КОМПОНОВКА ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ ПРОРЕЗКИ БОКОВОГО "ОКНА" В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ И СПОСОБ АЗИМУТАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИИ И КРЕПЛЕНИЯ КЛИНА-ОТКЛОНИТЕЛЯ Российский патент 2011 года по МПК E21B29/06 E21B7/08 

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно - к прорезке боковых «окон» в обсадной колонне скважины для дальнейшего бурения вторых стволов.

По патенту РФ №2166058 МПК E21B 7/08 (заявлено 01.06.1999 г., опубликовано 27.04.2001 г.) известно изобретение «Клиновой отклонитель», которое принимаем за аналог. Устройство по аналогу включает в себя направляющий клин с наклонной рабочей поверхностью и узел опоры, содержащий выдвижные распорные элементы в виде верхней и нижней плашек с зубьями на лицевой поверхности и наклонными поверхностями в виде паза - на тыльной стороне. Узел опоры содержит также полый корпус, который жестко соединен с направляющим клином. Направляющий клин-отклонитель с противоположной стороны рабочей поверхности имеет паз для размещения в последующем шланга высокого давления. В корпусе узла опоры размещен подвижный сплошной поршень, удерживаемый в корпусе срезной шпилькой. Поршень имеет наклонные поверхности под плашки, выполненные в виде выступов, соответствующих пазам плашек. Между корпусом узла опоры и поршнем размещены уплотнители. Верхняя часть направляющего клина закреплена с подвесным устройством срезным болтом. В нижней части клина-отклонителя имеется полость, которая выполнена замкнутой и связана со шлангом высокого давления посредством бокового отверстия в направляющем клине. Рабочая поверхность направляющего клина имеет вид желоба, который выполнен со стороны верхней плашки. Корпус узла опоры дополнительно имеет радиальное отверстие для обеспечения сброса давления жидкости в камере, образованной при перемещении сплошного поршня относительно клина, что служит показателем закрепления отклонителя на требуемом уровне в скважине.

Недостатком устройства по аналогу является то, что конструктивно отклонитель рассчитан на установку на забой, так как для закрепления на стенке обсадной колонны необходимо большее давление на плашки, чтобы удержать компоновку. Закрепление на стенке обсадной колонны отклонителя проблематично и в случае недостаточного давления жидкости на поршень. Нижняя торцевая часть полости корпуса отклонителя открыта и способна воспрепятствовать движению поршня вниз в случае засорения при установке на стенке обсадной колонны. В случае отклонения от рассчитанного внутреннего диаметра обсадной колонны (трубы) в месте или местах закрепления плашки или обеих плашек, а также установка и закрепление и на забой, и особенно на стенках обсадной колонны не будут реализованы.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому изобретению по совокупности сходных существенных признаков из числа известных технических решений того же назначения принимаем компоновку инструментов для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины, сведения о которой приведены в описании изобретения к патенту РФ №2311522 по МПК E21B 7/08 (заявлено 19.05.2006 г., опубликовано 27.11.2007 г.) под названием «Гидравлический отклонитель».

Компоновка по прототипу включает в себя закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен клин-отклонитель, снабженный устройством его крепления в обсадной колонне в виде гидравлического узла крепления с каналом подачи в него рабочей жидкости.

Устройство крепления клина-отклонителя в обсадной колонне скважины (в прототипе оно названо - узел опоры) в компоновке по прототипу содержит цилиндрический полый корпус с окнами для плашек, расположенный в упомянутом полом корпусе распорный элемент с наклонными поверхностями, на которых с возможностью перемещения размещены плашки, имеющие на лицевой поверхности зубья, а с тыльной стороны - паз, соответствующий Т-образному выступу на наклонной поверхности распорного элемента, гидравлическую камеру и гибкий шланг высокого давления для подачи жидкости в гидравлическую камеру.

Компоновка по прототипу снабжена также размещенными между клином-отклонителем и цилиндрическим полым корпусом узла опоры переходником и пакерами. При этом распорный элемент имеет направляющую часть, выполненную внизу в виде поршня, и переходящую в распорную часть, выполненную в виде правильной трехгранной усеченной суженной книзу пирамиды, ребра которой образованы наклонной поверхностью и имеют выступы под плашки, зубья которых выполнены с наклоном вниз. Плашки радиально размещены в окнах, выполненных в нижней части цилиндрического полого корпуса узла опоры под углом 120° относительно друг друга. При этом в верхней части корпуса узла опоры выполнена кольцевая расточка и упор, образующие с цилиндрической поверхностью направляющей части распорного элемента гидравлическую камеру. Камера связана с гибким шлангом посредством выполненных соответственно в переходнике и в направляющей части распорного элемента полостей, последняя из которых связана с гидравлической камерой через распределитель. Распределитель выполнен в направляющей части в виде трех сквозных под углом 120° относительно друг друга отверстий. Корпус узла опоры установлен с возможностью перемещения вдоль направляющей части распорного элемента, с одновременным изменением объема гидравлической камеры. На торце цилиндрического полого корпуса узла опоры одета заглушка, закрепленная резьбовым соединением с распорной частью распорного элемента. Между внутренней поверхностью полого цилиндрического корпуса узла опоры и внешней поверхностью распорного элемента установлены уплотнители.

Способ крепления спущенного в скважину клина-отклонителя в прототипе предусматривает подачу по гибкому шлангу высокого давления на гидравлический узел крепления рабочей жидкости под давлением, в результате чего происходит закрепление клина-отклонителя в скважине плашками и уплотнение его пакерами.

Азимутальное ориентирование клина-отклонителя в стволе скважины по прототипу осуществляется традиционным способом.

Однако известные по прототипу и компоновка, и способ крепления клина-отклонителя в обсадной колонне не обеспечивают ему необходимой прочности крепления в обсадной колонне из-за того, что при заякоривании происходит одновременно и выдвижение упорных плашек, и сжатие пакеров, выполненных как обычно из эластичных упругих уплотнительных элементов. После заякоривания устройства крепления, за счет сил упругой деформации уплотнительных элементов пакера, последние стремятся расшириться, чем ослабляют осевые усилия расклинивания.

Кроме того, компоновка по прототипу при эксплуатации требует проведения дополнительных подготовительных работ, так как для надежного срабатывания пакеров каждый раз необходимо их подбирать с условием, чтобы наружный диаметр пакера строго соответствовал бы внутреннему диаметру конкретной обсадной колонны.

Еще одним недостатком является то, что компоновка по прототипу не позволяет производить промывку скважины при ее спуске, что в ряде случаев бывает крайне необходимо для удаления, например, нефтепарафиновых отложений со стенок обсадной колонны.

Еще одним существенным недостатком являются частые отказы в работе гидравлического якорного устройства, которые происходят из-за засорения гибкого шланга высокого давления то частицами твердой фазы, имеющимися в промывочной жидкости, то окалиной или продуктами коррозии бурового инструмента. Такому засорению в большей степени способствует еще и то, что проходное сечение гибкого шланга высокого давления очень мало, а вся гидравлическая система подачи рабочей жидкости в гидравлический узел крепления выполнена замкнутой.

Еще одним недостатком является то, что компоновка по прототипу, имеющая замкнутую гидравлическую систему якорения, исключает возможность ориентирования клина-отклонителя относительно сторон света с использованием телеметрических систем ориентирования, работающих с гидравлическим каналом связи.

Недостаток так же еще и в том, что компоновка по прототипу после освобождения от клина-отклонителя засоряет ствол скважины обрезаемым шлангом высокого давления.

Новый технический результат, который достигается при использовании изобретения, состоит в том, что заявляемая компоновка при эксплуатации:

- позволяет использовать гидравлически сообщающиеся между собой внутренние каналы и внутренние полости элементов компоновки в качестве сквозного канала подачи рабочей жидкости в гидравлический узел крепления клина-отклонителя, исключив за этот счет гибкий шланг высокого давления;

- позволяет при необходимости производить как прямую, так и обратную промывку ствола-скважины непосредственно во время спуска компоновки в скважину, что исключает шламование гидравлического канала компоновки;

- позволяет обеспечить предварительное первоначальное крепление клина-отклонителя гидравлическим цанговым якорем в любом интервале обсадной колонны без создания осевой опоры на забой;

- позволяет производить азимутальную ориентацию клина-отклонителя после его предварительного крепления в заданном интервале обсадной колонны благодаря созданной возможности для работы телеметрической системы с гидравлическим каналом связи;

- позволяет обеспечить надежное крепление клина-отклонителя в обсадной колонне скважины благодаря предложенной системе гидравлического и механического независимых якорей;

- позволяет использовать штатные буровые насосы буровой установки для установки и крепления клина - отклонителя, что исключает необходимость привлекать специальную технику для создания высокого давления в гидравлической системе компоновки благодаря тому, что сквозной канал подачи рабочей жидкости по всей его длине выполнен большого размера и в 3-6 раз сокращает непроизводительное время на эти работы;

- позволяет существенно снизить количество случаев шламования гидравлического канала комплекта, а также исключается необходимость разбуривания технологических элементов.

Указанный технический результат при использовании предлагаемого изобретения достигается благодаря предложенной компоновке инструментов для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины с признаками по п.1 формулы изобретения и способу азимутальной ориентации и крепления клина-отклонителя с признаками по п.8 формулы изобретения,

Так, в известную по прототипу компоновку, включающую закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен клин-отклонитель, снабженный устройством его крепления в обсадной колонне в виде гидравлического узла крепления с каналом подачи в него рабочей жидкости, нами введены новые существенные конструктивные признаки, а именно: в полом фрезере-райбере выполнен продольный сквозной канал, между клином-отклонителем и гидравлическим узлом крепления установлены соединенные между собой с внутренними осевыми сквозными каналами механический узел крепления и разъединительный узел, в желобной части тела клина-отклонителя выполнен соосный сквозной канал, в который заведен вставной трубопровод для обеспечения гидравлического сообщения полости колонны бурильных труб с внутренним пространством обсадной колонны скважины через гидравлическую насадку гидравлического узла крепления, а в канале подачи рабочей жидкости на пути в полый фрезер-райбер установлена телеметрическая система с гидравлическим каналом связи.

А так же тем, что:

- вставной трубопровод выполнен с возможностью ограниченного продольного перемещения, его верхний конец герметично заведен в продольный сквозной канал полого фрезера-райбера с его нижнего торца и срезным болтом закреплен в нем, а нижний конец такого трубопровода герметично заведен в соосный сквозной канал желобной части тела клина-отклонителя;

- механический узел крепления выполнен в виде жестко присоединенного к нижнему концу клина-отклонителя полого направляющего элемента, на наружной поверхности нижней части которого выполнена, по меньшей мере, одна наклонная плоскость с установленной на ней упорной плашкой, с нижнего конца на полый направляющий элемент герметично с возможностью осевого перемещения заведен кожух плашкодержателя с окном под каждую упорную плашку, ниже которой срезным болтом кожух скреплен с полым направляющим элементом;

- разъединительный узел содержит пустотелый корпус, разделенный по длине радиальным кольцевым разъемом на верхнюю и нижнюю половины, соединенные между собой по их наружным и внутренним поверхностям стыковочными трубами, перекрывающими кольцевой разъем, нижние концы обеих стыковочных труб жестко соединены с нижней половиной пустотелого корпуса, верхний конец наружной стыковочной трубы срезным болтом-штифтом скреплен с верхней половиной пустотелого корпуса, а верхний конец внутренней стыковочной трубы герметично сопряжен с внутренней поверхностью верхней половины пустотелого корпуса, при этом верхний конец верхней половины пустотелого корпуса жестко соединен с нижним концом кожуха плашкодержателя, а нижний конец нижней половины пустотелого корпуса разъединительного узла снаружи выполнен конусным и жестко связан с гидравлическим узлом крепления;

- гидравлический узел крепления выполнен в виде гидравлического цангового якоря и содержит пустотелый остов, в нижней части которого выполнен подводящий гидравлический радиальный канал, а внутри на нижнем его конце установлена гидравлическая насадка, снаружи нижней части пустотелого остова герметично закреплена гильза, в кольцевом зазоре между гильзой и пустотелым остовом установлена цанга с герметично заведенным основанием в виде поршня, цанга срезным штифтом соединена с пустотелым остовом, верхние концы цанги выполнены в виде стопорящих плашек с наружными зубцами для крепления в обсадной колонне, внутренние поверхности верхних концов цанги выполнены с возможностью взаимодействия с конусной наружной поверхностью нижнего конца нижней половины пустотелого корпуса разъединительного узла;

- в качестве канала подачи рабочей жидкости из колонны бурильных труб в гидравлический узел крепления клина-отклонителя использованы гидравлически сообщающиеся между собой продольный сквозной канал полого фрезера-райбера, внутренняя полость вставного трубопровода, соосный сквозной канал в желобной части тела клина-отклонителя, внутренняя полость присоединенного к нему полого направляющего элемента и внутреннее пространство кожуха плашкодержателя механического узла, внутренние каналы обеих половин и радиальный кольцевой разъем между ними пустотелого корпуса разъединительного узла, внутреннее пространство пустотелого остова гидравлического цангового якоря и его подводящий гидравлический радиальный канал;

- для обеспечения вставному трубопроводу ограниченного продольного перемещения в соосном сквозном канале желобной части тела клина-отклонителя выполнен, например, внутренний уступ, а на вставном трубопроводе - наружный выступ.

Указанные выше новые существенные конструктивные признаки предлагаемой компоновки являются отличительными признаками заявляемого изобретения по отношению к компоновке, известной по прототипу.

Указанный технический результат при использовании предлагаемого изобретения достигается так же благодаря предложенному нами способу азимутальной ориентации и крепления клина-отклонителя, по которому предлагаемая компоновка инструментов реализует прорезку бокового «окна» в обсадной колонне скважины.

Так, в известный по прототипу способ азимутальной ориентации и крепления клина-отклонителя в обсадной колонне скважины для прорезки в ней бокового «окна», включающий спуск в скважину клина-отклонителя, нахождение угла его поворота вокруг своей продольной оси для достижения им направления вырезки «окна», поворот клина-отклонителя на величину найденного угла и последующее крепление клина-отклонителя в обсадной колонне, нами введено новое устройство для реализации способа и предложены иные условия проведения операций способа, а именно: для спуска, азимутальной ориентации и крепления клина-отклонителя в обсадной колонне скважины используют предлагаемую в заявляемом изобретении компоновку инструментов для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины, включающую закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен клин-отклонитель, снабженный устройством его крепления в обсадной колонне в виде гидравлического узла крепления с каналом подачи в него рабочей жидкости, характеризующуюся тем, что в полом фрезере-райбере выполнен продольный сквозной канал, между клином-отклонителем и гидравлическим узлом крепления установлены соединенные между собой с внутренними осевыми сквозными каналами механический узел крепления и разъединительный узел, в желобной части тела клина-отклонителя выполнен соосный сквозной канал, в который заведен вставной трубопровод для обеспечения гидравлического сообщения полости колонны бурильных труб с внутренним пространством обсадной колонны скважины через гидравлическую насадку гидравлического узла крепления, а в канале подачи рабочей жидкости на пути в полый фрезер-райбер установлена телеметрическая система с гидравлическим каналом связи, указанную компоновку инструментов спускают в скважину, при достижении заданного интервала вырезки бокового «окна» через колонну бурильных труб подают в скважину рабочую жидкость и осуществляют заклинивание компоновки инструментов в обсадной колонне скважины стопорящими плашками (25) гидравлического узла крепления (В), после чего гидравлический узел крепления (В) и механический узел крепления (А) разъединяют между собой, затем колонну бурильных труб приподнимают, через компоновку инструментов продолжают подачу рабочей жидкости в скважину и по показаниям телеметрической системы, полученным через гидравлический канал связи в процессе подачи рабочей жидкости в скважину, устанавливают величину угла, на который необходимо произвести поворот клина-отклонителя, затем производят поворот клина-отклонителя на величину найденного угла, после чего производят его окончательное закрепление в обсадной колонне упорными плашками (10) механического узла крепления (А) с одновременным докреплением стопорящих плашек (25) гидравлического узла крепления (В).

А так же тем, что:

- для заклинивания компоновки инструментов в заданном интервале вырезки бокового «окна» увеличивают объем и давление подаваемой рабочей жидкости, чем создают перепад давления на насадке (20), в результате чего срезается штифт (24) и цанга (22) движется вверх, приводя в зацепление наружные зубцы ее стопорящих плашек (25) с внутренней поверхностью обсадной колонны;

- разъединение гидравлического (В) и механического (А) узлов крепления между собой производят путем разгрузки части веса бурового инструмента на клин-отклонитель до величины срезания болта-штифта (18) в разъединительном узле (Б) при подаче рабочей жидкости в скважину;

- окончательное закрепление клина-отклонителя в обсадной колонне скважины упорными плашками (10) механического узла крепления (А) производят без подачи рабочей жидкости в скважину путем разгружения части веса бурового инструмента на клин-отклонитель, при котором срезают болт (12) в механическом узле крепления (А), и наклонная плоскость (9) направляющего элемента (8) движется вниз, чем выдвигает упорную плашку (10) до полного соприкосновения ее зубцов с внутренней поверхностью обсадной колонны, одновременно передает осевое усилие на нижнюю половину (15) пустотелого корпуса разъединительного узла (Б), нижний конусный конец которой докрепляет сцепление зубцов стопорящих плашек (25) с внутренней поверхностью обсадной колонны.

Указанные выше новые существенные признаки заявляемого способа являются отличительными признаками от известного по прототипу способа.

Из общедоступных источников научно-технической и патентной информации нам не известны компоновки инструментов и способы для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины, которые вместе с известными существенными признаками включали бы в себя указанные выше новые отличительные существенные признаки, предложенные нами в заявляемой компоновке и способе, что свидетельствует о соответствии предложенной группы изобретений критерию «новизна».

Известные и новые отличительные существенные признаки в совокупности обеспечивают заявляемой группе изобретений достижение нового технического результата, изложенного выше.

На чертеже представлена заявляемая компоновка инструментов для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины в транспортном положении, продольный разрез.

Предлагаемая компоновка включает в себя закрепленный на нижнем конце колонны бурильных труб полый фрезер-райбер 1, к которому на срезном элементе 2 подвешен клин-отклонитель 3. В желобной части тела клина-отклонителя 3 выполнен соосный сквозной канал 4, в котором с возможностью ограниченного продольного перемещения размещен вставной трубопровод 5. Верхний конец вставного трубопровода 5 герметично заведен в продольный сквозной канал 6 полого фрезера-райбера 1 с его нижнего торца и срезным болтом 7 закреплен в нем. Нижний конец такого трубопровода 5 герметично заведен в соосный сквозной канал 4 клина-отклонителя 3. Для обеспечения вставному трубопроводу 5 ограниченного продольного перемещения в соосном сквозном канале 4 клина-отклонителя 3 может быть выполнен, например, внутренний уступ а, а на вставном трубопроводе 5 - наружный выступ б.

Устройство крепления клина-отклонителя 3 в обсадной колонне выполнено в виде двух отдельных друг от друга узлов: механического А и гидравлического В, которые соединены между собой через разъединительный узел Б.

Механический узел крепления А выполнен в виде жестко присоединенного к нижнему концу клина-отклонителя 3 полого направляющего элемента 8, на наружной поверхности нижней части которого выполнена, по меньшей мере, одна наклонная плоскость 9 с установленной на ней упорной плашкой 10. С нижнего конца на полый направляющий элемент 8 с возможностью осевого перемещения заведен кожух плашкодержателя 11 с окном под каждую упорную плашку 10. Кожух плашкодержателя 11 герметично охватывает нижний конец полого направляющего элемента 8, которые ниже упорной плашки 10 скреплены между собой срезным болтом 12.

Разъединительный узел Б содержит пустотелый корпус, разделенный по длине радиальным кольцевым разъемом 13 на верхнюю 14 и нижнюю 15 половины. Обе половины соединены между собой наружной 16 и внутренней 17 стыковочными трубами, которые перекрывают радиальный кольцевой разъем 13. Нижние концы обеих стыковочных труб 16 и 17 жестко соединены с нижней половиной 15 пустотелого корпуса. Верхний конец наружной стыковочной трубы 16 срезным болтом-штифтом 18 скреплен с верхней половиной 14 пустотелого корпуса. А верхний конец внутренней стыковочной трубы 17 герметично сопряжен с внутренней поверхностью верхней половины 14 пустотелого корпуса. Верхним концом верхняя половина 14 пустотелого корпуса жестко соединена с нижним концом кожуха плашкодержателя 11. Нижний конец нижней половины 15 пустотелого корпуса разъединительного узла снаружи выполнен конусным и жестко соединен с гидравлическим узлом крепления В.

Гидравлический узел крепления В выполнен в виде гидравлического цангового. якоря и содержит пустотелый остов 19, верхний конец которого жестко соединен с нижним концом нижней половины 15 пустотелого корпуса разъединительного узла. Наружная поверхность нижнего конца нижней половины 15 выполнена конусной, которая может иметь один или более значений уклона конуса. На нижнем конце внутри пустотелого остова 19 установлена гидравлическая насадка 20. Снаружи нижней части пустотелого остова 19 герметично закреплена гильза 21. В кольцевом зазоре между гильзой 21 и пустотелым остовом 19 установлена цанга 22 с герметично заведенным основанием 23 в виде поршня. Цанга 22 срезным штифтом 24 соединена с пустотелым остовом 19. Верхние концы цанги 22 выполнены в виде стопорящих плашек 25 с наружными зубцами для крепления в обсадной колонне. Внутренние поверхности верхних концов цанги 22 выполнены с возможностью взаимодействия с конусной наружной поверхностью нижнего конца нижней половины 15 пустотелого корпуса разъединительного узла. В пустотелом остове 19 выполнен подводящий гидравлический радиальный канал 26.

Подачу рабочей жидкости в гидравлический узел крепления В клина-отклонителя 3 производят из колонны бурильных труб. В качестве канала подачи рабочей жидкости используют гидравлически сообщающиеся между собой продольный сквозной канал 6 полого фрезера-райбера 1, внутреннюю полость вставного трубопровода 5, соосный сквозной канал 4 в желобной части тела клина-отклонителя 3, внутреннюю полость присоединенного к нему полого направляющего элемента 8 и внутреннее пространство кожуха плашкодержателя 11 механического узла, внутренние каналы обеих половин и радиального кольцевого разъема между ними пустотелого корпуса разъединительного узла, внутреннее пространство пустотелого остова 19 гидравлического цангового якоря и его подводящий гидравлический радиальный канал 26.

Предлагаемая компоновка используется следующим образом. Собранную на мостках буровой установки компоновку на колонне бурильных труб спускают в скважину в заданный интервал вырезки бокового «окна» в обсадной колонне.

При необходимости при спуске компоновки производят промывку скважины, например, от асфальтосмолопарафиновых отложений. Для промывки включают насос буровой установки на ограниченную производительность.

При промывке скважины во время спуска компоновки поток рабочей жидкости из колонны бурильных труб в скважину проходит через продольный сквозной канал 6 полого фрезера-райбера 1, внутреннюю полость вставного трубопровода 5, соосный сквозной канал 4 желобной части тела клина-отклонителя 3, полый направляющий элемент 8, внутреннее пространство кожуха 11, пустотелый корпус разъединительного узла Б, пустотелый остов 19 и через гидравлическую насадку 20 гидравлического узла В.

По достижении заданной глубины спуска компоновки производительность насоса буровой установки повышают по сравнению с тем, что было при промывке скважины. За счет увеличения перепада давления на гидравлической насадке 20 подаваемая буровым насосом рабочая жидкость, пройдя через указанные выше внутренние каналы и внутренние полости компоновки, поступает через подводящий гидравлический радиальный канал 26 и давит на поршневое основание 23 цанги 22, в результате чего срезается штифт 24 и цанга 22 движется вверх. При движении цанги 22 вверх от взаимодействия внутренних поверхностей верхних концов цанги 22 с конусной наружной поверхностью нижнего конца нижней половины пустотелого корпуса разъединительного узла Б стопорящие плашки 25 выдвигаются и входят в сцепление с внутренней поверхностью обсадной колонны, заклинивая компоновку в заданном интервале скважины элементами гидравлического цангового якоря гидравлического узла крепления В, чем обеспечивается первоначальная опора клина-отклонителя в обсадной колонне скважины, не требуя для этого создания осевой опоры.

Используемые при этом гидравлически сообщающиеся между собой внутренние каналы и внутренние полости компоновки в качестве канала подачи рабочей жидкости в гидравлический узел крепления имеют значительно большие проходные сечения, чем шланг высокого давления в прототипе, что упрощает работу при использовании компоновки.

После закрепления компоновки элементами гидравлического цангового якоря в заданном интервале обсадной колонны скважины, т.е. произведя первоначальную опору клина-отклонителя в скважине, продолжают подачу промывочной жидкости в скважину. При этом на клин-отклонитель разгружают часть веса бурового инструмента. Зафиксировав его «посадку» и не отключая подачу рабочей жидкости, производят дальнейшую разгрузку веса бурового инструмента и срезают болт-штифт 18, что фиксируется «скачком веса» на индикаторе веса. В результате происходит разъединение жесткой связи гидравлического узла крепления В от элементов компоновки, находящихся вместе с клином-отклонителем над разъединительным узлом Б. Затем компоновку инструментов над гидравлическим узлом В приподнимают. Благодаря установке телеметрической системы с гидравлическим каналом связи на дневной поверхности скважины во время подачи рабочей жидкости в скважину после приподнимания компоновки устанавливают необходимый угол поворота клина-отклонителя вокруг его продольной оси для обеспечения последнему заданной пространственной ориентации. Далее производят поворот приподнятой части компоновки вокруг продольной оси на установленный ранее угол, чем заканчивают заданную пространственную ориентацию клина-отклонителя.

После того как в обсадной колонне клин-отклонитель 3 будет сориентирован в направлении намечаемого для прорезки бокового «окна», на него без подачи рабочей жидкости разгружают часть веса колонны бурильных труб. При этом путем механического осевого нагружения происходит докрепление стопорящих плашек 25 гидравлического узла крепления В в обсадной колонне скважины.

Дальнейшей разгрузкой веса колонны бурильных труб срезается болт 12, выдвигается упорная плашка 10 (или плашки 10) в механическом узле крепления А, окончательно закрепляя клин-отклонитель 3 в обсадной колонне.

Последующей большей по величине разгрузкой колонны бурильных труб окончательно докрепляется упорная плашка 10 (или плашки 10) механического узла крепления А и срезной элемент 2 срезается, освобождая полый фрезер-райбер 1 от клина-отклонителя 3.

После этого производят натяжку колонны бурильных труб вверх, при этом наружный выступ 6 на вставном трубопроводе 5 упирается во внутренний уступ а соосного сквозного канала 4, в результате чего срезной болт 7 срезается, освобождая полый фрезер-райбер 1 от вставного трубопровода 5. Освободившийся от крепления вставной трубопровод 5 под собственным весом самопроизвольно падает во внутрь соосного сквозного канала 4 в желобную часть тела клина-отклонителя 3, чем исключает захламление ствола скважины и освобождает от необходимости разбуривать его при вырезке бокового «окна» в обсадной колонне.

Поступательным перемещениям полого фрезера-райбера 1 вниз по наклонной поверхности клина-отклонителя 3 с одновременным его вращением осуществляют вырезку бокового «окна» в стенке обсадной колонны скважины.

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно - к технике прорезки боковых «окон» в обсадной колонне скважины для дальнейшего бурения вторых стволов. Компоновка содержит закрепленный на колоне бурильных труб полый фрезер-райбер, подвешенный к нему на срезном элементе клин-отклонитель, снабженный для его крепления в обсадной колоне гидравлическим узлом крепления с каналом подачи рабочей жидкости и механическим узлом крепления, соединенными между собой через разъединительный узел. В механическом и гидравлическом узлах крепления и в разъединительном узле выполнены внутренние осевые сквозные каналы. В желобной части клина-отклонителя выполнен соосный сквозной канал, в который заведен вставной трубопровод для обеспечения гидравлического сообщения полости колонны бурильных труб с внутренним пространством обсадной колонны скважины через гидравлическую насадку. Компоновку спускают в скважину, при достижении заданной глубины спуска через колонну бурильных труб в скважину подают рабочую жидкость и компоновку заклинивают в обсадной колонне стопорящими элементами гидравлического узла крепления, после чего оба узла крепления разъединяют между собой, колонну бурильных труб приподнимают, по показаниям телеметрической системы устанавливают угол поворота клина-отклонителя для достижения им требуемого направления, производят такой поворот и окончательное крепление клина-отклонителя разгрузкой части веса буровой колонны без подачи рабочей жидкости. Достигается требуемая прочность крепления клина-отклонителя, в 3-6 раз сокращается непроизводительное время на эти работы и повышаются технологические возможности при осуществлении прорезки боковых «окон». 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Компоновка инструментов для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины, включающая закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен клин-отклонитель, снабженный устройством его крепления в обсадной колонне в виде гидравлического узла крепления с каналом подачи в него рабочей жидкости, отличающаяся тем, что в полом фрезере-райбере выполнен продольный сквозной канал, между клином-отклонителем и гидравлическим узлом крепления установлены соединенные между собой с внутренними осевыми сквозными каналами механический узел крепления и разъединительный узел, в желобной части тела клина-отклонителя выполнен соосный сквозной канал, в который заведен вставной трубопровод для обеспечения гидравлического сообщения полости колонны бурильных труб с внутренним пространством обсадной колонны скважины через гидравлическую насадку гидравлического узла крепления, а в канале подачи рабочей жидкости на пути в полый фрезер-райбер установлена телеметрическая система с гидравлическим каналом связи.

2. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что вставной трубопровод выполнен с возможностью ограниченного продольного перемещения, его верхний конец герметично заведен в продольный сквозной канал полого фрезера-райбера с его нижнего торца и срезным болтом закреплен в нем, а нижний конец такого трубопровода герметично заведен в соосный сквозной канал желобной части тела клина-отклонителя.

3. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что механический узел крепления выполнен в виде жестко присоединенного к нижнему концу клина-отклонителя полого направляющего элемента, на наружной поверхности нижней части которого выполнена, по меньшей мере, одна наклонная плоскость с установленной на ней упорной плашкой, с нижнего конца на полый направляющий элемент герметично с возможностью осевого перемещения заведен кожух плашкодержателя с окном под каждую упорную плашку, ниже которой срезным болтом кожух скреплен с полым направляющим элементом.

4. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что разъединительный узел содержит пустотелый корпус, разделенный по длине радиальным кольцевым разъемом на верхнюю и нижнюю половины, соединенные между собой по их наружным и внутренним поверхностям стыковочными трубами, перекрывающими кольцевой разъем, нижние концы обеих стыковочных труб жестко соединены с нижней половиной пустотелого корпуса, верхний конец наружной стыковочной трубы срезным болтом-штифтом скреплен с верхней половиной пустотелого корпуса, а верхний конец внутренней стыковочной трубы герметично сопряжен с внутренней поверхностью верхней половины пустотелого корпуса, при этом верхний конец верхней половины пустотелого корпуса жестко соединен с нижним концом кожуха плашкодержателя, а нижний конец нижней половины пустотелого корпуса разъединительного узла снаружи выполнен конусным и жестко связан с гидравлическим узлом крепления.

5. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что гидравлический узел крепления выполнен в виде гидравлического цангового якоря и содержит пустотелый остов, в нижней части которого выполнен подводящий гидравлический радиальный канал, а внутри на нижнем его конце установлена гидравлическая насадка, снаружи нижней части пустотелого остова герметично закреплена гильза, в кольцевом зазоре между гильзой и пустотелым остовом установлена цанга с герметично заведенным основанием в виде поршня, цанга срезным штифтом соединена с пустотелым остовом, верхние концы цанги выполнены в виде стопорящих плашек с наружными зубцами для крепления в обсадной колонне, внутренние поверхности верхних концов цанги выполнены с возможностью взаимодействия с конусной наружной поверхностью нижнего конца нижней половины пустотелого корпуса разъединительного узла.

6. Компоновка по любому из пп.1, 3, 4 и 5, отличающаяся тем, что в качестве канала подачи рабочей жидкости из колонны бурильных труб в гидравлический узел крепления клина-отклонителя использованы гидравлически сообщающиеся между собой продольный сквозной канал полого фрезера-райбера, внутренняя полость вставного трубопровода, соосный сквозной канал в желобной части тела клина-отклонителя, внутренняя полость присоединенного к нему полого направляющего элемента и внутреннее пространство кожуха плашкодержателя механического узла, внутренние каналы обеих половин и радиальный кольцевой разъем между ними пустотелого корпуса разъединительного узла, внутреннее пространство пустотелого остова гидравлического цангового якоря и его подводящий гидравлический радиальный канал.

7. Компоновка по п.2, отличающаяся тем, что для обеспечения вставному трубопроводу ограниченного продольного перемещения в соосном сквозном канале желобной части тела клина-отклонителя выполнен, например, внутренний уступ, а на вставном трубопроводе - наружный выступ.

8. Способ азимутальной ориентации и крепления клина-отклонителя в обсадной колонне скважины для прорезки в ней бокового «окна», включающий спуск в скважину клина-отклонителя, нахождение угла его поворота вокруг своей продольной оси для достижения им направления вырезки «окна», поворот клина-отклонителя на величину найденного угла и последующее крепление клина-отклонителя в обсадной колонне, отличающийся тем, что для спуска, азимутальной ориентации и крепления клина-отклонителя в обсадной колонне скважины используют компоновку инструментов для прорезки бокового «окна» в обсадной колонне скважины, включающую закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен клин-отклонитель, снабженный устройством его крепления в обсадной колонне в виде гидравлического узла крепления с каналом подачи в него рабочей жидкости, характеризующуюся тем, что в полом фрезере-райбере выполнен продольный сквозной канал, между клином-отклонителем и гидравлическим узлом крепления установлены соединенные между собой с внутренними осевыми сквозными каналами механический узел крепления и разъединительный узел, в желобной части тела клина-отклонителя выполнен соосный сквозной канал, в который заведен вставной трубопровод для обеспечения гидравлического сообщения полости колонны бурильных труб с внутренним пространством обсадной колонны скважины через гидравлическую насадку гидравлического узла крепления, а в канале подачи рабочей жидкости на пути в полый фрезер-райбер установлена телеметрическая система с гидравлическим каналом связи, указанную компоновку инструментов спускают в скважину, при достижении заданного интервала вырезки бокового «окна» через колонну бурильных труб подают в скважину рабочую жидкость и осуществляют заклинивание компоновки инструментов в обсадной колонне скважины стопорящими плашками (25) гидравлического узла крепления (В), после чего гидравлический узел крепления (В) и механический узел крепления (А) разъединяют между собой, затем колонну бурильных труб приподнимают, через компоновку инструментов продолжают подачу рабочей жидкости в скважину и по показаниям телеметрической системы, полученным через гидравлический канал связи в процессе подачи рабочей жидкости в скважину, устанавливают величину угла, на который необходимо произвести поворот клина-отклонителя, затем производят поворот клина-отклонителя на величину найденного угла, после чего производят его окончательное закрепление в обсадной колонне упорными плашками (10) механического узла крепления (А) с одновременным докреплением стопорящих плашек (25) гидравлического узла крепления (В).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что для заклинивания компоновки инструментов в заданном интервале вырезки бокового «окна» увеличивают объем и давление подаваемой рабочей жидкости, чем создают перепад давления на насадке (20), в результате чего срезается штифт (24), и цанга (22) движется вверх, приводя в зацепление наружные зубцы ее стопорящих плашек (25) с внутренней поверхностью обсадной колонны.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что разъединение гидравлического (В) и механического (А) узлов крепления между собой производят путем разгрузки части веса бурового инструмента на клин-отклонитель до величины срезания болта-штифта (18) в разъединительном узле (Б) при подаче рабочей жидкости в скважину.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что окончательное закрепление клина-отклонителя в обсадной колонне скважины упорными плашками (10) механического узла крепления (А) производят без подачи рабочей жидкости в скважину путем разгружения части веса бурового инструмента на клин-отклонитель, при котором срезают болт (12) в механическом узле крепления (А) и наклонная плоскость (9) направляющего элемента (8) движется вниз, чем выдвигает упорную плашку (10) до полного соприкосновения ее зубцов с внутренней поверхностью обсадной колонны, одновременно передает осевое усилие на нижнюю половину (15) пустотелого корпуса разъединительного узла (Б), нижний конусный конец которой докрепляет сцепление зубцов стопорящих плашек (25) с внутренней поверхностью обсадной колонны.