ОТКЛОНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРЕЗКИ ОКНА В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ Российский патент 2013 года по МПК E21B7/08 E21B29/06 

Изобретение относится к устройствам для бурения, размещаемым в скважинах, а именно к отклоняющим устройствам с гидравлическим узлом крепления в обсадной колонне скважины с каналом подачи в него бурового раствора, поступающего через колонну бурильных труб для вырезки фрезером-райбером окна в обсадной колонне с целью последующего бурения бокового ствола для добычи нефти.

Известно однопроходное устройство с уипстоком для образования окна в обсадной трубе скважины, содержащее уипсток с основной отклоняющей поверхностью, имеющий фрезерный инструмент, прикрепленный к его верхнему краю с возможностью разъединения, пакер или анкер, прикрепленный к его нижнему краю и выполненный с возможностью установки для фиксации глубины расположения уипстока до прорезания фрезерным инструментом окна в стенке обсадной трубы, при этом верхний край 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 прорезание обсадной трубы (US 6050334, 18.04.2000).

Недостатком известной конструкции является неполная возможность получения окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы вследствие неплотного прижатия верхней части отклоняющего клина, соединенной шарнирно с его нижней частью, к стенке обсадной трубы, что снижает надежность закрепления отклоняющего клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, снижает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, не обеспечивает возможность повышения ресурса фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

Недостаток известной конструкции объясняется расположением "вкруговую по окружности" двух рядов плашек гидравлического пакера внутри обсадной трубы, что обеспечивает закрепление узла опоры и отклоняющего клина соосно относительно центральной продольной оси обсадной трубы, вследствие этого верхняя часть отклоняющего клина, соединенная шарнирно с его нижней частью, неплотно прилегает к стенке обсадной трубы, что снижает надежность закрепления клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, снижает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, повышает трудоемкость и стоимость вырезки окна в обсадной колонне.

Другим недостатком известной конструкции является недостаточная надежность закрепления отклоняющего клина в обсадной колонне вследствие возможности сдвига закрепленного гидравлического анкера вдоль стенки обсадной трубы, а также отклонения вдоль центральной продольной оси анкера, вызываемого действием нагрузки, действующей на колонну бурильных труб, в нижней части которой закреплена известная конструкция, и действующей на верхнюю часть уипстока, выполненную в виде наклонной поверхности.

Недостатком известной конструкции является также усложнение ее распорной части, что не обеспечивает экономических преимуществ в эксплуатации, не гарантирует заданного отсоединения деталей, скрепленных срезными болтами, при этом устройство анкерного пакера представляет собой сложную систему из множества элементов, а разрушение одного из элементов приводит к отказу в работе всей конструкции.

Например, цилиндр 16 под поршнем 17 предназначен для образования гидравлической камеры 19, которая вначале наполняется гидравлической текучей средой, при этом для наполнения цилиндра 19 поршень 17 снабжен заправляющей трубой 20' со съемной концевой крышкой 21'.

Указанная камера 19 соединена с гидравлическим пакером через дополнительную камеру 20, образованную в главной фрезе, и гибкий шланг или трубу 21, проходящую от ниппеля 22, присоединенного к главной фрезе 5, вдоль поверхности верхней части уипстока 6 и через осевое отверстие 23, выполненное в уипстоке 6.

На нижнем конце уипстока 6 труба 21 открывается в рабочую камеру 24 гидравлического пакера 7, камера 20 во время фрезерования используется для прохождения промывочной жидкости от буровой колонны к промывочным окнам 25 в главной фрезе 5, при этом для предотвращения потерь гидравлической жидкости через промывочные окна 25 перед началом фрезерования внутри камеры 20 расположено средство 26, отводящее поток, которое изолирует камеру 20 от промывочных окон 25, а средство, отводящее поток, удерживается в начальном положении срезаемым кольцом 27.

Известно однопроходное устройство с уипстоком для образования окна в обсадной трубе скважины, содержащее отклоняющий клин, фрезу с приспособлением для подачи жидкости к отклоняющему клину, срезной болт, соединяющий фрезу с отклоняющим клином, узел соединения отклоняющего клина с анкерным пакером, анкерный пакер, отверстие для жидкости, проходящее в отклоняющем клине и анкерном пакере, при этом отклоняющий клин имеет лицевую поверхность, по которой перемещается фреза, агрегат анкерного пакера включает в себя цилиндрический сердечник с отверстием, проходящим по трубе, непосредственно связан с верхним краем сердечника, который закреплен к кожуху винтовой нарезкой, имеется ведущий цилиндр, соединенный с верхним краем кожуха, при этом цилиндр имеет сквозной проход по центру и своим верхним концом соединен с трубой, на конце которой имеется клапан, нижняя часть направляющего клина связана с пакерным агрегатом жестко кольцевым рукавом, болтом и соединительной муфтой, навинченной на нижний край направляющего клина, рукав закреплен болтом, нижний край сердечника включает наружный уступ, являющийся опорой для анкерного пакера, при этом анкерный пакер включает плашки, размещенные вкруговую над уступом, который совместно с клиньями усиливает закрепление плашек в стенке обсадной трубы и на сердечнике, клинья закреплены срезными болтами, верхние плашки расположены под подвижной муфтой, которая обеспечивает закрепление сердечника в скважине и закреплена срезным болтом, внутри кожуха имеется поршень, который скользит по стенке кожуха, а также имеется поршень в виде штанги, который перемещает подвижную пластину под поршнем внутри кожуха, при этом поршень внутри кожуха под действием жидкости опускается на пластину внутри трубы, пластина перемещает муфту вниз, и агрегат анкерного пакера фиксируется в заданном направлении (US 4397355, 09.08.1983).

Недостатком известной конструкции является неполная возможность получения окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы вследствие неплотного прижатия верхней части отклоняющего клина, соединенной шарнирно с его нижней частью, к стенке обсадной трубы, что снижает надежность закрепления отклоняющего клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, снижает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, не обеспечивает возможность повышения ресурса фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

Недостаток известной конструкции объясняется расположением "вкруговую по окружности" двух рядов плашек гидравлического пакера внутри обсадной трубы, что обеспечивает закрепление узла опоры и отклоняющего клина соосно относительно центральной продольной оси обсадной трубы.

Вследствие этого верхняя часть отклоняющего клина, соединенная шарнирно с его нижней частью, неплотно прилегает к стенке обсадной трубы, что снижает надежность закрепления отклоняющего клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, снижает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, повышает трудоемкость и стоимость вырезки окна в обсадной колонне.

Недостатком известной конструкции является также усложнение ее распорной части, что не обеспечивает экономических преимуществ в эксплуатации, не гарантирует заданного отсоединения деталей, скрепленных срезными болтами, при этом устройство анкерного пакера представляет собой сложную систему из множества элементов, а разрушение одного из элементов приводит к отказу в работе всей конструкции.

Известно однопроходное устройство с уипстоком для образования окна в обсадной трубе скважины, содержащее отклоняющий клин, фрезу с приспособлением для подачи давления промывочной жидкости к клину, срезной болт, соединяющий фрезу с отклоняющим клином, узел соединения отклоняющего клина с анкерным пакером, анкерный пакер, сквозное отверстие для жидкости, проходящее в отклоняющем клине и анкерном пакере, при этом отклоняющий клин для направления центра направленной в него режущей поверхности режущего инструмента от внутренней к внешней стенке обсадной трубы содержит корпус с направляющей поверхностью для направляющего контакта с режущим инструментом, при этом направляющая поверхность состоит из первого конуса с первым углом к оси, второго конуса с вторым углом к оси и третьего конуса с третьим углом к оси, упомянутого второго конуса, расположенного между первым и третьим конусами, и второго угла, большего, чем первый и третий углы (US 5816324, 06.10.1998).

В известной конструкции анкерный пакер выполнен гидравлическим и средство для установки анкерного пакера содержит гидрогенератор давления, расположенный выше по стволу скважины относительно уипстока, и разъединяемое соединение между гидрогенератором давления и гидравлическим пакером.

Гидрогенератор давления содержит цилиндр, наполненный гидравлической жидкостью и сообщающийся с разъединяемым соединением, а также поршень, способный действовать под давлением промывочной жидкости, поступающей через буровую колонну, на которой установлено устройство с уипстоком, для создания давления гидравлической жидкости, при этом гидрогенератор давления соединен с разъединяемым соединением через камеру, расположенную внутри фрезерного инструмента.

Недостатком известной конструкции является неполная возможность получения окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы вследствие неплотного прижатия верхней части отклоняющего клина, соединенной шарнирно с его нижней частью, к стенке обсадной трубы, что снижает надежность закрепления отклоняющего клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, снижает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, не обеспечивает возможность повышения ресурса фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

Недостаток известной конструкции объясняется расположением "вкруговую над уступом" по окружности двух рядов плашек гидравлического пакера внутри обсадной трубы, что обеспечивает закрепление узла опоры и отклоняющего клина соосно относительно центральной продольной оси обсадной трубы, вследствие этого нижняя часть отклоняющего клина устанавливается соосно относительно оси отклонителя, образуя зазор между стенкой обсадной трубы и нижней частью клина, а верхняя часть отклоняющего клина неплотно прилегает к стенке обсадной трубы, что снижает надежность установки отклоняющего 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.

Известна система для создания отверстий в трубе в первом стволе скважины в породе, состоящая из приспособлений для фрезерования трубы, содержащих корпус и нижний торцовый узел, оборудованный режущим приспособлением, как минимум часть которого закрыта подшипниковым материалом, который истирается, обнажая режущее приспособление для резания трубы, при этом подшипниковый материал служит для облегчения движения фрезеровочных средств с учетом других компонентов (US 5887655, 30.03.1999), а также (Weatherford.com, Quick Cut Casing Exit System, RHS-Type Anchor).

Известная конструкция содержит отклоняющий клин, к которому крепится изнашиваемый элемент, отклоняющий клин предназначен для направления приспособления для фрезерования в сторону трубы, а также содержит корпус режущего приспособления на корпусе для резки трубы, подшипниковый материал, закрывающий часть режущего приспособления, при этом подшипниковый материал истирается, обнажая режущее приспособление для резания трубы, а нижний торец имеет такие размеры и расположен таким образом, что не режет отклоняющий клин.

Недостатком известной конструкции является неполная возможность получения окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы вследствие неплотного прижатия верхней части отклоняющего клина, соединенной шарнирно с его нижней частью, к стенке обсадной трубы, что снижает надежность закрепления отклоняющего клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, снижает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, не обеспечивает возможность повышения ресурса фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

Недостаток известной конструкции объясняется расположением "вкруговую над уступом" по окружности двух рядов плашек гидравлического пакера внутри обсадной трубы, что обеспечивает закрепление узла опоры и отклоняющего клина соосно относительно центральной продольной оси обсадной трубы.

Вследствие этого нижняя часть направляющего клина устанавливается соосно с осью отклонителя, образуя зазор между стенкой скважины и нижней частью клина, при этом верхняя часть клина, соединенная шарнирно с его нижней частью, неплотно прилегает к стенке обсадной трубы, что снижает надежность закрепления 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.

Другим недостатком известной конструкции является усложнение ее отклоняющей части (рычажной, поз.176, 195, 206), распорной части (узел 427), а также клапанов (поз.1120, 1122, 1123, 1126, 1127, 1144, 1145), что не обеспечивает экономических преимуществ в эксплуатации, не гарантирует расчетного отсоединения деталей, скрепленных срезными болтами, при этом устройство анкерного пакера представляет собой сложную многоэлементную систему, а разрушение одного из элементов приводит к выходу из строя всей конструкции.

Известен гидравлический отклонитель, содержащий клин-отклонитель с наклонной поверхностью, выполненной в виде желоба, узел опоры, включающий 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 промывочной жидкости в гидравлическую камеру, при этом гидравлический отклонитель снабжен размещенными между клином-отклонителем и цилиндрическим полым корпусом узла опоры переходником и пакерами, распорный элемент имеет направляющую часть, выполненную внизу в виде поршня и переходящую в распорную часть, выполненную в виде трехгранной усеченной пирамиды, ребра которой образованы наклонной поверхностью и имеют выступы под плашки, зубья которых выполнены с наклоном вниз, а плашки радиально размещены в окнах, выполненных в нижней части цилиндрического полого корпуса узла опоры под углом 120° относительно друг друга, в верхней части корпуса узла опоры выполнена кольцевая расточка и упор, образующие с цилиндрической поверхностью направляющей части распорного элемента гидравлическую камеру, которая связана с гибким шлангом посредством выполненных в переходнике и в направляющей части распорного элемента полостей, последняя из которых связана с гидравлической камерой через распределитель, выполненный в направляющей части в виде трех сквозных под углом 120° относительно друг друга отверстий, а корпус узла опоры установлен с возможностью перемещения вдоль направляющей части распорного элемента, на торце цилиндрического полого корпуса узла опоры размещена заглушка, закрепленная резьбовым соединением с распорной частью распорного элемента, между внутренней поверхностью полого цилиндрического корпуса узла опоры и внешней поверхностью распорного элемента установлены уплотнители (RU 2311522, 27.11.2007).

В известной конструкции закрепление спущенного в скважину клина-отклонителя предусматривается подачей по гибкому шлангу высокого давления в гидравлический узел крепления промывочной жидкости под давлением, в результате чего происходит закрепление клина-отклонителя в скважине плашками и уплотнение его пакерами.

Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность крепления клина-отклонителя в обсадной колонне из-за того, что при закреплении происходит одновременно выдвижение упорных плашек и сжатие пакеров, выполненных из эластомерных уплотнительных элементов, при этом после закрепления за счет упругой деформации уплотнительные элементы пакера ослабляют осевые усилия расклинивания упорных плашек.

Известная конструкция при эксплуатации требует также проведения сложных подготовительных работ, так как для срабатывания пакеров необходим подбор их с условием, чтобы наружный диаметр пакера строго соответствовал внутреннему диаметру обсадной колонны.

При этом известная конструкция не позволяет производить промывку скважины при ее спуске, что необходимо для удаления нефтепарафиновых отложений со стенок обсадной колонны.

Недостатком известной конструкции являются также отказы в работе гидравлического якорного устройства, вызываемые засорением гибкого шланга высокого давления абразивными частицами промывочной жидкости, окалиной и металлической стружкой вследствие замкнутой системы подачи промывочной жидкости в гидравлический узел крепления.

Другим недостатком известной конструкции является необходимость фрезерования в скважине армированного стальной проволокой гибкого шланга высокого давления, который наматывается на фрезер-райбер, что приводит к повышению уровня вибрации, снижению режущей способности инструмента, уменьшает ресурс фрезера-райбера, повышает трудоемкость и стоимость вырезки окна в обсадной колонне, а также приводит к отказам в работе резьбовых соединений фрезера-райбера и элементов бурильной колонны.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является 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 отклоняющий клин, снабженный устройством его крепления в обсадной колонне в виде гидравлического узла крепления с каналом подачи в него бурового раствора, при этом в полом фрезере-райбере выполнен продольный сквозной канал, между отклоняющим клином и гидравлическим узлом крепления установлены соединенные между собой с внутренними осевыми сквозными каналами механический узел крепления и разъединительный узел, в желобной части отклоняющего клина выполнен соосный сквозной канал, в который установлен 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 бурового раствора на пути в полый фрезер-райбер установлена телеметрическая система с гидравлическим каналом связи (RU 2410525 C1, 27.01.2011).

Недостатком известной конструкции, выполненной в виде гидравлического цангового якоря (В) в обсадной колонне с каналом подачи в него бурового раствора, узла поворота (Б) при ориентации и механического узла (А) крепления направляющей поверхности отклоняющего клина, является неполная возможность повышения надежности предварительного крепления отклоняющего клина гидравлическим цанговым якорем (В), а также окончательного закрепления механического узла (А) крепления направляющей поверхности отклоняющего клина относительно стенки обсадной трубы.

При этом для окончательного механического крепления и фиксации плашек механического узла (А) крепления отклоняющего клина необходима разгрузка колонны бурильных труб (поддержание части веса бурильной колонны на талевой системе бурового станка) и подача колонны бурильных труб вниз - в сторону предварительно закрепленного гидравлического цангового якоря (В) в обсадной колонне скважины с каналом подачи в него бурового раствора, срезания болта-штифта (18) в узле поворота (Б) при ориентации, что снижает точность проводки скважины, повышает трудоемкость и стоимость вырезки законченного окна в обсадной колонне скважины при проходке скважины за один рейс бурильной колонны с фрезером-райбером, состоящим из снабженных пластинами твердого сплава зарезной, проходной и калибрующей частей.

Недостатком известной конструкции является также неполная возможность упрощения конструкции, повышения надежности закрепления отклоняющего клина в его верхней части, например, путем использования единого гидравлического узла крепления отклоняющего клина в обсадной колонне одной зубчатой плашкой, с каналом подачи в него бурового раствора, поступающего через колонну бурильных труб, а также неполная возможность повышения ресурса и надежности фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

Другим недостатком известной конструкции является неполная возможность получения окна с гладкими кромками в стенке обсадной трубы вследствие неплотного прилегания верхней части отклоняющего клина, соединенной шарнирно с его нижней частью, к стенке обсадной трубы, что снижает надежность закрепления отклоняющего клина в его верхней части, повышает уровень вибрации, снижает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, не обеспечивает повышения ресурса и надежности фрезера-райбера, состоящего из снабженных пластинами твердого сплава зарезной, проходной и калибрующей частей, для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

Недостаток известной конструкции объясняется расположением "вкруговую по окружности" гидравлического цангового якоря (В), а также закреплением механического узла (А) упорной плашки 10 относительно стенки обсадной трубы методом разгрузки колонны бурильных труб (поддержанием части веса бурильной колонны на талевой системе бурового станка) и подачей колонны бурильных труб вниз - в сторону предварительно закрепленного гидравлического цангового якоря (В) в обсадной колонне скважины с каналом подачи в него бурового раствора, срезания болта-штифта (18) в узле поворота (Б), а также азимутальной ориентации отклоняющего клина без подачи бурового раствора в скважину.

Другим недостатком известной конструкции является то, что при подаче колонны бурильных труб вниз при помощи талевой системы бурового станка для окончательного закрепления механического узла (А) упорной плашки 10 относительно стенки обсадной трубы необходимо учитывать продольное смещение компоновки инструментов для прорезки бокового окна в обсадной колонне скважины, включающей закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен отклоняющий клин, снабженный устройством его крепления в обсадной колонне в виде гидравлического узла крепления с каналом подачи в него бурового раствора, что снижает точность проводки скважины, повышает трудоемкость и стоимость вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

При этом нижняя часть отклоняющего клина (гидравлического цангового якоря В, 19, 15, 25) устанавливается соосно центральной оси отклонителя, образуя зазор между стенкой скважины и нижней частью клина, а верхняя часть (А) отклоняющего клина неплотно прилегает к стенке скважины, что снижает надежность закрепления отклоняющего клина, повышает уровень вибрации, снижает режущую способность инструмента и способствует появлению истирающего действия стружки, повышает трудоемкость и стоимость вырезки законченного окна в обсадной трубе.

Другим недостатком известной конструкции является то, что в нем не предусмотрено аварийное устройство, предназначенное для перекрытия части канала внутри фрезера-райбера с целью создания необходимого перепада давления бурового раствора для привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне при заданном расходе бурового раствора, создаваемого штатным насосом буровой установки.

Другим недостатком известной конструкции является неполная возможность падения под действием силы тяжести вставного трубопровода (5) внутрь сквозного канала (4) из-за плотной (герметичной) посадки внутреннего и наружного уплотнений из эластомера в нижней части вставного трубопровода (5) после срезания болта (7) методом натяжения колонны бурильных труб при помощи талевой системы бурового станка, при этом происходит изгиб, скручивание и фрезерование вставного трубопровода (5) зарезной (торцовой) частью резцов вращающегося фрезера-райбера.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение надежности закрепления отклоняющего устройства в обсадной колонне скважины, упрощение конструкции, снижение аварийности и стоимости бурильных работ, обеспечение чистого фрезерования с гладкими кромками, повышение точности вырезки окна в обсадной колонне скважины путем использования гидравлического узла крепления отклоняющего клина в обсадной колонне одной зубчатой плашкой, с каналом подачи в него бурового раствора, поступающего через колонну бурильных труб, а также снижение уровня вибрации, повышение режущей способности и ресурса фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

Другая техническая задача - повышение надежности привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне за счет использования аварийного устройства, предназначенного для перекрытия части канала внутри фрезера-райбера с целью создания необходимого перепада давления бурового раствора для привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне при заданном расходе бурового раствора, создаваемого насосом буровой установки.

Сущность технического решения заключается в том, что в отклоняющем устройстве для вырезки окна в обсадной колонне скважины, содержащем закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен отклоняющий клин, снабженный узлом гидравлического крепления в обсадной колонне с каналом подачи в него бурового раствора, поступающего через колонну бурильных труб, при этом отклоняющий клин выполнен с наклонной поверхностью в виде желоба, узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне снабжен распорным элементом и, по меньшей мере, одной плашкой, имеющей на внешней поверхности зубья, а канал подачи бурового раствора выполнен в виде трубопровода, соединяющего внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, согласно изобретению содержит коаксиально установленные внутри полого фрезера-райбера ловильную гильзу с внутренним буртом и циркуляционными отверстиями и сопловой жиклер с центральным каналом и седлом для сбросового шара, направленным против потока бурового раствора, сопловой жиклер размещен внутри ловильной гильзы, внутренний бурт ловильной гильзы расположен ниже по потоку бурового раствора от соплового жиклера, сопловой жиклер соединен с ловильной гильзой срезными винтами и установлен внутри ловильной гильзы с возможностью скольжения, при этом узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне содержит гильзу цилиндра, скрепленную с распорным элементом отклоняющего клина, полый шток, размещенный внутри гильзы цилиндра, резьбовой колпак, скрепленный с нижней частью гильзы цилиндра, кольцевой поршень, размещенный с возможностью скольжения между гильзой цилиндра и полым штоком, опорную втулку, соединенную срезными винтами с кольцевым поршнем, причем опорная втулка размещена в расточке нижней части гильзы цилиндра и зафиксирована в гильзе цилиндра резьбовым колпаком, а также содержит упругую тягу, скрепленную с кольцевым поршнем и плашкой через сквозной паз на торце распорного элемента отклоняющего клина, полый шток сообщен с трубопроводом, соединяющим внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, а полость, образованная гильзой цилиндра, полым штоком, резьбовым колпаком и кольцевым поршнем, сообщена с полостью полого штока.

Корпус узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне и плашка указанного узла гидравлического крепления отклоняющего клина, имеющая на внешней поверхности зубья, выполнены в виде направляющей Т-образного выступа в корпусе узла гидравлического крепления отклоняющего клина и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам в корпусе узла гидравлического крепления отклоняющего клина, образованных двумя Г-образными планками, каждая из которых скреплена резьбовыми элементами через отверстия в плашке, при этом резьбовые отверстия выполнены в Г-образных планках.

Отклоняющий клин, выполненный с наклонной поверхностью в виде желоба, и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне скреплены между собой плоским клиновым замком, установленным в сквозных пазах узла гидравлического крепления отклоняющего клина и, соответственно, в сквозном пазу отклоняющего клина, при этом плоский клиновой замок расположен в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, а расширенный торец плоского клинового замка расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба.

Трубопровод, соединяющий внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, снабжен штуцером, содержащим кольцевую канавку, обеспечивающую уменьшенное поперечное сечение стенки штуцера для отрыва трубопровода натяжением бурильной колонны.

Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне скважины снабжено сбросовым шаром, перекрывающим центральный канал соплового жиклера и создающим давление бурового раствора для срезания винтов между сопловым жиклером и ловильной гильзой, а также для привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, а при контакте торца соплового жиклера с внутренним буртом ловильной гильзы образуется обводной канал через циркуляционные отверстия ловильной гильзы во внутреннюю полость фрезера-райбера ниже по потоку бурового раствора от соплового жиклера.

Выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины таким образом, что содержит коаксиально установленные внутри полого фрезера-райбера ловильную гильзу с внутренним буртом и циркуляционными отверстиями и сопловой жиклер с центральным каналом и седлом для сбросового шара, направленным против потока бурового раствора, сопловой жиклер размещен внутри ловильной гильзы, внутренний бурт ловильной гильзы расположен ниже по потоку бурового раствора от соплового жиклера, сопловой жиклер соединен с ловильной гильзой срезными винтами и установлен внутри ловильной гильзы с возможностью скольжения, при этом узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне содержит гильзу цилиндра, скрепленную с распорным элементом отклоняющего клина, полый шток, размещенный внутри гильзы цилиндра, резьбовой колпак, скрепленный с нижней частью гильзы цилиндра, кольцевой поршень, размещенный с возможностью скольжения между гильзой цилиндра и полым штоком, опорную втулку, соединенную срезными винтами с кольцевым поршнем, причем опорная втулка размещена в расточке нижней части гильзы цилиндра и зафиксирована в гильзе цилиндра резьбовым колпаком, а также содержит упругую тягу, скрепленную с кольцевым поршнем и плашкой через сквозной паз на торце распорного элемента отклоняющего клина, полый шток сообщен с трубопроводом, соединяющим внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, а полость, образованная гильзой цилиндра, полым штоком, резьбовым колпаком и кольцевым поршнем, сообщена с полостью полого штока, повышает надежность закрепления отклоняющего устройства в обсадной колонне скважины, упрощает конструкцию, предотвращает аварийность и снижает стоимость бурильных работ, обеспечивает чистое фрезерование с гладкими кромками, повышает точность вырезки окна в обсадной колонне скважины путем использования гидравлического узла крепления отклоняющего клина в обсадной колонне одной зубчатой плашкой, с каналом подачи в него бурового раствора, поступающего через колонну бурильных труб, а также снижает уровень вибрации, повышает режущую способность и ресурс фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину.

Указанное выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины обеспечивает также прямую и обратную промывку ствола скважины во время спуска в скважину, что уменьшает шламование гидравлического канала коаксиально установленной внутри полого фрезера-райбера ловильной гильзы с внутренним буртом и циркуляционными отверстиями, соплового жиклера с центральным каналом и седлом для сбросового шара, а также при контакте торца соплового жиклера с внутренним буртом ловильной гильзы, когда образуется обводной канал через циркуляционные отверстия ловильной гильзы во внутреннюю полость фрезера-райбера ниже по потоку бурового раствора от соплового жиклера на выход фрезера-райбера.

Указанное выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины обеспечивает использование телеметрической системы с гидравлическим каналом связи для ориентирования по азимуту отклоняющего клина, выполненного с наклонной поверхностью в виде желоба, а также позволяет использовать штатный насос буровой установки для закрепления отклоняющего устройства в обсадной колонне скважины в аварийном режиме.

Выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины таким образом, что корпус узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне и плашка указанного узла гидравлического крепления отклоняющего клина, имеющая на внешней поверхности зубья, выполнены в виде направляющей Т-образного выступа в корпусе узла гидравлического крепления отклоняющего клина и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам в корпусе узла гидравлического крепления отклоняющего клина, образованных 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 HRС_э 55÷60, что упрощает конструкцию, снижает ее стоимость, а также повышает надежность закрепления зубчатой 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 отклоняющий клин, выполненный с наклонной поверхностью в виде желоба, и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне скреплены между собой плоским клиновым замком, установленным в сквозных пазах узла гидравлического крепления отклоняющего клина и, соответственно, в сквозном пазу отклоняющего клина, при этом плоский клиновой замок расположен в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, а расширенный торец плоского клинового замка расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба, упрощает конструкцию, снижает ее стоимость, а также повышает ее эксплуатационную надежность, снижает аварийность и стоимость бурильных работ, что объясняется тем, что упрощается соединение отклоняющего клина, выполненного с наклонной поверхностью в виде желоба, и узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, а также предотвращается возможность выдавливания плоского клинового замка из сквозных клиновых пазов отклоняющего клина и узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне при несанкционированной "зарезке" расширенного торца плоского клинового замка боковыми резцами проходного и калибрующего фрезера-райбера.

Выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины таким образом, что трубопровод, соединяющий внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, снабжен штуцером, содержащим кольцевую канавку, обеспечивающую уменьшенное поперечное сечение стенки штуцера для отрыва трубопровода натяжением бурильной колонны талевой лебедкой бурового станка, повышает надежность отрыва в заданном месте трубопровода, при этом трубопровод (из нержавеющей стали) не попадает в зону резания боковых резцов проходного и калибрующего фрезера-райбера.

Выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины таким образом, что оно снабжено сбросовым шаром, перекрывающим центральный канал соплового жиклера и создающим давление бурового раствора для срезания винтов между сопловым жиклером и ловильной гильзой, а также для привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, а при контакте торца соплового жиклера с внутренним буртом ловильной гильзы образуется обводной канал через циркуляционные отверстия ловильной гильзы во внутреннюю полость фрезера-райбера ниже по потоку бурового раствора от соплового жиклера, повышает надежность привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, по существу, представляет собой аварийное устройство, предназначенное для перекрытия части канала внутри фрезера-райбера с целью создания необходимого перепада давления бурового раствора для привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне при заданном расходе бурового раствора, создаваемого насосом буровой установки.

Ниже представлен лучший вариант отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне труб диаметром 146 мм в скважине с узлом гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, с каналом подачи в него бурового раствора, поступающего через колонну бурильных труб.

На фиг.1 показан общий вид отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины, подвешенного на срезном элементе на фрезере-райбере в составе колонны бурильных труб, при погружении в обсадную колонну скважины.

На фиг.2 показан общий вид отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины, подвешенного на срезном элементе на фрезере-райбере в составе колонны бурильных труб, в закрепленном зубчатой плашкой положении узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне.

На фиг.3 показан элемент I на фиг.1 ловильной гильзы с циркуляционными отверстиями и соплового жиклера с центральным каналом и седлом (для сбросового шара), соединенных между собой срезными винтами.

На фиг.4 показан элемент II на фиг.1 кольцевого поршня и опорной втулки со срезными винтами, а также гильзы цилиндра, резьбового колпака и упругой тяги, скрепленной винтами с кольцевым поршнем, предназначенным для привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне.

На фиг.5 показан разрез А-А на фиг.1 поперек отклоняющего клина и скрепленного с ним радиально-упорного элемента для установки с эксцентриситетом зарезной части фрезера-райбера.

На фиг.6 показан разрез Б-Б на фиг.1 поперек плоского клинового замка, установленного в сквозных пазах отклоняющего клина и распорного элемента.

На фиг.7 показан разрез В-В на фиг.2 поперек направляющих Т-образного выступа в корпусе узла гидравлического крепления отклоняющего клина и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам в корпусе.

На фиг.8 показан элемент III на фиг.1 зубьев на наружной поверхности плашки, выполненных в форме треугольного профиля.

На фиг.9 показано соединение трубопровода для подачи бурового раствора от фрезера-райбера через отверстие в отклоняющем клине.

На фиг.10 показан элемент IV на фиг.1 ловильной гильзы с циркуляционными отверстиями и соплового жиклера с центральным каналом и седлом, со срезанными винтами и сбросовым шаром, перекрывающим центральный канал соплового жиклера.

Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне скважины содержит закрепленный на колонне бурильных труб 1 полый фрезер-райбер 2, включающий зарезной фрезер-райбер 3, проходной фрезер-райбер 4 и калибрующий фрезер-райбер 5 с закрепленными в них режущими пластинами 6 из твердого сплава, зарезной фрезер-райбер 3 и проходной фрезер-райбер 4 выполнены в виде единого полого корпуса 7, при этом единый полый корпус 7, включающий зарезной фрезер-райбер 3 и проходной фрезер-райбер 4, а также калибрующий фрезер-райбер 5 жестко закреплены на едином полом валу 8 при помощи резьб 9, 10, показано на фиг.1, 3, 5.

К полому фрезеру-райберу 2, по существу, к его входной части - зарезному фрезеру-райберу 3, на двух срезных винтах 11 подвешен отклоняющий клин 12, снабженный узлом 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 с каналом 15 подачи в узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 бурового раствора 16, поступающего через колонну бурильных труб 1, показано на фиг.1.

Отклоняющий клин 12 выполнен с наклонной поверхностью 17 в виде желоба 18, узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 снабжен распорным элементом 19 и плашкой 20, имеющей на внешней поверхности зубья 21, а канал 22 подачи бурового раствора 16 выполнен в виде трубопровода 23, соединяющего внутреннюю полость 24 фрезера-райбера 2 и узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14, показано на фиг.1.

Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне 14 скважины содержит коаксиально установленные внутри полого фрезера-райбера 2, по существу, внутри единого полого корпуса 7, включающего зарезной фрезер-райбер 3 и проходной фрезер-райбер 4, ловильную гильзу 25 с внутренним буртом 26 и циркуляционными отверстиями 27, и сопловой жиклер 28 с центральным каналом 29 и седлом 30 (для сбросового шара), направленным против потока 16 бурового раствора, при этом сопловой жиклер 28 размещен внутри ловильной гильзы 25, внутренний бурт 26 ловильной гильзы 25 расположен ниже по потоку 16 бурового раствора от соплового жиклера 28, сопловой жиклер 28 соединен с ловильной гильзой 25 срезными винтами 31 и установлен внутри ловильной гильзы 25 с возможностью скольжения, показано на фиг.3.

Узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 содержит гильзу цилиндра 32, скрепленную резьбой 33 с распорным элементом 19 отклоняющего клина 12, полый шток 34, размещенный внутри гильзы цилиндра 32, резьбовой колпак 35, скрепленный с нижней частью 36 гильзы цилиндра 32 резьбой 37, кольцевой поршень 38 с уплотнениями 39, 40 из эластомерного материала, размещенный с возможностью скольжения между гильзой цилиндра 32 и полым штоком 34, опорную втулку 41, соединенную срезными винтами 42 с кольцевым поршнем 38, причем опорная втулка 41 размещена в расточке 43 нижней части 36 гильзы цилиндра 32 и зафиксирована в гильзе цилиндра 32 резьбовым колпаком 35 при помощи резьбы 37, показано на фиг.1, 4.

Узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 содержит упругую тягу 44 (плоскую рессору), скрепленную винтами 45 с кольцевым поршнем 38 и скрепленную болтами 46 с плашкой 20 через сквозной паз 47 на торце 48 распорного элемента 19 отклоняющего клина 12, полый шток 34 сообщен с трубопроводом 23, соединяющим внутреннюю полость 24 фрезера-райбера 2 и узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 4, показано на фиг.1, 4.

Полый шток 34 снабжен радиальными отверстиями 49, сообщающими полость 50, образованную гильзой цилиндра 32, полым штоком 34, резьбовым колпаком 35 и кольцевым поршнем 38 с уплотнениями 39, 40 из эластомерного материала, с полостью 15 указанного полого штока 34, показано на фиг.1, 4.

Корпус 19 узла гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14, по существу, корпус распорного элемента 19, и плашка 20 указанного узла гидравлического крепления отклоняющего клина 12, имеющая на внешней поверхности зубья 21, выполнены в виде направляющей 51 Т-образного выступа 52 в корпусе 19 (распорного элемента 19) узла 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 и пазов 53 плашки 20, соответствующих Т-образным выступам 52 в корпусе 19 узла (распорного элемента 19) гидравлического крепления отклоняющего клина 12, образованных двумя Г-образными планками 54, каждая из которых скреплена резьбовыми элементами 55 через отверстия 56 в плашке 20, при этом резьбовые отверстия 57 выполнены в Г-образных планках 54, показано на фиг 1, 7.

Зубья 21 на внешней поверхности плашки 20 выполнены в форме треугольного профиля 58, ориентированного в окружном направлении относительно центральной продольной оси 59 распорного элемента 19 отклоняющего клина 12, в поперечном сечении (В-В) зубья 21 плашки 20 выполнены симметрично, в виде двух пар продольно направленных рядов 60, 61, при этом ряды 60, 61 зубьев 21 расположены вдоль края 62 и, соответственно, вдоль края 63 плашки 20, показано на фиг.1, 7, 8.

Отклоняющий клин 12, выполненный с наклонной поверхностью 17 в виде желоба 18, и узел 13 (распорный элемент 19) гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 скреплены между собой плоским клиновым замком 64, установленным в сквозных пазах 65 узла 13 (распорного элемента 19) гидравлического крепления отклоняющего клина 12, и, соответственно, в сквозном пазу 66 отклоняющего клина 12, при этом плоский клиновой замок 64 расположен в плоскости 67 симметрии наклонной поверхности 17 в виде желоба 18, а расширенный торец 68 плоского клинового замка 64 расположен со стороны наклонной поверхности 17 в виде желоба 18, показано на фиг.1, 5, 6.

Трубопровод 23, соединяющий внутреннюю полость 24 фрезера-райбера 2 и узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14, снабжен штуцером 69, содержащим кольцевую канавку 70 с диаметром 71, обеспечивающую уменьшенное поперечное сечение стенки штуцера 69 для отрыва трубопровода 23 натяжением бурильной колонны 1 талевой лебедкой бурового станка, показано на фиг.1, 3.

Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне скважины снабжено сбросовым шаром 72, при контакте с седлом 30 соплового жиклера 28 перекрывающим центральный канал 29 соплового жиклера 28 и создающим давление бурового раствора 16 для срезания винтов 31 между сопловым жиклером 28 и ловильной гильзой 25, а также для привода узла 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14, а при контакте торца 73 соплового жиклера 28 с внутренним буртом 26 ловильной гильзы 25 образуется обводной кольцевой канал 74 через циркуляционные отверстия 27 ловильной гильзы 25 во внутреннюю полость 75 фрезера-райбера 2 (7) ниже по потоку бурового раствора 16 от соплового жиклера 28, при этом поз.76 на фиг.10 показана торцовая дроссельная втулка, показано на фиг.1, 10.

Отклоняющий клин 12, выполненный с наклонной поверхностью 17 в виде желоба 18, содержит скрепленный с ней при помощи сварки радиально-упорный элемент 77 для установки на двух срезных винтах 11 отклоняющего клина 12 с эксцентриситетом 78 зарезного фрезера-райбера 3 относительно центральной продольной оси 59 отклоняющего клина 12 в плоскости симметрии 79 наклонной поверхности 17 в виде желоба 18, показано на фиг.1, 5.

Устройство для вырезки окна в обсадной колонне скважины используется следующим образом. Собранное, как показано на фиг.1, отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне 14 скважины, подвешенное на двух срезных винтах 11 на фрезере-райбере 2 в составе колонны бурильных труб 1, спускают в скважину в заданный интервал вырезки бокового окна в обсадной колонне 14.

При спуске устройства для вырезки окна в обсадной колонне 14 скважины производят промывку буровым раствором 16 скважины от нефтепарафиновых отложений. Для промывки включают насос буровой установки на ограниченную производительность.

При промывке скважины во время спуска устройства для вырезки окна в обсадной колонне 14 поток бурового раствора 16 из колонны бурильных труб 1 в скважину проходит через внутреннюю полость 24 фрезера-райбера 2 и выходит через отверстия на торце зарезного фрезера-райбера 3, показано на фиг.1.

После спуска на определенную глубину скважины собранного, как показано на фиг.1, отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне 14 скважины, подвешенного на двух срезных винтах 11 на фрезере-райбере 2 в составе колонны бурильных труб 1, ориентируют по азимуту расположение наклонной поверхности 17 в виде желоба 18 в отклоняющем клине 12 при помощи телеметрической системы с гидравлическим каналом связи.

Принцип работы устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины: давление бурового раствора 16 для срабатывания узла 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 с каналом 15 подачи в узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 бурового раствора 16, поступающего через колонну бурильных труб 1, создается за счет перепада давления бурового раствора с заданным расходом на сопле соплового жиклера 28 с центральным каналом 29.

Внутри соплового жиклера 28, размещенного внутри ловильной гильзы 25, при достижении расхода 18 л/с бурового раствора 16 создается перепад давления 50 кгс/см², необходимый для срабатывания узла 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12.

При достижении заданной глубины спуска устройства для вырезки окна в обсадной колонне 14 скважины производительность насоса буровой установки, по существу, расход бурового раствора 16, повышают по сравнению с заданным расходом бурового раствора 16 при промывке скважины.

За счет увеличения перепада давления внутри соплового жиклера 28, размещенного внутри ловильной гильзы 25, буровой раствор 16, подаваемый насосом буровой установки, проходит через радиальные отверстия торцовой дроссельной втулки 76, штуцер 69, трубопровод 23, соединяющий внутреннюю полость 24 фрезера-райбера 2 и узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14, поступает через канал 15, полый шток 34, радиальные отверстия 49 в полость 50, образованную гильзой цилиндра 32, полым штоком 34, резьбовым колпаком 35 и кольцевым поршнем 38 с уплотнениями 39, 40 из эластомерного материала, создает давление и осевое усилие на поршень 38 с уплотнениями 39, 40, в результате чего срезаются винты 42 между опорной втулкой 41 и кольцевым поршнем 38 с уплотнениями 39, 40 (фиксируется "скачком давления" в индикаторе давления на буровой).

Под действием давления бурового раствора 16 на кольцевой поршень 38 с уплотнениями 39, 40 в полости 50 узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14, содержащий упругую тягу 44 (плоскую рессору), скрепленную винтами 45 с кольцевым поршнем 38 и скрепленную болтами 46 с плашкой 20 через сквозной паз 47 на торце 48 распорного элемента 19 отклоняющего клина 12, закрепляет плашку 20 с зубьями 21 внутри обсадной колонны 14 без опоры на забой (или цементный мост), показано на фиг.2, 7.

Дальнейшей разгрузкой веса колонны бурильных труб (поддержанием части веса бурильной колонны на талевой системе бурового станка) нагрузку вниз на компоновку колонны бурильных труб увеличивают, при этом зубья 21 на внешней поверхности плашки 20, выполненные в форме треугольного профиля 58, ориентированного в окружном направлении относительно центральной продольной оси 59 распорного элемента 19 отклоняющего клина 12, а в поперечном сечении - выполненные симметрично, в виде двух пар продольно направленных рядов 60, 61, 20, окончательно закрепляется в обсадной колонне, при этом срезные элементы 11 срезаются, освобождая полый фрезер-райбер 2 от отклоняющего клина 12 (фиксируется "индикатором веса" на буровой), показано на фиг.2, 5, 7.

Натяжением бурильной колонны 1 талевой лебедкой бурового станка, содержащей закрепленный на колонне бурильных труб 1 полый фрезер-райбер 2, включающий зарезной фрезер-райбер 3, проходной фрезер-райбер 4 и калибрующий фрезер-райбер 5 с закрепленными в них режущими пластинами 6 из твердого сплава, производят отрыв штуцера 69 по кольцевой канавке 70 с диаметром 71 от трубопровода 23, соединяющего внутреннюю полость 24 фрезера-райбера 2 и узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14, при этом трубопровод 23 (из нержавеющей стали) не попадает в зону резания боковых резцов зарезного фрезера-райбера 3, показано на фиг.2, 3, 9.

При отказе привода узла 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 используют аварийное устройство - сбросовый шар 72, предназначенный для перекрытия части канала 24 внутри фрезера-райбера 2 с целью создания необходимого перепада давления бурового раствора 16 для привода узла 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 при заданном расходе бурового раствора 16 штатного насоса буровой установки.

В колонну бурильных труб 1 с закрепленным на ней полым фрезером-райбером 2, как показано на фиг.1, бросают сбросовый шар 72, который под действием потока бурового раствора 16 прижимается к седлу 30 соплового жиклера 28, перекрывает центральный канал 29 соплового жиклера 28 и создает необходимое давление бурового раствора 16 для срезания винтов 31 между сопловым жиклером 28 и ловильной гильзой 25, а также для срезания срезных винтов 42 между опорной втулкой 41 и кольцевым поршнем 38 для привода узла 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 (плашки 20, имеющей на внешней поверхности зубья 21) в обсадной колонне 14, а при контакте торца 73 соплового жиклера 28 с внутренним буртом 26 ловильной гильзы 25 образует обводной кольцевой канал 74 через циркуляционные отверстия 27 ловильной гильзы 25 во внутреннюю полость 75 фрезера-райбера 2 (7) ниже по потоку бурового раствора 16 от соплового жиклера 28, а далее поток бурового раствора 16 направляется на выход зарезного фрезера-райбера 3 для охлаждения режущей части, вымывания стружки и породы на поверхность скважины, показано на фиг.1, 10.

Начинают плавное (без импульсов) вращение колонны бурильных труб, содержащей фрезер-райбер 2 с подачей под давлением бурового раствора. После выхода на определенную частоту вращения плавно прикладывают осевую нагрузку на фрезер-райбер 2, показано на фиг.2, 5.

Поступательным перемещением колонны бурильных труб, содержащей закрепленный на колонне бурильных труб 1 полый фрезер-райбер 2, включающий зарезной фрезер-райбер 3, проходной фрезер-райбер 4 и калибрующий фрезер-райбер 5 с закрепленными в них режущими пластинами 6 из твердого сплава, вниз, по наклонной поверхности 17 в виде желоба 18 отклоняющего клина 12 с одновременным вращением колонны бурильных труб с полым фрезером-райбером 2 осуществляют вырезку бокового окна в стенке 14 обсадной колонны скважины, при этом поверхность зарезного фрезера-райбера 3 не режет наклонную поверхность 17 в виде желоба 18 отклоняющего клина 12, показано на фиг.2, 5.

Выполнение отклоняющего устройства для вырезки окна в обсадной колонне скважины таким образом, что содержит коаксиально установленные внутри полого фрезера-райбера 2 ловильную гильзу 25 с внутренним буртом 26 и циркуляционными отверстиями 27, сопловой жиклер 28 с центральным каналом 29 и седлом 30, направленным против потока 16 бурового раствора, сопловой жиклер 28 размещен внутри ловильной гильзы 25, внутренний бурт 26 ловильной гильзы 25 расположен ниже по потоку 16 бурового раствора от соплового жиклера 28, сопловой жиклер 28 соединен с ловильной гильзой 25 срезными винтами 31 и установлен внутри ловильной гильзы 25 с возможностью скольжения, при этом узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 содержит гильзу цилиндра 32, скрепленную резьбой 33 с распорным элементом 19 отклоняющего клина 12, полый шток 34, размещенный внутри гильзы цилиндра 32, резьбовой колпак 35, скрепленный с нижней частью 36 гильзы цилиндра 32 резьбой 37, кольцевой поршень 38 с уплотнениями 39, 40 из эластомерного материала, размещенный с возможностью скольжения между гильзой цилиндра 32 и полым штоком 34, опорную втулку 41, соединенную срезными винтами 42 с кольцевым поршнем 38, причем опорная втулка 41 размещена в расточке 43 нижней части 36 гильзы цилиндра 32 и зафиксирована в гильзе цилиндра 32 резьбовым колпаком 35 при помощи резьбы 37, а узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 14 содержит упругую тягу 44, скрепленную винтами 45 с кольцевым поршнем 38 и скрепленную болтами 46 с плашкой 20 через сквозной паз 47 на торце 48 распорного элемента 19 отклоняющего клина 12, полый шток 34 сообщен с трубопроводом 23, соединяющим внутреннюю полость 24 фрезера-райбера 2 и узел 13 гидравлического крепления отклоняющего клина 12 в обсадной колонне 4, при этом полый шток 34 снабжен радиальными отверстиями 49, сообщающими полость 50, образованную гильзой цилиндра 32, полым штоком 34, резьбовым колпаком 35 и кольцевым поршнем 38 с уплотнениями 39, 40 из эластомерного материала, с полостью 15 указанного полого штока 34, повышает надежность закрепления отклоняющего устройства в обсадной колонне скважины, упрощает конструкцию, снижает аварийность и стоимость бурильных работ, обеспечивает чистое фрезерование с гладкими кромками, повышает точность вырезки окна в обсадной колонне скважины, снижает уровень вибрации, повышает режущую способность и ресурс фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину, 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 колонны скважины.

Изобретение относится к устройствам для бурения, размещаемым в скважинах, а именно к отклоняющим устройствам с гидравлическим узлом крепления в обсадной колонне скважины. Устройство содержит закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен отклоняющий клин, снабженный узлом гидравлического крепления в обсадной колонне с каналом подачи в него бурового раствора, поступающего через колонну бурильных труб. Отклоняющий клин выполнен с наклонной поверхностью в виде желоба, узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне снабжен распорным элементом и, по меньшей мере, одной плашкой, имеющей на внешней поверхности зубья, а канал подачи бурового раствора выполнен в виде трубопровода, соединяющего внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне. Отклоняющее устройство содержит коаксиально установленные внутри полого фрезера-райбера ловильную гильзу с внутренним буртом и циркуляционными отверстиями и сопловой жиклер с центральным каналом и седлом для сбросового шара. Узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне содержит гильзу цилиндра, скрепленную с распорным элементом отклоняющего клина, полый шток, размещенный внутри гильзы цилиндра, резьбовой колпак, скрепленный с нижней частью гильзы цилиндра, кольцевой поршень, размещенный с возможностью скольжения между гильзой цилиндра и полым штоком, опорную втулку, соединенную срезными винтами с кольцевым поршнем. Полый шток сообщен с трубопроводом, соединяющим внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне. Повышается надежность закрепления отклоняющего устройства в обсадной колонне скважины, упрощается конструкция, снижается аварийность и стоимость бурильных работ, обеспечивается чистое фрезерование с гладкими кромками, повышается точность вырезки окна в обсадной колонне скважины, снижается уровень вибрации, повышается режущая способность и ресурс фрезера-райбера для вырезки законченного окна в обсадной трубе за одно погружение в скважину, улучшается 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. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Отклоняющее устройство для вырезки окна в обсадной колонне скважины, содержащее закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер, к которому на срезном элементе подвешен отклоняющий клин, снабженный узлом гидравлического крепления в обсадной колонне с каналом подачи в него бурового раствора, поступающего через колонну бурильных труб, при этом отклоняющий клин выполнен с наклонной поверхностью в виде желоба, узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне снабжен распорным элементом и, по меньшей мере, одной плашкой, имеющей на внешней поверхности зубья, а канал подачи бурового раствора выполнен в виде трубопровода, соединяющего внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, отличающееся тем, что содержит коаксиально установленные внутри полого фрезера-райбера ловильную гильзу с внутренним буртом и циркуляционными отверстиями и сопловой жиклер с центральным каналом и седлом для сбросового шара, направленным против потока бурового раствора, сопловой жиклер размещен внутри ловильной гильзы, внутренний бурт ловильной гильзы расположен ниже по потоку бурового раствора от соплового жиклера, сопловой жиклер соединен с ловильной гильзой срезными винтами и установлен внутри ловильной гильзы с возможностью скольжения, при этом узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне содержит гильзу цилиндра, скрепленную с распорным элементом отклоняющего клина, полый шток, размещенный внутри гильзы цилиндра, резьбовой колпак, скрепленный с нижней частью гильзы цилиндра, кольцевой поршень, размещенный с возможностью скольжения между гильзой цилиндра и полым штоком, опорную втулку, соединенную срезными винтами с кольцевым поршнем, причем опорная втулка размещена в расточке нижней части гильзы цилиндра и зафиксирована в гильзе цилиндра резьбовым колпаком, а также содержит упругую тягу, скрепленную с кольцевым поршнем и плашкой через сквозной паз на торце распорного элемента отклоняющего клина, полый шток сообщен с трубопроводом, соединяющим внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, а полость, образованная гильзой цилиндра, полым штоком, резьбовым колпаком и кольцевым поршнем, сообщена с полостью полого штока.

2. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне и плашка указанного узла гидравлического крепления отклоняющего клина, имеющая на внешней поверхности зубья, выполнены в виде направляющей Т-образного выступа в корпусе узла гидравлического крепления отклоняющего клина и пазов плашки, соответствующих Т-образным выступам в корпусе узла гидравлического крепления отклоняющего клина, образованных 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 отклоняющий клин, выполненный с наклонной поверхностью в виде желоба, и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне скреплены между собой плоским клиновым замком, установленным в сквозных пазах узла гидравлического крепления отклоняющего клина и соответственно в сквозном пазу отклоняющего клина, при этом плоский клиновой замок расположен в плоскости симметрии наклонной поверхности в виде желоба, а расширенный торец плоского клинового замка расположен со стороны наклонной поверхности в виде желоба.

4. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что трубопровод, соединяющий внутреннюю полость фрезера-райбера и узел гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, снабжен штуцером, содержащим кольцевую канавку, обеспечивающую уменьшенное поперечное сечение стенки штуцера для отрыва трубопровода натяжением бурильной колонны.

5. Отклоняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено сбросовым шаром, перекрывающим центральный канал соплового жиклера и создающим давление бурового раствора для срезания винтов между сопловым жиклером и ловильной гильзой, а также для привода узла гидравлического крепления отклоняющего клина в обсадной колонне, а при контакте торца соплового жиклера с внутренним буртом ловильной гильзы образуется обводной канал через циркуляционные отверстия ловильной гильзы во внутреннюю полость фрезера-райбера ниже по потоку бурового раствора от соплового жиклера.