ОТКЛОНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРЕЗКИ ОКНА В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ Российский патент 2010 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к отклоняющим устройствам для вырезки окон в обсадных колоннах скважин с использованием бурильного инструмента (фрезер-райбера) с целью последующего бурения боковых стволов для добычи нефти через стенки обсадных труб.

Известно устройство для образования окна в обсадной трубе скважины, содержащее отклоняющее устройство (уипсток) с основной отклоняющей поверхностью, имеющее фрезерный инструмент, прикрепленный к его верхнему концу с возможностью разъединения, пакер или анкер, прикрепленный к его нижнему концу и выполненный с возможностью установки для фиксации глубины расположения уипстока до прорезания фрезерным инструментом окна в стенке обсадной трубы, при этом верхний конец уипстока выполнен в виде наклонной поверхности, угол наклона которой к оси скважины больше, чем угол наклона основной отклоняющей поверхности к оси скважины, место перехода между наклонной поверхностью и основной отклоняющей поверхностью расположено так, что при совместном действии концевых и боковых резцов фрезерного инструмента в момент, когда его ведущая кромка переходит с наклонной поверхности на основную отклоняющую поверхность, происходит вырезка обсадной трубы (RU 2173761 С2, 20.11.1999).

Недостатком известной конструкции является незащищенность от несанкционированного расклинивания отклонителя при спуске в скважину, что может привести к заклиниванию устройства в скважине и прекращению работ по зарезке бокового ствола через стенку обсадной трубы.

Недостатками известной конструкции являются также сложность процесса спуска в скважину, низкая надежность закрепления клина относительно стенки обсадной трубы вследствие возможности сдвига закрепленного анкера вдоль стенки обсадной трубы, а также отклонения вдоль оси анкера, вызываемого действием ударной нагрузки и ударного импульса, прикладываемых на колонну бурильных труб, в нижней части которой закреплена известная конструкция, и действующих на верхнюю часть уипстока, выполненную в виде наклонной поверхности.

При этом величина угла отклонения нижней части клина-отклонителя от оси скважины не обеспечивает надежного контакта его в верхней части, что снижает точность прохождения и не обеспечивает получение окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы из-за нарушения режимов резания и вибраций при использовании фрезер-райбера, состоящего, например, из снабженных пластинами твердого сплава зарезной, проходной и калибрующей частей, расположенных соосно-эксцентрично между собой, при проходке за один рейс бурильного инструмента.

Известен отклонитель клиновой для бурения скважин и прорезания окон в обсадной колонне, включающий клин-отклонитель и опору с наклонными поверхностями в виде желоба и выступа, клин-отклонитель имеет распорную часть цилиндрической формы, жестко закрепленную с отклоняющей частью клина, в стенке распорной части клина-отклонителя выполнено окно для плашки, которая с внутренней стороны имеет паз, соответствующий выступу на наклонной поверхности опоры, внешняя сторона плашки имеет зубья в форме плоской упорной насечки, а опора состоит из зауженной верхней части и расширенной нижней части и выполнена в виде одностороннего распорного клина, размещенного в полости, выполненной в расширенной части клина-отклонителя, верхняя зауженная часть опоры имеет Г-образный упор, соединенный с клином-отклонителем зажимом, при этом распорная часть клина-отклонителя со стороны желоба имеет два радиально-упорных элемента, плашка размещена на стороне, противоположной стороне размещения радиально-упорных элементов, зубья на плашке обращены наклонными частями вверх, причем торец расширенной части опоры выполнен сферическим, в верхней отклоняющей части клина-отклонителя имеется выемка, выполненная вдоль тыльной поверхности, а под углом к наклонной поверхности отклоняющей части клина выполнена сквозная канавка (RU 2270909 С2, 27.02.2006).

Недостатками известной конструкции является ее сложность и низкая надежность вследствие возможности попадания абразивных частиц бурового раствора (шламования) в распорную часть клина-отклонителя, в которой выполнено окно для плашки, имеющей паз, соответствующий выступу на наклонной поверхности опоры со стороны, противоположной наклонным поверхностям распорной части клина-отклонителя в виде желоба, что снижает надежность установки клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, ухудшает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, повышает трудоемкость и стоимость вырезки окна в обсадной колонне в скважине.

Недостатком известной конструкции является также возможность попадания абразивных частиц бурового раствора в полость 5 (тупиковую), в которой перемещается с возможностью скольжения опора 3, что приводит к заклиниванию опоры 3 в полости 5, а при минимальных зазорах и посадках скольжения (без суфлирующих отверстий) - к образованию пробки шлама, что не обеспечивает экономических преимуществ от увеличения длины полости 5 на величину h, при этом выступающие радиально-упорные элементы 14, 15 ухудшают проходимость клина-отклонителя при прохождении его с колонной бурильных труб внутри колонны обсадных труб (цепляются за внутренние стыки обсадных труб и муфт).

Известно устройство для формирования окна с выбранным азимутом через стенку обсадной трубы скважины, включающее клин и анкерное устройство, приспособленные для спуска в обсадную трубу на спусковой колонне, указанный клин имеет изогнутую поверхность, указанное анкерное устройство располагается ниже указанного клина при спуске клина и анкерного устройства в скважину на указанной спусковой колонне, указанное анкерное устройство включает ударное устройство, расположенное в нижней части указанной спусковой колонны, когда указанная спусковая колонна размещается в скважине для оказания ударной нагрузки на преграду в указанной скважине, когда указанный клин и анкерное устройство спускаются в скважину; устройство для регулирования угловой ориентации указанной изогнутой поверхности на забое; устройство для измерения ориентации указанной поверхности для определения, когда указанная изогнутая поверхность достигает выбранного азимута; забойное устройство для передачи измерения указанного измерительного устройства на поверхность во время указанной ориентации; и устройство, реагирующее на удар ударного устройства указанного анкерного устройства против преграды в скважине для установки анкерного устройства для фиксации положения клина, когда ориентация изогнутой поверхности, измеренная измерительным устройством, достигла выбранного азимута (US 5488989, Jun. 2, 1994).

Недостатком известной конструкции является ее сложность и неполная возможность повышения надежности устройства, реагирующего на удар ударного устройства указанного анкерного устройства в условиях абразивной среды бурового раствора против преграды в скважине для установки анкерного устройства для фиксации положения клина, когда ориентация изогнутой поверхности, измеренная измерительным устройством, достигла выбранного азимута.

Недостатком известной конструкции является также сложность сборки, по существу, обеспечения окружной ориентации плоскости симметрии опорной поверхности 45 для плашки 47 с зубьями 50 и плоскости симметрии изогнутой (вогнутой) поверхности 41 клина 40 при помощи контролируемого по моменту затяжки резьбового соединения 43 и контактируемых между собой торцов деталей 40 и 44 (с подгонкой торцов для обеспечения окружной ориентации при заданном моменте затяжки).

Наиболее близким к заявляемой конструкции является отклоняющее устройство для бурения скважин и прорезания окон в обсадной колонне, содержащее клин-отклонитель, выполненный в виде единого монолитного элемента, который имеет отклоняющую часть с наклонной поверхностью в виде желоба и распорную часть, на которой выполнена направляющая в виде Т-образного выступа, связанную с распорной частью опору, в которой размещена плашка, имеющая на внешней выпуклой поверхности рельеф, а на внутренней поверхности паз, соответствующий Т-образному выступу на распорной части клина-отклонителя, в верхней части отклоняющей части клина-отклонителя выполнено отверстие с резьбой под болт, удерживающий клин-отклонитель на подвеске, при этом отклоняющая часть клина-отклонителя содержит две рабочие поверхности, одна из которых, выполненная в виде желоба, имеет угол наклона к оси клина 1,5-2°, а на противоположной желобу второй рабочей поверхности выполнена резьбовая нарезка, при этом распорная часть клина-отклонителя соединена с опорой срезной шпилькой, размещенной на оси опоры под плашкой, рельеф внешней выпуклой поверхности которой выполнен в виде правильных 4-гранных пирамид, а на отклоняющей части клина-отклонителя в месте его соединения с подвеской выполнен выступ соосности клина-отклонителя и подвески (RU 2148695 С1, 10.05.2000).

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения надежности, которая объясняется незащищенностью от несанкционированного расклинивания отклонителя при спуске в обсадную колонну скважины, преждевременным срезанием шпильки, соединяющей опору с клином в его распорной части, а также болта для закрепления переднего направления подвески фрезерного инструмента (оконной фрезы), что может привести к заклиниванию устройства в скважине и прекращению работ по зарезке бокового ствола через стенку обсадной трубы.

Недостатки известной конструкции объясняются, например, технологическими трудностями обеспечения требуемой точности и шероховатости фрезерованных опорных поверхностей глухих Т-образных пазов и контактирующей опорной поверхности 6 на плашке 4 после закалки с высокой твердостью, обработать которые можно только шлифованием, что не обеспечивает требуемой надежности заклинивания зубьев 5 плашки 4 в стенке обсадной трубы.

Недостатком известной конструкции является также то, что фиксация плашки 4 в окружном направлении относительно трубчатой опоры 1 выполнена при помощи сквозного окна (с зазором) для плашки 4 в стенке трубчатой опоры 1, а зажим плашки 4 в Т-образных пазах распорной части 2 осуществляется при помощи планки, приваренной изнутри к стенке трубчатой опоры 1, что не обеспечивает требуемой точности и надежности контакта зубьев плашки со стенкой обсадной трубы из-за возможности шламования абразивных частиц бурового раствора в Т-образных пазах распорной части 2, а также между планкой и плашкой 4, при этом не предотвращается заклинивание зубьев плашки 4 в незапланированном месте внутри обсадной трубы.

При этом в известной конструкции величина угла отклонения нижней части клина-отклонителя от оси скважины не обеспечивает в начале фрезерования (зарезки) плотного контакта его в верхней части, что не обеспечивает режущего действия фрезы (оконной) с передним центрирующим элементом для чистого фрезерования окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы из-за повышенного уровня вибраций, высокой вероятности "пробкования" шлама, а также из-за возникновения истирающего действия стружкой пластин твердого сплава оконной фрезы, при этом проходка за один рейс бурильного инструмента не предусмотрена, требуется подъем бурильной колонны для смены бурильного инструмента.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение - повышение надежности отклоняющего устройства, предотвращение аварийности и снижение стоимости бурильных работ, обеспечение чистого фрезерования с гладкими кромками, повышение точности вырезки окон в обсадных колоннах скважин за один рейс бурильного инструмента с целью последующего бурения боковых стволов для добычи нефти через стенки обсадных труб.

Сущность технического решения заключается в том, что отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне скважины, содержащее клин-отклонитель, в котором выполнена отклоняющая часть с наклонной поверхностью в виде желоба, и распорную часть, в которой выполнена направляющая в виде Т-образного выступа, и связанная с распорной частью опора, а также размещена плашка, имеющая на внешней поверхности зубья, а на внутренней поверхности - паз, соответствующий Т-образному выступу направляющей в распорной части, при этом распорная часть клина-отклонителя скреплена с опорой срезаемыми резьбовыми элементами, а также содержащее фрезерный инструмент, скрепленный с отклоняющей частью клина-отклонителя с возможностью разъединения, согласно изобретению содержит опорную гильзу, скрепленную со стороны опоры с распорной частью клина-отклонителя, со стороны торца распорной части клина-отклонителя, направленного к опорной гильзе, выполнен сквозной паз, сообщающий направляющую в виде Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя с полостью опорной гильзы, а также содержит гибкую рессору, при помощи которой плашка и опора скреплены между собой через сквозной паз, выполненный со стороны торца распорной части клина-отклонителя, направленного к опорной гильзе, при этом опора размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы, а отклоняющая и распорная части клина-отклонителя выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, которые скреплены между собой клиновым зажимом, установленным в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя.

Направляющая Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам в распорной части клина-отклонителя, образована двумя Г-образными планками, каждая из которых скреплена резьбовыми элементами через отверстия в плашке, при этом резьбовые отверстия выполнены в Г-образных планках.

Клиновой зажим, установленный в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, выполнен в форме плоского клина, расположенного в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, выполненной в отклоняющей части клина-отклонителя, при этом расширенный задний торец плоского клина расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба.

Опорная гильза со стороны опоры снабжена резьбовой втулкой, внутренний диаметр резьбовой втулки выполнен уменьшенным по сравнению с внутренним диаметром опорной гильзы, край опоры со стороны ее крепления с рессорой выполнен с увеличенным кольцевым поясом по сравнению с наружным диаметром опоры и образует кольцевой упор, направленный к резьбовой втулке, при этом опора соединена с возможностью скольжения с внутренним диаметром резьбовой втулки, а край опоры со стороны ее крепления с гибкой рессорой установлен с возможностью скольжения внутри опорной гильзы.

Зубья на внешней поверхности плашки выполнены в форме треугольного профиля, ориентированного в окружном направлении относительно центральной продольной оси распорной части клина-отклонителя, в поперечном сечении плашки зубья выполнены в виде двух пар продольно направленных рядов, а каждый из рядов зубьев расположен вдоль края соответствующей опорной поверхности плашки.

Отклоняющая часть клина-отклонителя содержит скрепленный с ней радиально-упорный элемент для установки с эксцентриситетом зарезной части фрезерного инструмента (фрезер-райбера) относительно центральной продольной оси отклоняющей части клина-отклонителя в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, выполненной в отклоняющей части клина-отклонителя.

Опора со стороны забоя скреплена при помощи резьбового переходника с комплектом труб и муфт для упора в цементный мост скважины.

Выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины таким образом, что содержит опорную гильзу, скрепленную со стороны опоры с распорной частью клина-отклонителя, со стороны торца распорной части клина-отклонителя, направленного к опорной гильзе, выполнен сквозной паз, сообщающий направляющую в виде Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя с полостью опорной гильзы, а также содержит гибкую рессору, при помощи которой плашка и опора скреплены между собой через сквозной паз, выполненный со стороны торца распорной части клина-отклонителя, направленного к опорной гильзе, при этом опора размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы, а отклоняющая и распорная части клина-отклонителя выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, которые скреплены между собой клиновым зажимом, установленным в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, повышает эксплуатационную надежность, обеспечивает чистое фрезерование с гладкими кромками окна, снижает вероятность образования пробок шлама, обеспечивает режущее, а не истирающее действие фрезер-райбера и оптимальный размер стружки, предотвращает аварийность, повышает точность вырезки окна в обсадной колонне нефтяной скважины за один рейс бурильного инструмента, а также улучшает проходимость компоновки низа бурильной колонны с героторным гидравлическим двигателем и долотом при последующем бурении бокового ствола через вырезанное окно в стенке обсадной трубы.

Выполнение отклоняющего устройства таким образом, что направляющая Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам в распорной части клина-отклонителя, образована двумя Г-образными планками, каждая из которых скреплена резьбовыми элементами через отверстия в плашке, при этом резьбовые отверстия выполнены в Г-образных планках, обеспечивает возможность изготовления контактирующих шлифованных плоскостей в распорной части клина-отклонителя и в опорной поверхности плашки, а также зубьев плашки с повышенной твердостью, по существу, с твердостью HRC_э 55-60, что упрощает конструкцию, снижает ее стоимость, а также повышает надежность закрепления плашки в распорной части клина-отклонителя и заклинивания зубьев плашки в стенке обсадной трубы.

Выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины таким образом, что клиновой зажим, установленный в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, выполнен в форме плоского клина, расположенного в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, выполненной в отклоняющей части клина-отклонителя, при этом расширенный задний торец плоского клина расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба, упрощает конструкцию, снижает ее стоимость, а также повышает ее эксплуатационную надежность, предотвращает аварийность и снижает стоимость бурильных работ, что объясняется тем, что упрощается соединение отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, а также предотвращается возможность выдавливания плоского клина из сквозных клиновых пазов отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя при воздействии на расширенный задний торец плоского клина попадающей в зазор между боковыми поверхностями зарезной, проходной и калибрующей частей фрезера-райбера металлической стружки и шлама.

Выполнение отклоняющего устройства таким образом, что опорная гильза со стороны опоры снабжена резьбовой втулкой, внутренний диаметр резьбовой втулки выполнен уменьшенным по сравнению с внутренним диаметром опорной гильзы, край опоры со стороны ее крепления с рессорой выполнен с увеличенным кольцевым поясом по сравнению с наружным диаметром опоры и образует кольцевой упор, направленный к резьбовой втулке, при этом опора соединена с возможностью скольжения с внутренним диаметром резьбовой втулки, а край опоры со стороны ее крепления с гибкой рессорой установлен с возможностью скольжения внутри опорной гильзы, повышает надежность компоновки низа бурильной колонны на этапах прохождения устройства до глубины, где намечена вырезка окна в обсадной колонне, преимущественно до контакта опоры с цементным мостом (забоем) скважины, предотвращает возможность несанкционированного срезания винтов, крепящих опору с опорной гильзой, повышает безопасность буровых работ за счет предотвращения возможности разрушения рессоры и выпадания опоры из опорной гильзы при спуске и подъеме колонны в скважине, а также при транспортировке.

При этом зубья на внешней поверхности плашки выполнены в форме треугольного профиля, ориентированного в окружном направлении относительно центральной продольной оси распорной части клина-отклонителя, в поперечном сечении плашки зубья выполнены в виде двух пар продольно направленных рядов, а каждый из рядов зубьев расположен вдоль края соответствующей опорной поверхности плашки, что повышает надежность плотной посадки отклоняющего устройства на цементный мост (на забой) при отклонениях от концентричности внутренней поверхности обсадной трубы, повышает надежность закрепления распорной части клина-отклонителя относительно стенки обсадной трубы вследствие уменьшения вероятности "проворота" зубьев плашки в окружном направлении вдоль стенки обсадной трубы, а также уменьшения вероятности отклонения вдоль продольной оси клина-отклонителя, вызываемые действием ударной нагрузки и ударного импульса в компоновке низа бурильной колонны при срезании резьбовых элементов между опорой и опорной гильзой, а также между отклоняющей частью клина-отклонителя и фрезерным инструментом.

При этом выполнение зубьев на внешней поверхности плашки, при котором в поперечном сечении плашки зубья выполнены в виде двух пар продольно направленных рядов, а каждый из рядов зубьев расположен вдоль края соответствующей опорной поверхности плашки, обеспечивает свободную от зубьев зону в плоскости симметрии, предотвращает повреждение зубьями плашки зубьев фрезер-райбера, состоящего, например, из снабженных пластинами твердого сплава зарезной, проходной и калибрующей частей, расположенных соосно-эксцентрично между собой, при проходке за один рейс бурильного инструмента.

Выполнение отклоняющего устройства таким образом, что отклоняющая часть клина-отклонителя содержит скрепленный с ней радиально-упорный элемент для установки с эксцентриситетом зарезной части фрезерного инструмента (фрезер-райбера) относительно центральной продольной оси отклоняющей части клина-отклонителя в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, выполненной в отклоняющей части клина-отклонителя, обеспечивает плотный контакт его в верхней части, снижает истирающее действие стружкой пластин твердого сплава фрезер-райбера, обеспечивает стабильность режимов резания и снижение уровня вибраций, преимущественно при использовании фрезер-райбера, состоящего из снабженных пластинами твердого сплава зарезной, проходной и калибрующей частей, расположенных соосно-эксцентрично между собой, обеспечивает получение окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы при формировании полноразмерного бокового окна за один рейс бурильного инструмента.

Выполнение отклоняющего устройства таким образом, что опора со стороны забоя скреплена при помощи резьбового переходника с комплектом труб и муфт для упора в цементный мост скважины, обеспечивает экономические преимущества при бурении за счет использования резьбовых элементов труб, например, укороченных элементов насосно-компрессорных труб или обсадных труб меньшего типоразмера, для обеспечения регулирования расстояния от цементного моста до места входа фрезер-райбера в стенку обсадной трубы, преимущественно при отклонении вниз расположения цементного моста в скважине.

Ниже представлен лучший вариант отклоняющего устройства для вырезки окна в колонне обсадных труб диаметром 146 мм в скважине.

На фиг.1 показан общий вид отклоняющего устройства для вырезки окна в колонне обсадных труб в скважине в положении контакта опоры и цементного моста скважины.

На фиг.2 показан общий вид отклоняющего устройства для вырезки окна в колонне обсадных труб в скважине после срезания резьбовых элементов между опорой и опорной гильзой, а также между фрезер-райбером и распорной частью клина-отклонителя.

На фиг.3 показан разрез А-А на фиг.2 поперек направляющих Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам распорной части клина-отклонителя, образованных двумя Г-образными планками.

На фиг.4 показан разрез Б-Б на фиг.2 поперек клинового зажима, установленного в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, выполненного в форме плоского клина.

На фиг.5 показан вариант удлинения опоры со стороны забоя при помощи крепления резьбового переходника с комплектом труб и муфт для упора в цементный мост скважины.

На фиг.6 показан разрез В-В на фиг.1 поперек отклоняющей части клина-отклонителя и скрепленного с ней радиально-упорного элемента для установки с эксцентриситетом зарезной части фрезер-райбера.

На фиг.7 показан элемент I на фиг.1 зубьев на внешней поверхности плашки, выполненных в форме треугольного профиля.

Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне скважины содержит клин-отклонитель 1, в котором выполнена отклоняющая часть 2 с наклонной поверхностью в виде желоба 3, и распорную часть 4, в которой выполнена направляющая 5 в виде Т-образного выступа 6, и связанная с распорной частью 4 опора 7, а также размещена плашка 8, имеющая на внешней поверхности зубья 9, а на внутренней поверхности - паз 10, соответствующий Т-образному выступу 6 направляющей 5 в распорной части 4, при этом распорная часть 4 клина-отклонителя 1 скреплена с опорой 7 срезаемыми резьбовыми элементами 11, а также содержит фрезерный инструмент 12 (фрезер-райбер), скрепленный с отклоняющей частью 2 клина-отклонителя 1 с возможностью разъединения, например, при помощи срезаемых болтов 13, показано на фиг.1, 2, 3.

Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной трубе 14 обсадной колонны скважины содержит опорную гильзу 15, скрепленную со стороны опоры 7 с распорной частью 4 клина-отклонителя 1, со стороны торца 16 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 15, выполнен сквозной паз 17, сообщающий направляющую 5 в виде Т-образного выступа 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1 с полостью 18 опорной гильзы 15, а также содержит гибкую рессору 19, при помощи которой плашка 8 и опора 7 скреплены между собой через сквозной паз 17, выполненный со стороны торца 16 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 15, при помощи болтов 20, показано на фиг.1.

Опора 7 размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы 15, а отклоняющая часть 2 клина-отклонителя 1 и распорная часть 4 клина-отклонителя 1 выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, соответственно, в виде отклоняющего модуля 21 и распорного модуля 22, которые скреплены между собой клиновым зажимом 23, установленным в сквозных пазах 24 распорной части 4 (модуля 22) клина-отклонителя 1 и, соответственно, в сквозном клиновом пазу 25 отклоняющей части 2 (модуля 21) клина-отклонителя 1, показано на фиг.1, 2, 4.

Направляющая 5 Т-образного выступа 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1 и пазов 10 плашки 8, соответствующих Т-образным выступам 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1, образована двумя Г-образными планками 26, каждая из которых скреплена резьбовыми элементами 27 через отверстия 28 в плашке 8, при этом резьбовые отверстия 29 выполнены в Г-образных планках 26, показано на фиг.3.

Клиновой зажим 23, установленный в сквозных пазах 24 распорной части 4 (модуля 22) клина-отклонителя 1 и, соответственно, в сквозном клиновом пазу 25 отклоняющей части 2 (модуля 21) клина-отклонителя 1, выполнен в форме плоского клина 30, расположенного в плоскости симметрии 31 наклонной поверхности в виде желоба 3, выполненной в отклоняющей части 2 клина-отклонителя 1, при этом расширенный задний торец 32 плоского клина 30 расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба 3, показано на фиг.1, 2, 4, 6.

Опорная гильза 15 со стороны опоры 7 снабжена резьбовой втулкой 33, внутренний диаметр 34 резьбовой втулки 33 выполнен уменьшенным по сравнению с внутренним диаметром 35 опорной гильзы 15, край 36 опоры 7 со стороны ее крепления с рессорой 19 выполнен с увеличенным кольцевым поясом 37 по сравнению с наружным диаметром 38 опоры 7 и образует кольцевой упор 39, направленный к резьбовой втулке 33, при этом опора 7 соединена с возможностью скольжения с внутренним диаметром 34 резьбовой втулки 33, а край 36 опоры 7 со стороны ее крепления с гибкой рессорой 19 установлен с возможностью скольжения внутри опорной гильзы 15 относительно ее внутреннего диаметра 35, показано на фиг.1.

Зубья 9 на внешней поверхности плашки 8 выполнены в форме треугольного профиля 40, ориентированного в окружном направлении относительно центральной продольной оси 41 распорной части 4 клина-отклонителя 1, в поперечном сечении (А-А) плашки 8 зубья 9 (40) выполнены в виде двух пар продольно направленных рядов 42, 43 и 44, 45, при этом каждый из рядов 42, 43 зубьев 9 расположен вдоль края 46 опорной поверхности 6 плашки 8, а каждый из рядов 44, 45 зубьев 9 расположен вдоль края 47 опорной поверхности 6 плашки 8, показано на фиг.1, 2, 3, 7.

Отклоняющая часть 2 клина-отклонителя 1 содержит скрепленный с ней при помощи сварки радиально-упорный элемент 48 для установки с эксцентриситетом 49 зарезной части 50 фрезерного инструмента 12 (фрезер-райбера) относительно центральной продольной оси 51 отклоняющей части 2 клина-отклонителя 1 в плоскости симметрии 31 наклонной поверхности в виде желоба 3, выполненной в отклоняющей части 2 клина-отклонителя 1, при этом поз.52 - переводник для соединения фрезерного инструмента 12 (фрезер-райбера) с колонной бурильных труб или с валом заторможенного шпинделя забойного двигателя, показано на фиг.1, 2, 6.

Опора 7 со стороны забоя может быть скреплена при помощи резьбового переходника 53 с комплектом труб 54 и муфт 55 для упора в цементный мост 56 колонны обсадных труб 14 в скважине, показано на фиг.5.

Спуск отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины осуществляют на колонне бурильных труб. После спуска на определенную глубину (от забоя) скважины компоновки колонны бурильных труб, включающей гироскопическое устройство для ориентирования по азимуту клина-отклонителя 1, в котором выполнена отклоняющая часть 2 с наклонной поверхностью в виде желоба 3, осуществляют ориентирование в заданном направлении для вырезки окна в обсадной колонне скважины, при этом торец опоры 7 располагают на заданном расстоянии от цементного моста 56 в колонне обсадных труб 14 в скважине.

После ориентирования системы осуществляют дальнейший спуск (разгрузку) отклоняющего устройства в компоновке колонны бурильных труб до упора опоры 7 в цементный мост 56 в колонне обсадных труб 14 в скважине, при этом срезаются резьбовые элементы 11, скрепляющие опору 7 и опорную гильзу 15. Происходит перемещение (опускание) отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной трубе 14 обсадной колонны скважины, содержащего опорную гильзу 15, скрепленную со стороны опоры 7 с распорной частью 4 клина-отклонителя 1, в которой со стороны торца 16 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 15, выполнен сквозной паз 17, сообщающий направляющую 5 в виде Т-образного выступа 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1 с полостью 18 опорной гильзы 15, относительно неподвижной системы, включающей плашку 8 с зубьями 9, гибкую рессору 19 и опору 7, которая зафиксирована цементным мостом 56 в колонне обсадных труб 14 в скважине.

При дальнейшем опускании отклоняющего устройства происходит перемещение (вдавливание) с возможностью скольжения опорной гильзы 15 в опору 7, а гибкая рессора 19, при помощи которой плашка 8 и опора 7 скреплены между собой через сквозной паз 17, выполненный со стороны торца 16 распорной части 4 клина-отклонителя 1, с определенным усилием расклинивает плашку 8 с зубьями 9 на внешней поверхности плашки 8, выполненными в форме треугольного профиля 40, ориентированного в окружном направлении относительно центральной продольной оси 41 распорной части 4 клина-отклонителя 1, происходит врезание зубьев 9 в стенку 14 обсадной трубы в скважине.

Далее нагрузку вниз на компоновку колонны бурильных труб увеличивают для срезания болтов 13, скрепляющих зарезную часть 50 фрезерного инструмента 12 (фрезер-райбера) с упорным элементом 48 для установки с эксцентриситетом 49 зарезной части 50 фрезерного инструмента 12 (фрезер-райбера) относительно центральной продольной оси 51 отклоняющей части 2 клина-отклонителя 1 в плоскости симметрии 31 наклонной поверхности в виде желоба 3, выполненной в отклоняющей части 2 клина-отклонителя 1. Начинают плавное (без импульсов) вращение компоновки колонны бурильных труб, содержащей фрезерный инструмент 12 (фрезер-райбер) с подачей под давлением бурового раствора. После выхода на определенную частоту вращения плавно прикладывают осевую нагрузку на фрезерный инструмент 12 (фрезер-райбер).

При отклонении вниз по глубине скважины 14 расположения цементного моста 56 в скважине 14 опору 7 со стороны забоя скрепляют при помощи резьбового переходника 53 с комплектом труб 54 и муфт 55 для упора в цементный мост 56 в скважине 14, что обеспечивает регулирование и фиксацию глубины расположения до прорезания фрезерным инструментом 12 окна в стенке 14 обсадной трубы, по существу, расстояния от цементного моста 56 до места входа зарезной части 50 фрезерного инструмента 12 (фрезер-райбера) в стенку обсадной трубы 14.

Выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной трубе 14 обсадной колонны скважины таким образом, что содержит опорную гильзу 15, скрепленную со стороны опоры 7 с распорной частью 4 клина-отклонителя 1, со стороны торца 16 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 15, выполнен сквозной паз 17, сообщающий направляющую 5 в виде Т-образного выступа 6 в распорной части 4 клина-отклонителя 1 с полостью 18 опорной гильзы 15, а также содержит гибкую рессору 19, при помощи которой плашка 8 и опора 7 скреплены между собой через сквозной паз 17, выполненный со стороны торца 16 распорной части 4 клина-отклонителя 1, направленного к опорной гильзе 15, при помощи болтов 20, повышает эксплуатационную надежность, обеспечивает чистое фрезерование с гладкими кромками окна, снижает вероятность образования пробок шлама, обеспечивает режущее, а не истирающее действие фрезер-райбера и оптимальный размер стружки, предотвращает аварийность, повышает точность вырезки окна в обсадной колонне скважины за один рейс бурильного инструмента, а также улучшает проходимость компоновки низа бурильной колонны с героторным гидравлическим двигателем и долотом при последующем бурении бокового ствола для добычи нефти через вырезанное окно в стенке обсадной трубы.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к отклоняющим устройствам для вырезки окон в обсадных колоннах скважин. Содержит клин-отклонитель, в котором выполнена отклоняющая часть с наклонной поверхностью в виде желоба, и распорную часть, в которой выполнена направляющая в виде Т-образного выступа. Распорная часть скреплена с опорой срезаемыми резьбовыми элементами, а также содержит фрезерный инструмент, скрепленный с отклоняющей частью с возможностью разъединения. С распорной частью связана плашка, имеющая на внешней поверхности зубья, а на внутренней поверхности паз, соответствующий Т-образному выступу направляющей в распорной части. Отклоняющее устройство содержит опорную гильзу, скрепленную со стороны опоры с распорной частью, со стороны торца распорной части, направленного к опорной гильзе, выполнен сквозной паз, сообщающий направляющую в распорной части с полостью опорной гильзы, а также содержит гибкую рессору, при помощи которой плашка и опора скреплены между собой через сквозной паз. Опора размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы, а отклоняющая и распорная части клина-отклонителя выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, которые скреплены между собой клиновым зажимом. Повышается надежность отклоняющего устройства, предотвращается аварийность и снижается стоимость бурильных работ, обеспечивается чистое фрезерование с гладкими кромками, повышается точность вырезки окон в обсадных колоннах скважин за один рейс бурильного инструмента. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне скважины, содержащее клин-отклонитель, в котором выполнена отклоняющая часть с наклонной поверхностью в виде желоба, и распорную часть, в которой выполнена направляющая в виде Т-образного выступа, и связанная с распорной частью опора, а также размещена плашка, имеющая на внешней поверхности зубья, а на внутренней поверхности - паз, соответствующий Т-образному выступу направляющей в распорной части, при этом распорная часть клина-отклонителя скреплена с опорой срезаемыми резьбовыми элементами, а также содержащее фрезерный инструмент, скрепленный с отклоняющей частью клина-отклонителя с возможностью разъединения, отличающееся тем, что содержит опорную гильзу, скрепленную со стороны опоры с распорной частью клина-отклонителя, со стороны торца распорной части клина-отклонителя, направленного к опорной гильзе, выполнен сквозной паз, сообщающий направляющую в виде Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя с полостью опорной гильзы, а также содержит гибкую рессору, при помощи которой плашка и опора скреплены между собой через сквозной паз, выполненный со стороны торца распорной части клина-отклонителя, направленного к опорной гильзе, при этом опора размещена с возможностью скольжения внутри опорной гильзы, а отклоняющая и распорная части клина-отклонителя выполнены разъемными, каждая в виде отдельного модуля, которые скреплены между собой клиновым зажимом, установленным в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя.

2. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющая Т-образного выступа в распорной части клина-отклонителя и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам в распорной части клина-отклонителя, образована двумя Г-образными планками, каждая из которых скреплена резьбовыми элементами через отверстия в плашке, при этом резьбовые отверстия выполнены в Г-образных планках.

3. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что клиновой зажим, установленный в сквозных пазах отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, выполнен в форме плоского клина, расположенного в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, выполненной в отклоняющей части клина-отклонителя, при этом расширенный задний торец плоского клина расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба.

4. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что опорная гильза со стороны опоры снабжена резьбовой втулкой, внутренний диаметр резьбовой втулки выполнен уменьшенным по сравнению с внутренним диаметром опорной гильзы, край опоры со стороны ее крепления с рессорой выполнен с увеличенным кольцевым поясом по сравнению с наружным диаметром опоры и образует кольцевой упор, направленный к резьбовой втулке, при этом опора соединена с возможностью скольжения с внутренней поверхностью резьбовой втулки, а край опоры со стороны ее крепления с гибкой рессорой установлен с возможностью скольжения внутри опорной гильзы.

5. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что зубья на внешней поверхности плашки выполнены в форме треугольного профиля, ориентированного в окружном направлении относительно центральной продольной оси распорной части клина-отклонителя, в поперечном сечении плашки зубья выполнены в виде двух пар продольно направленных рядов, а каждый из рядов зубьев расположен вдоль края соответствующей опорной поверхности плашки.

6. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что отклоняющая часть клина-отклонителя содержит скрепленный с ней радиально-упорный элемент для установки с эксцентриситетом зарезной части фрезерного инструмента относительно центральной продольной оси отклоняющей части клина-отклонителя в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, выполненной в отклоняющей части клина-отклонителя.

7. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что опора со стороны забоя скреплена при помощи резьбового переходника с комплектом труб и муфт для упора в цементный мост скважины.