СПОСОБ ОРИЕНТАЦИИ МЕХАНИЗМА В СКВАЖИНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК E21B47/24 

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли и, более конкретно, касается способа и устройства для ориентирования скважинных механизмов, например клина для зарезки дополнительного ствола в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Известны способы установки механизмов на заданный угол с применением измерительных устройств, например установка клина-отклонителя в скважине с применением гироскопов, инклинометров или телеметрических систем. Их недостатком является необходимость проведения измерений для определения положения установки клина-отклонителя.

Известен способ создания отклонителя, включающий установку клина в интервале нарезки второго ствола, клин образуют путем закачки вяжущего материала с последующим спуском опалубки в виде обратного клина из легкоразрушающего материала (патент RU 2147063). Недостатком является технологическая сложность процесса установки клина, а также невозможность его извлечения для доступа в основной ствол.

Известен отклонитель-ориентатор (по патенту RU 2167257), включающий корпус с клиновой поверхностью в виде желоба и фиксатор для крепления и установки отклонителя на требуемой отметке ствола скважины, отличающийся тем, что отклонитель выполнен эксцентричным со смещением центра тяжести. Недостатком является сложная конструкция изменения центра тяжести компоновки.

Известны способ и устройство для ориентирования клина-отклонителя по патенту US 6968903 (выбраны в качестве прототипов способа и устройства). Устройство включает вал со смещенным центром тяжести. Способ заключается в ориентировании клина под действием силы тяжести при вращении всей бурильной колонны через вертлюг. Недостатком данного устройства является сложная конструкция и большое количество деталей.

Технической задачей изобретения является упрощение ориентирования скважинных механизмов. При этом достигается снижение себестоимости работ (снижение времени установки) по установке механизмов, например клина-отклонителя, за счет уменьшения спускоподъемных операций.

Технический результат достигается в способе ориентации механизма в скважине, при котором через устройство, включающее корпус с эксцентричным отверстием на нижней поверхности, в полости которого помещен запорный элемент, прокачивают жидкость и вращают корпус вокруг продольной оси. По росту давления определяют ориентацию механизма.

Технический результат достигается в устройстве для ориентации механизма в скважине, включающем корпус с эксцентричным отверстием и с запорным элементом в цилиндрический полости корпуса, которые выполнены с возможностью перекрытия запорным элементом эксцентричного отверстия при вращении корпуса вокруг продольной оси. Корпус снабжен ограничителем. Эксцентричное отверстие выполнено на нижнем основании полости, запорный элемент выполнен в виде цилиндра, свободно помещенного в полости.

Устройство поясняется чертежами:

фиг.1 - устройство для ориентации;

фиг.2 - устройство для ориентации;

фиг.3 - устройство для ориентации в составе компоновки низа бурильной колонны.

Устройство для ориентации механизма в скважине (фиг.1, 2, далее устройство) включает корпус 1 с эксцентричным отверстием 2 на нижнем основании полости 4, например, на плоском торце 3 цилиндрической полости 4. В полости 4 свободно помещен цилиндрический запорный элемент 5 (цилиндр 5) с плоскими торцевыми поверхностями При вращении корпуса 1 вокруг продольной оси запорный элемент 5, перекатываясь, может перекрывать своей торцевой поверхностью эксцентричное отверстие 2.

Корпус 1 может быть снабжен ограничителем 6 с отверстиями для прохода жидкости. Кроме того, корпус может быть выполнен без ограничителя, при этом функцию ограничителя могут выполнять иные детали механизма 7 (фиг.3). На фиг.3 показан вариант исполнения нижней части механизма 7 - компоновки низа бурильной колонны, а именно (снизу вверх): заявленное устройство в сборе, втулка, гидравлический якорь, посадочная втулка для установки и ориентации клина-отклонителя (не показан).

Способ ориентации механизма в скважине реализуют следующим образом. Устройство наворачивают в компоновку (фиг.3) и спускают в скважину на глубину установки клина-отклонителя. Начинают прокачивать жидкость с малой интенсивностью через компоновку и одновременно проворачивают ее ротором вокруг продольной оси.

В наклонной или горизонтальной скважине, за счет силы тяжести и циркуляции бурового раствора в полости 4 корпуса 1, свободный запорный орган 5, перекатываясь, перекрывает эксцентричное отверстие 2. По манометру определяют изменение давления, что говорит о том, что запорный орган 5 в корпусе 1 перекрыл эксцентричное отверстие 2 полностью или частично. Если, при остановке циркуляции жидкости в колонне, давление не будет снижаться, определяют положение всей компоновки в вертикальной плоскости, например, для ориентации клина-отклонителя. Погрешность по углу определяется соотношением размеров эксцентричного отверстия 2 и запорного цилиндра 5.

В случае вертикальных скважин или близких к вертикальным, в которых запорный цилиндр 5 не будет под действием силы тяжести перекатываться по внутренней полости 4, цилиндрический запорный орган может быть зафиксирован в определенном положении с помощью механизма, содержащего гироскоп, который будет заменять действие силы тяжести.

Таким образом, становиться возможной ориентация механизмов в скважине без спуска измерительных приборов, например инклинометров или телеметрических систем; значительно упрощается компоновка и снижается металлоемкость, поскольку компоновка будет состоять из: устройства для ориентации; профильной трубы; клина-отклонителя.

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли, а именно к способу ориентирования скважинных механизмов, например клина для зарезки дополнительного ствола в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, и устройству для осуществления способа. Способ ориентации механизма в скважине заключается в прокачивании жидкости через устройство и его вращении вокруг продольной оси, причем корпус устройства выполнен с эксцентричным отверстием на нижней поверхности, в полости которого помещен свободно перемещающийся под действием силы тяжести запорный элемент. В момент перекрытия запорным элементом эксцентричного отверстия давление жидкости в полости устройства возрастает. По регистрации повышения давления определяют ориентацию механизма. Упрощается конструкция устройства для ориентирования скважинных механизмов, при этом достигается снижение себестоимости работ (снижение времени установки) по установке механизмов, например клина-отклонителя, за счет уменьшения спускоподъемных операций. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ ориентации механизма в скважине, при осуществлении которого через устройство, включающее корпус с эксцентричным отверстием, в полости которого помещен запорный элемент, одновременно прокачивают жидкость и вращают его вокруг продольной оси, по росту давления определяют ориентацию механизма.

2. Устройство для ориентации механизма в скважине, включающее корпус с эксцентричным отверстием и запорный элемент в полости корпуса, которые выполнены с возможностью перекрытия запорным элементом эксцентричного отверстия при вращении корпуса вокруг продольной оси.

3. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что корпус снабжен ограничителем.

4. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что в корпусе выполнена цилиндрическая полость с эксцентричным отверстием, запорный элемент выполнен в виде цилиндра, свободно перемещающегося в полости.