием собственного веса.3. Компоновка по п.2, отличающаяся тем, что юбка поршня соединена с его головкой разъемно-крепежными элементами в виде штифтов и шпилек, а со стенкой гильзы - срезным элементом, например, штифтом.4. Компоновка по п.2, отличающаяся тем, что в центральной части головки поршня имеется концентричное перепускное отверстие, заглушенное пробкой, удаляемой при определенной величине перепада давления на ней.5. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что гидропривод размещен между фрезерным устройством и переводником и соединен с полостью трубы стопорного якоря через поршень-штуцер с обратным клапаном, установленный с возможностью упора в нижний торец клина-отклонителя при подаче рабочего давления.6. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что стопорный якорь соединен с переводником посредствам телескопического разъема, содержащего взаимно соответствующие фасонные ориентирующие при сочленении поверхности.7. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что нижний торец трубы стопорного якоря заглушен в нижней части пробкой из легко разбуриваемого материала.8. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что срезной элемент, соединяющий клин-отклонитель с фрезерным устройством, выполнен в виде полого винта.9. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что фрезерное устройство включает стартовый и расширяющий фрезеры с каналом для подачи рабочей жидкости.10. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что рабочая поверхность впадин гофр трубы стопорного якоря снабжена элементами с абразивной крошкой.