УЗЕЛ СТЫКОВОЧНОГО НИППЕЛЯ С ПЕРЕМЕННЫМ ДИАМЕТРОМ Российский патент 2017 года по МПК E21B23/12 E21B43/12 

Уровень техники

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к внутрискважинным инструментам и, более конкретно, к раздвижному узлу стыковочного ниппеля.

[0002] Во время строительства, оснащения, и/или геолого-технических мероприятий в скважинах в нефтегазовой отрасли, операторы скважины часто применяют узлы стыковочных ниппелей, чтобы отметить, отклонить, произвести гидропромыв или иначе механически взаимодействовать с различными внутрискважинными инструментами в пределах ствола скважины. Возможность применения конкретного узла стыковочного ниппеля ограничивается его наружным диаметром, который должен давать ему возможность проходить через сужения проходного сечения в стволе скважины или эксплуатационное оборудование скважины выше планируемого вхождения в контакт.

[0003] В некоторых случаях, узел стыковочного ниппеля применяется для направления бурового снаряда к требуемому местоположению в пределах ствола скважины. Например, некоторые скважины содержат один или более боковых стволов, которые отходят под углом от материнского или основного ствола скважины. Такие стволы скважины более известны как многоствольные скважины. В многоствольной скважине могут устанавливаться различные устройства и внутрискважинные инструменты с целью направления бурового снаряда к конкретному боковому стволу скважины. Отклоняющий клин или отклонитель, например, представляет собой устройство, которое может располагаться в основном стволе скважины в ответвлении в пределах основного ствола, и выполненное с возможностью направления узла стыковочного ниппеля, транспортируемого вниз по скважине, в сторону бокового ствола скважины, отходящего от основного ствола скважины в ответвлении. В зависимости от различных параметров узла стыковочного ниппеля, некоторые отклоняющие клинья также позволяют узлу стыковочного ниппеля оставаться внутри основного ствола скважины или же обходить ответвление, не направляясь в боковой ствол скважины.

[0004] Часто может быть трудновыполнимой задачей безошибочно направить узел стыковочного ниппеля в основной ствол скважины или в боковой ствол скважины. Например, безошибочный выбор между стволами скважины, как правило, требует, чтобы отклоняющий клин и узел стыковочного ниппеля были правильно ориентированы в пределах буровой скважины, или же требует способствующего воздействия известных гравитационных сил. Кроме того, узлы стыковочных ниппелей обычного типа, как правило, пригодны только для введения в боковой ствол скважины в ответвлении, в котором параметры конструкции отклоняющего клина соответствуют параметрам конструкции узла стыковочного ниппеля. Для проникновения в еще один боковой ствол скважины в ответвлении, имеющем отклоняющий клин другой конструкции, узел стыковочного ниппеля должен быть возвращен на поверхность и заменен на узел стыковочного ниппеля, обладающий параметрами конструкции, соответствующими отклоняющему клину другой конструкции. Как может быть оценено, этот процесс может быть трудоемким и дорогостоящим.

Краткое описание графических материалов

[0005] Следующие фигуры включены для иллюстрации некоторых аспектов настоящего изобретения и не должны рассматриваться в качестве исчерпывающих вариантов реализации изобретения. Раскрываемый объект изобретения допускает значительные модификации, изменения, сочетания и эквиваленты по форме и функции без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0006] Фиг. 1 иллюстрирует типовую систему буровой скважины, которая может реализовывать один или более принципов настоящего изобретения в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0007] Фиг. 2А-2С иллюстрируют изометрический вид, вид сверху, и вид с торца, соответственно, отклоняющего клина по Фиг. 1 в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0008] Фиг. 3А и 3В иллюстрируют вид сбоку в поперечном сечении типового узла стыковочного ниппеля в исходной и задействованной конфигурациях, соответственно, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0009] Фиг. 4А и 4В иллюстрируют вид сбоку в поперечном сечении другого типового узла стыковочного ниппеля в исходной и задействованной конфигурациях, соответственно, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0010] Фиг. 5А и 5В иллюстрируют торцевой вид и вид сбоку в поперечном сечении, соответственно, узла стыковочного ниппеля по Фиг. 3А-3В в исходной конфигурации в ходе его взаимодействия с отклоняющим клином по Фиг. 1-2, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0011] Фиг. 6А и 6В иллюстрируют торцевой вид и вид сбоку в поперечном сечении, соответственно, узла стыковочного ниппеля по Фиг. 3А-3В в задействованной конфигурации, в ходе его взаимодействия с отклоняющим клином по Фиг. 1-2, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0012] Фиг. 7 иллюстрирует типовую систему многоствольной скважины, которая позволяет реализовывать принципы настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

[0013] Настоящее изобретение в целом относится к внутрискважинным инструментам и более конкретно, к раздвижному узлу стыковочного ниппеля.

[0014] Описан узел стыковочного ниппеля, который находясь в скважине способен раздвигаться по диаметру таким образом, что может быть точно отклонен в любой из указанных: основной ствол скважины или боковой ствол скважины при помощи отклоняющего клина соответствующей конструкции. Отклоняющий клин имеет первый канал, который сообщается с нижними частями основного ствола скважины, и второй канал, который сообщается с боковым стволом скважины. Если диаметр узла стыковочного ниппеля меньше, чем диаметр первого канала, то узел стыковочного ниппеля будет направлен в нижние части основного ствола скважины. В противном случае, если диаметр узла стыковочного ниппеля больше, чем диаметр первого канала, то узел стыковочного ниппеля будет направлен в боковой ствол скважины. Переменный характер описанных узлов стыковочного ниппеля обеспечивает селективное и повторяющееся введение в любое количество укомплектованных многоствольных скважин, имеющих множество ответвлений, каждое из которых оборудовано отклоняющим клином.

[0015] Кроме того, существует несколько областей применения для узла стыковочного ниппеля с переменным диаметром, как раскрыто в данном описании. В одном из таких вариантов реализации изобретения, узел стыковочного ниппеля может пройти через сужение проходного сечения в эксплуатационном оборудовании скважины и увеличить свой наружный диаметр, чтобы переключить внутрискважинный инструмент, такой как соединительный штуцер, в интервале между открытым и закрытым положениями. В другом варианте реализации изобретения, узел стыковочного ниппеля у конца рабочей колонны может увеличить свой наружный диаметр, чтобы отметить отсчет глубины и впоследствии уменьшить свой наружный диаметр, что позволяет узлу стыковочного ниппеля быть протянутым через сужение проходного сечения. Узел стыковочного ниппеля с переменным наружным диаметром также может иметь практическое применение в эксплуатационном оборудовании скважины интенсификации добычи методом гидроразрыва пласта, где он может быть использован для переключения положения открыто/закрыто муфт гидроразрыва пласта без необходимости сбрасывать шары.

[0016] Как показано на Фиг. 1, проиллюстрирована типовая система буровой скважины 100, которая может включать один или более принципов настоящего изобретения в соответствии с одним или более вариантами реализации. Система буровой скважины 100 содержит основной ствол 102 скважины и боковой ствол 104 скважины, отходящий от основного ствола 102 скважины в ответвлении 106 системы буровой скважины 100. Основной ствол 102 может быть стволом скважины, пробуренным из местоположения на поверхности (не показано), а боковой ствол 104 может быть боковым или отклоняющимся стволом скважины, пробуренным под углом, отступающим от основного ствола 102. Несмотря на то, что основной ствол 102 показан ориентированным вертикально, основной ствол 102 может быть ориентирован полностью горизонтально или под любым углом в интервале между вертикалью и горизонталью, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0017] В некоторых вариантах реализации изобретения, основной ствол 102 может быть выровнен с колонной обсадных труб 108 или т.п., как проиллюстрировано. Боковой ствол 104 также может быть выровнен с колонной обсадных труб 108. Однако, в других вариантах реализации изобретения, колонна обсадных труб 108 может отсутствовать в боковом стволе 104 вследствие чего боковой ствол 104 может быть образован как участок "необсаженной скважины", без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0018] В некоторых вариантах реализации изобретения, трубная колонна 110 может пролегать внутри основного ствола 102, а отклоняющий клин 112 может быть расположен в пределах трубной колонны 110 или же образовывать ее неотъемлемую часть в ответвлении 106 или вблизи него. Трубная колонна 110 может быть рабочей колонной, отходящей вниз по скважине внутри основного ствола 102 от участка поверхности, и может определять или другим способом образовывать окно 114 в ней таким образом, чтобы обеспечивать возможность выведения внутрискважинных инструментов или т.п. из трубной колонны 110 в боковой ствол 104. В других вариантах реализации изобретения, трубная колонна 110 может отсутствовать, а вместо этого отклоняющий клин 112 может быть расположен, главным образом, в пределах колонны обсадных труб 108, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0019] Отклоняющий клин 112 может быть использован для направления или же наведения узла стыковочного ниппеля (не показан) далее вниз по скважине внутри основного ствола 102, или в боковой ствол 104. Для осуществления этого, отклоняющий клин 112 может содержать первый канал 116а и второй канал 116b. Первый канал 116а может обладать предопределенной шириной или диаметром 118. Любые узлы стыковочных ниппелей, имеющие диаметр меньше, чем предопределенный диаметр 118, могут быть направлены в первый канал 116а, и в дальнейшем к нижним частям основного ствола 102. В противоположность этому, узлы стыковочных ниппелей, имеющие диаметр больше, чем предопределенный диаметр 118, могут быть направлены в боковой ствол 104, посредством скользящего контактирования с наклонной поверхностью 120, которая образует неотъемлемую часть или продолжение второго канала 116b. Наклонная поверхность 120 служит для того, чтобы наводить или направлять узел стыковочного ниппеля в боковой ствол 104.

[0020] Обратимся теперь к Фиг. 2А-2С, продолжая ссылаться на Фиг. 1, иллюстрирующим вид в изометрии, вид сверху и торцевой вид, соответственно, типового отклоняющего клина 112 по Фиг. 1 в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Отклоняющий клин 112 может иметь корпус 202, который обеспечивает первый конец 204а и второй конец 204b. Первый конец 204а может быть расположен на верхнем конце (т.е., ближе к поверхности ствола скважины) основного ствола 102 (Фиг. 1), а второй конец 204b может быть расположен на нижнем конце (т.е., ближе к подножью ствола скважины) основного ствола 102. Фиг. 2С, например, иллюстрирует вид отклоняющего клина 112, обращенного к первому концу 204а.

[0021] Как проиллюстрировано, первый и второй каналы 116а, b и наклонная поверхность 120 (не показана на Фиг. 2С) ограничены или же образованы отклоняющим клином 112, как в целом описано выше. Как лучше всего проиллюстрировано на Фиг. 2В, наклонная поверхность 120, главным образом, пролегает от первого конца 204а ко второму каналу 116b или же образует его неотъемлемую часть или участок. Первый канал 116а пролегает вдоль оси через наклонную поверхность 120 и обладает заданным диаметром 118, как в целом описано выше. Соответственно, любые узлы стыковочных ниппелей (не показаны), с диаметром меньшим, чем предопределенный диаметр 118, могут иметь возможность проходить через наклонную поверхность 120 и быть направленными в первый канал 116а, и в дальнейшем к нижним частям основного ствола 102. В противоположность этому, узлы стыковочных ниппелей с диаметром большим, чем предопределенный диаметр 118, будут контактировать и съезжать вверх по наклонной поверхности 120, и будут наводиться во второй канал 116b, который питает боковой ствол 104 (Фиг. 1).

[0022] Обратимся теперь к Фиг. 3А и 3В, продолжая ссылаться на Фиг. 1 и 2А-2С, иллюстрирующим боковой вид в поперечном сечении типового узла стыковочного ниппеля 300, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Узел стыковочного ниппеля 300 может представлять собой дистальный конец бурового снаряда (не показан), такого как компоновка для бурения и т.п., которая транспортируется вниз по скважине внутри основного ствола 102 (Фиг. 1). В некоторых вариантах реализации изобретения, узел стыковочного ниппеля 300 транспортируется вниз по скважине при помощи гибкой насосно-компрессорной трубы малого диаметра. Однако, в других вариантах реализации изобретения узел стыковочного ниппеля 300 может транспортироваться вниз по скважине при помощи других видов транспортных средств, таких как, но не ограничиваясь ими: бурильная труба, система технологических труб или любым другим средством транспортирования, выполненным с возможностью находиться под давлением текучих сред. В еще одних вариантах реализации изобретения, транспортными средствами могут являться: кабель для работы с внутрискважинным инструментом, тросовая проволока, электрический кабель, без отклонения от объема настоящего изобретения. Буровой снаряд может содержать различные внутрискважинные инструменты и устройства, выполненные с возможностью осуществления или же произведения различных операций в стволе скважины после их точного размещения в условиях скважины. Узел стыковочного ниппеля 300 может быть выполнен с возможностью точного наведения буровой колонны вниз по стволу скважины так, чтобы он достигал своего целевого места назначения, например, бокового ствола 104 по Фиг. 1 или далее вниз внутри основного ствола 102.

[0023] Для достижения этой цели, узел стыковочного ниппеля 300 может содержать корпус 302 и наконечник стыковочного ниппеля 304, расположенный на дистальном конце корпуса 302. В некоторых вариантах реализации изобретения, наконечник стыковочного ниппеля 304 может образовывать составную часть корпуса 302, как его неотъемлемое продолжение. Как проиллюстрировано, наконечник стыковочного ниппеля 304 может быть закруглен или же отогнут или согнут в виде дуги таким образом, чтобы не содержать острых углов или углообразных кромок, которые могут цепляться за препятствия внутри основного ствола 102 или отклоняющий клин 112 (Фиг. 1) при его протягивании вниз по скважине.

[0024] Узел стыковочного ниппеля 300 проиллюстрирован на Фиг. 3А в исходной конфигурации, а на Фиг. 3В в задействованной конфигурации. Как правило, в исходной конфигурации узел стыковочного ниппеля 300 обладает первым диаметром 306а, который может быть меньше, чем заданный диаметр 118 (Фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, если узел стыковочного ниппеля 300 соответствует исходной конфигурации, то он может быть выполнен с размерами, обеспечивающими ему возможность прохождения в первый канал 116а и далее в нижние части основного ствола 102. В противоположность этому, если узел стыковочного ниппеля 300 соответствует задействованной конфигурации, как проиллюстрировано на Фиг. 3В, то узел стыковочного ниппеля 300 может обладать вторым диаметром 306b, который больше, чем первый диаметр 306а, а также больше, чем заданный диаметр 118 (Фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, если узел стыковочного ниппеля 300 соответствует задействованной конфигурации, то он может быть такого размера, что будет направлен во второй канал 116b через наклонную поверхность 120 (Фиг. 2А-2С) и впоследствии в боковой ствол 104.

[0025] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения, узел стыковочного ниппеля 300 может содержать компрессионное кольцо 308 и множество зажимных кулачков 310 (показаны два), пролегающих между компрессионным кольцом 308 и наконечником стыковочного ниппеля 304. Компрессионное кольцо 308 может быть размещено подвижно вокруг корпуса 302 и выполнено с возможностью перемещения вдоль оси относительно корпуса 302 сразу после приведения в действие. Компрессионное кольцо 308 может быть радиально закреплено против корпуса 302 при помощи контргайки 312 или т.п. Контргайка 312 может быть жестко присоединена к корпусу 302 с одного конца и подвижно присоединена к компрессионному кольцу 308 с противоположного конца таким образом, что компрессионное кольцо 308 способно перемещаться вдоль оси.

[0026] Контргайка 312 может пролегать вдоль оси и радиально между корпусом 302 и компрессионным кольцом 308, и перекрывать вдоль оси один или более жидкостных проходов 314 (показаны два), образованных в корпусе 302. Жидкостные проходы 314 могут быть выполнены с возможностью помещать компрессионное кольцо 308 в жидкостном сообщении с полостью корпуса 316 так, что находящаяся под давлением гидравлическая жидкость из полости 316 способна действовать на компрессионное кольцо 308, когда это необходимо.

[0027] Компрессионное кольцо 308 может содержать одно или более уплотнительных элементов 318, которые размещены между компрессионным кольцом 308 и корпусом 302 таким образом, что герметичная поверхность раздела между ними образуется в ходе того, как компрессионное кольцо 308 перемещается вдоль оси. Подобным образом, контргайка 312 может также содержать один или более уплотнительных элементов 320, которые размещены между компрессионным кольцом 308 и контргайкой 312 таким образом, что герметичная поверхность раздела между ними образуется в ходе того, как компрессионное кольцо 308 перемещается вдоль оси. Например, уплотнительными элементами 318, 320 могут быть уплотнительные кольца или любой другой вид динамического уплотнительного устройства, известный специалистам в данной отрасли.

[0028] Зажимные кулачки 310 могут быть латерально расположенными на расстоянии друг от друга по периметру корпуса 302 и могут быть присоединены своими противоположными концами к компрессионному кольцу 308 и наконечнику стыковочного ниппеля 304. Как проиллюстрировано, зажимные кулачки 310 могут быть предварительно сжаты или же отогнуты радиально наружу, таким образом, что они приспособлены к отгибанию и далее радиально наружу с момента принятия аксиальной нагрузки от компрессионного кольца 308.

[0029] В некоторых вариантах реализации изобретения, корпус 302 может содержать закругленный буртик 322, применяемый для закрепления и поддерживания зажимных кулачков 310 в предварительно сжатой конфигурации. В конфигурации по умолчанию (Фиг. 3А), зажимные кулачки 310 могут контактировать или же садиться на закругленный буртик 322 таким образом, что узел стыковочного ниппеля 300 способен обладать, главным образом, первым диаметром 306а. В других вариантах реализации изобретения, закругленный буртик 322 может отсутствовать и зажимные кулачки 310 вместо этого могут поддерживаться в предварительно сжатой конфигурации лишь компрессионным кольцом 308.

[0030] Чтобы перемещать узел стыковочного ниппеля 300 из конфигурации по умолчанию (Фиг. 3А) в задействованную конфигурацию (Фиг. 3В), компрессионное кольцо 308 может быть приведено в действие, в результате чего оно вынуждает зажимные кулачки 310 отгибаться радиально наружу до второго диаметра 306b. В некоторых вариантах реализации изобретения это может быть осуществлено при помощи доставки гидравлической жидкости 324 от участка поверхности через средство транспортирования (т.е., гибкую насосно-компрессорную трубу малого диаметра, бурильную колонну, систему технологических труб, и т.д.), присоединенное к узлу стыковочного ниппеля 300, и от средства транспортирования в полость 316 корпуса 302. Гидравлическая жидкость 324 может проходить через жидкостные проходы 314, образованные в корпусе 302, и в дальнейшем воздействовать на компрессионное кольцо 308, в результате чего компрессионное кольцо 308 перемещается вдоль оси в сторону наконечника стыковочного ниппеля 304 (т.е., вправо на Фиг. 3А и 3В). В некоторых вариантах реализации изобретения, перемещение компрессионного кольца 308 вдоль оси может остановиться с момента контактирования с одним или более стопорными кольцами 326, установленными на или же образующими часть корпуса 302. Стопорными кольцами 326 могут быть закругленные буртики, установленные на наружную поверхность корпуса 302. В альтернативном варианте, стопорными кольцами 326 могут быть пружинные упорные кольца, присоединенные к наружной поверхности корпуса 302, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0031] В ходе перемещения компрессионного кольца 308 в сторону наконечника стыковочного ниппеля 304, зажимные кулачки 310 сжимаются еще больше, на основании чего они отгибаются радиально наружу до второго диаметра 306b. Как только возникнет необходимость вернуть узел стыковочного ниппеля 300 в исходную конфигурацию, гидравлическое давление на узел стыковочного ниппеля 300 может быть сброшено. Сразу после сбрасывания гидравлического давления, пружинное усилие, нагнетенное в зажимных кулачках 310, может вынудить компрессионное кольцо 308 вернуться в исходное положение. В результате этого, узел стыковочного ниппеля 300 может быть, по существу, возвращен к первому диаметру 306а. Как будет оценено по достоинству, такой вариант реализации изобретения позволяет оператору скважины увеличивать суммарный диаметр наконечника стыковочного ниппеля 300 по мере необходимости внутри скважины, для этого попросту прикладывая давление при помощи средства транспортирования к узлу стыковочного ниппеля 300.

[0032] Однако, специалисты в данной отрасли охотно признают, что аналогичным образом могут применяться несколько других способов приведения в действие компрессионного кольца 308, и посредством этого перемещение узла стыковочного ниппеля 300 в интервале между исходной конфигурацией и задействованной конфигурацией. Например, хотя это не проиллюстрировано в данном документе, настоящее изобретение предусматривает также применение одного или более исполнительных механизмов для механического регулирования осевого положения компрессионного кольца 308, и посредством этого перемещение зажимных кулачков 310 до второго диаметра 306b. Такие исполнительные механизмы могут предусматривать, не ограничиваясь ими, механические приводы, электромеханические приводы, гидравлические приводы, пневматические приводы, их комбинации и т.п. Питание таких приводов может быть обеспечено скважинным блоком питания или т.п., или в противном случае от поверхности через кабель управления или электрический кабель. Исполнительный механизм (не показан) может быть функционально связан с компрессионным кольцом 308 или же выполнен с возможностью перемещать компрессионное кольцо 308 вдоль оси относительно корпуса 302 и посредством этого вынуждать зажимные кулачки 310 радиально отгибаться наружу.

[0033] Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения компрессионное кольцо 308 может отсутствовать, и может применяться раздвижная камера или резервуар (не показан), чтобы радиально раздвигать зажимные кулачки 310 до второго диаметра 306b. В таких вариантах реализации изобретения раздвижная камера может образовывать часть корпуса 302 и может быть выполнена с возможностью принимать гидравлическую жидкость 324. Камера может быть скомпонована так, чтобы сразу после принятия гидравлической жидкости 324 раздвигаться наружу, контактировать с зажимными кулачками 310, и вынуждать зажимные кулачки 310 перемещаться радиально до второго диаметра 306b.

[0034] Обратимся теперь к Фиг. 4А и 4В, иллюстрирующим боковой вид в поперечном сечении другого узла стыковочного ниппеля 400, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Узел стыковочного ниппеля 400 может быть подобен в некоторых отношениях узлу стыковочного ниппеля 300 по Фиг. 3А и 3В и, следовательно, может быть наилучшим образом понят со ссылкой на него, при этом одинаковые номера представляют одинаковые элементы, подробное описание которых повторно не приводится. Как и в случае с узлом стыковочного ниппеля 300 по Фиг. 3А и 3В, узел стыковочного ниппеля 400 может содержать корпус 302, наконечник стыковочного ниппеля 304, расположенный на дистальном конце корпуса 302, компрессионное кольцо 308, и множество зажимных кулачков 310, пролегающих между компрессионным кольцом 308 и наконечником стыковочного ниппеля 304.

[0035] Однако, в отличие от узла стыковочного ниппеля 300 по Фиг. 3А и 3В, узел стыковочного ниппеля 400 может дополнительно содержать имеющий проходы шпиндель 402 и определяющий местонахождение ствола выступ 404 (далее "начало выступа 404") пролегающий в продольном направлении от имеющего проходы шпинделя 402. Как проиллюстрировано, имеющий проходы шпиндель 402 может быть размещен подвижно внутри камеры повышенного давления 406, ограниченной внутри корпуса 302. В имеющем проходы шпинделе 402 может быть предусмотрен или же образован жидкостный канал, 408, пролегающий через него в продольном направлении по меньшей мере частично. Один или более жидкостных проходов 410 (показаны два), ограниченных в имеющем проходы шпинделе 402, могут быть выполнены с возможностью помещать камеру повышенного давления 406 в жидкостном сообщении с полостью 316 корпуса 302 через жидкостный канал 408.

[0036] Отклоняющее устройство 411 может быть расположено вдоль оси между осевыми участками имеющего проходы шпинделя 402 и корпуса 302. Более конкретно, отклоняющее устройство 411 может быть расположено вдоль оси между торцом стенки 416 имеющего проходы шпинделя 402 и радиальным выступом 418 корпуса 302. Как проиллюстрировано, торец стенки 416 пролегает радиально наружу от осевой линии узла стыковочного ниппеля 400, а радиальный выступ 418 пролегает радиально внутрь в сторону осевой линии. Отклоняющим устройством 411 может быть винтовая компрессорная пружина или т.п.

[0037] Начало выступа 404 может быть скомпоновано так, чтобы пролегать от имеющего проходы шпинделя 402 через канал 412, образованный в наконечнике стыковочного ниппеля 304. Если узел стыковочного ниппеля 400 соответствует исходной конфигурации, как проиллюстрировано на Фиг. 4А, то отклоняющее устройство 411 может быть выполнено с возможностью поддерживать начало выступа 404 в вытянутой конфигурации. Однако, если узел стыковочного ниппеля 400 перемещен в задействованную конфигурацию, как проиллюстрировано на Фиг. 4В, то имеющий проходы шпиндель 402 может сжимать отклоняющее устройство 411, и начало выступа 404, таким образом, может втягиваться по меньшей мере частично в корпус 302 во втянутую конфигурацию. Один или более уплотнительных элементов 414 могут быть расположены в интервале между наконечником стыковочного ниппеля 304 и началом выступа 404, в результате чего герметичная поверхность раздела между ними образуется в ходе того, как начало выступа 404 перемещается вдоль оси внутри канала 412. Уплотнительными элементами 414 могут быть, например, уплотнительные кольца, или любой другой вид динамического уплотнительного устройства, известный специалистам в данной отрасли.

[0038] В типовом рабочем процессе гидравлическая жидкость 324 может быть повторно введена в узел стыковочного ниппеля 400, как в целом описано выше, с целью перемещения узла стыковочного ниппеля 400 из исходной конфигурации (Фиг. 4А) в задействованную конфигурацию (Фиг. 4В). Как было описано выше, гидравлическая жидкость 324 может перемещать компрессионное кольцо 308 вдоль оси относительно корпуса 302 и одновременно сжимать вдоль оси зажимные кулачки 310, на основании чего они отгибаются радиально наружу до второго диаметра 306b.

[0039] Гидравлическая жидкость 324 также может протекать по жидкостному каналу 408 и попадать в камеру повышенного давления 406 через жидкостные проходы 410. В ходе того, как гидравлическая жидкость 324 попадает в камеру повышенного давления 406, она воздействует на площадь поршня, образованную имеющим проходы шпинделем 402, и проталкивает имеющий проходы шпиндель 402 по направлению к радиальному выступу 418 корпуса 302, сжимая таким образом отклоняющее устройство 411. Перемещение имеющего проходы шпинделя 402 по направлению к радиальному выступу 418 также служит для втягивания начала выступа 404 в корпус 302 в ходе того, как он перемещается вдоль оси внутри канала 412.

[0040] Как только возникнет необходимость вернуть узел стыковочного ниппеля 400 обратно в исходную конфигурацию, гидравлическое давление от текучей среды 324 может быть сброшено, что способствует нагнетанию пружинного усилия в зажимных кулачках 310, чтобы вынудить компрессионное кольцо 308 вернуться в исходное положение, в результате чего узел стыковочного ниппеля 400 возвращается к первому диаметру 306а. Отведение гидравлического давления может также позволить пружинному усилию, нагнетенному в отклоняющем устройстве 411, перемещать вдоль оси имеющий проходы шпиндель 402 и, таким образом, перемещать начало выступа 404 обратно в вытянутую конфигурацию.

[0041] Как и в случае с узлом стыковочного ниппеля 300, аналогичным образом могут применяться несколько других способов приведения в действие компрессионного кольца 308 и начала выступа 404 узла стыковочного ниппеля 400 и посредством этого перемещение узла стыковочного ниппеля 400 в интервале между конфигурацией по умолчанию и задействованной конфигурацией. Например, один или более исполнительных механизмов (не показаны), такие как механические приводы, электромеханические приводы, гидравлические приводы, пневматические приводы и т.п., могут применяться для механического регулирования осевого положения компрессионного кольца 308 и начала выступа 404.

[0042] Как будет оценено по достоинству, начало выступа 404 может оказаться предпочтительным для оператора, особенно в отклоненных стволах скважины. Например, выдвинутое начало выступа 404 может помогать узлу стыковочного ниппеля 400 определить местоположение нужного меньшего отверстия, такого как первый канал 116а по Фиг. 1 и 2А-2С, тем самым предотвращая возможное передвижение узла стыковочного ниппеля 400 влево или вправо внутри основного ствола 102 и самопроизвольно вверх по наклонной поверхности 120 во второй канал 116b. В предпочтительном варианте, начало выступа 404 может приводиться в действие в интервале между вытянутой и задействованной конфигурациями при помощи такого же давления текучей среды, прикладываемого для раздвигания зажимных кулачков 310. Кроме того, начало выступа 404 обладает меньшим наружным диаметром, чем остальные участки узла стыковочного ниппеля 400, и, следовательно, требуется гораздо большее отклонение от осевой линии ствола скважины, чтобы не попасть в необходимый канал 116а или 116b. В результате этого, увеличены шансы ввода в правильный канал 116а или 116b, даже если узел стыковочного ниппеля 400 продвигается слегка от осевой линии ствола скважины, что может иметь место в отклоненных или изогнутых участках ствола скважины.

[0043] Обратимся теперь к Фиг. 5А-5В и 6А-6В, продолжая ссылаться на предшествующие Фигуры, иллюстрирующим узел стыковочного ниппеля 300 в ходе его взаимодействия с отклоняющим клином 112 по Фиг. 1 и 2А-2С, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Более конкретно, Фиг. 5А и 5В иллюстрируют торцевой и боковой вид в поперечном сечении, соответственно, узла стыковочного ниппеля 300 в конфигурации по умолчанию, а Фиг. 6А и 6В иллюстрируют торцевой и боковой вид в поперечном сечении, соответственно, узла стыковочного ниппеля 300 в задействованной конфигурации. Будет оценено по достоинству, что узел стыковочного ниппеля 300 может быть заменен на узел стыковочного ниппеля 400 по Фиг. 4А и 4В, без отклонения от объема настоящего изобретения. Соответственно, типовой рабочий процесс узла стыковочного ниппеля 300 в объединении с отклоняющим клином 112 должен рассматриваться не как ограничивающий настоящее изобретение, но в качестве альтернативы одного типового варианта реализации изобретения раздвижных узлов стыковочного ниппеля.

[0044] На Фиг. 5А-5В, узел стыковочного ниппеля 300 проиллюстрирован в исходной конфигурации, в которой, как обсуждалось выше, узел стыковочного ниппеля 300 обладает первым диаметром 306а. Первый диаметр 306а может быть меньше, чем заданный диаметр 118 (Фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, при соответствии узла стыковочного ниппеля 300 исходной конфигурации, он может обладать способностью выдвигаться с использованием наклонной поверхности 120 или же в первый канал 116а, где он будет наведен в нижние части основного ствола 102.

[0045] На Фиг. 6А и 6В, узел стыковочного ниппеля 300 проиллюстрирован в задействованной конфигурации, в которой, как обсуждалось выше, зажимные кулачки 310 были вытолкнуты радиально наружу и, таким образом, был эффективно увеличен диаметр узла стыковочного ниппеля 300 с первого диаметра 306а (Фиг. 5А-5В) до второго диаметра 306b. Второй диаметр 306b больше, чем заданный диаметр 118 (Фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, после контактирования с отклоняющим клином 112 в задействованной конфигурации, проникновение узла стыковочного ниппеля 300 в первый канал 116а ограничено, однако обеспечивается его скользящее взаимодействие с наклонной поверхностью 120, которая служит для отклонения узла стыковочного ниппеля 300 во второй канал 116b и вслед за этим в боковой ствол 104 (Фиг. 1).

[0046] И опять же, ссылаясь на Фиг. 5А-5В и 6А-6В, узел стыковочного ниппеля 300 дополнительно проиллюстрирован в ходе того, как был запущен на средстве транспортирования 502. Как было указано выше, средством транспортирования 502 может быть, но не ограничивается только ими: гибкая насосно-компрессорная труба малого диаметра, бурильная колонна, система технологических труб, или любое другое средство транспортирования, выполненное с возможностью находиться под давлением текучих сред. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения, средство транспортирования 502 может дополнительно содержать или же иметь установленный на нем боковой уступ 504, расположенный выше узла стыковочного ниппеля 300. Боковой уступ 504 может быть выполнен с возможностью взаимодействия или состыковки с профилем 506, предусмотренным во внутреннем диаметре основного ствола 102 ниже отклоняющего клина 112. Несмотря на то, что не показан, аналогичный тип профиля также может быть предусмотрен во внутреннем диаметре бокового ствола 104, как описано ниже.

[0047] В некоторых вариантах реализации изобретения, профиль 506 может быть в форме высадки или закругленного буртика. В других вариантах реализации изобретения, профиль 506 может быть в форме набора высадок или закругленных буртиков, расположенных вдоль оси в заданной компоновке. В ходе того, как узел стыковочного ниппеля 300 продвигается далее вниз по скважине и проходит профиль 506, боковой уступ 504 может быть выполнен с возможностью контактирования вдоль оси с профилем 506 или же вместе с этим взаимодействовать с ним. В некоторых вариантах реализации изобретения, зажимные кулачки (не показаны) бокового уступа 504 могут быть вытолкнуты в профиль 506, тем самым некоторое время удерживая перемещение узла стыковочного ниппеля 300 вдоль оси. Это создаст подтверждение достижения отметки нагрузки, (т.е., может быть измерено) видимое на поверхности, и оператор скважины сможет определенно указать, что узел стыковочного ниппеля 300 обнаружен в конкретном профиле 506. Дальнейшая осевая нагрузка на узел стыковочного ниппеля 300 с поверхности через средство транспортирования 502 будет способствовать высвобождению узла стыковочного ниппеля 300 из профиля 506 и продолжит осевое перемещение внутри основного ствола 102.

[0048] Как будет оценено по достоинству, многоствольная скважина может быть скомпонована таким образом, что, например, присутствует один профиль 506, предусмотренный в основном стволе 102, и два профиля 506, предусмотренных в боковом стволе 104. В результате этого, оператор скважины может быть проинформирован в режиме реального времени, в который ствол 102, 104 введен узел стыковочного ниппеля 300 посредством подсчета того, сколько наблюдается подтверждений достижения отметки нагрузки (т.е. измеряется), расположенного на скважинной поверхности. Например, если наблюдается одно подтверждение достижения отметки нагрузки, видимое на скважинной поверхности, оператор скважины может быть уверенным, что узел стыковочного ниппеля 300 успешно обошел отклоняющий клин 112 в первом канале 116а и продвигается далее вниз по скважине внутри основного ствола 102. В альтернативном варианте, если наблюдается подтверждения двух достижений отметки нагрузки, видимых на скважинной поверхности, оператор скважины может быть уверенным, что узел стыковочного ниппеля 300 успешно обошел отклоняющий клин 112 во втором канале 116b и продвигается далее вниз по скважине внутри бокового ствола 104.

[0049] Как показано на Фиг. 7, а также со ссылкой на предшествующие фигуры, проиллюстрирована типовая система многоствольной скважины 700, позволяющая реализовывать принципы настоящего изобретения. Система ствола скважины 700 может содержать основной ствол 102, который пролегает с местоположения на поверхности (не показано) и проходит по меньшей мере через два ответвления 106 (показаны как первое ответвление 106а и второе ответвление 106b). Хотя в системе многоствольной скважины 700 показаны два ответвления 106а, b, следует принимать во внимание, что может применяться более двух ответвлений 106а, b, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0050] В каждом ответвлении 106а, b боковой ствол 104 (показан как первый и второй боковые стволы 104а и 104b, соответственно) выступает из основного ствола 102. Отклоняющий клин 112 по Фиг. 2А-2С может быть расположен в каждом ответвлении 106а, b. Соответственно, каждое ответвление 106а, b содержит отклоняющий клин 112, имеющий первый канал 116а, который обладает первым диаметром 118, и второй канал 116b.

[0051] В типовом процессе работы, раздвижной узел стыковочного ниппеля, такой как узлы стыковочных ниппелей 300, 400, описанные в настоящей заявке, может быть введен вниз по скважине и приведен в действие для проникновения в первый и второй боковые стволы 104а, b в каждом ответвлении 106а, b, соответственно. Например, при необходимости проникновения в первый боковой ствол 104а, узел стыковочного ниппеля 300, 400 может быть приведен в действие до того, как достигнет отклоняющего клина 112 в первом ответвлении 106а. В результате этого, узел стыковочного ниппеля 300, 400 будет обладать вторым диаметром 306b, вследствие чего будет направляться во второй канал 116b, поскольку второй диаметр 306b больше, чем заданный диаметр 118 первого канала 116а. В противном случае, узел стыковочного ниппеля 300, 400 может оставаться в исходной конфигурации с первым диаметром 306а и проходить через первый канал 116а отклоняющего клина 112 в первом ответвлении 106а.

[0052] После прохождения первого ответвления 106а, узел стыковочного ниппеля 300, 400 может проникать во второй боковой ствол 104b посредством его приведения в действие до того, как он достигнет отклоняющего клина 112 во втором ответвлении 106b. В результате этого, узел стыковочного ниппеля 300, 400 будет снова обладать вторым диаметром 306b, вследствие чего будет направляться во второй канал 116b в отклоняющем клине 112 второго ответвления 106b, поскольку второй диаметр 306b больше, чем заданный диаметр 118 первого канала 116а. При необходимости прохождения через отклоняющий клин 112 второго ответвления 106b и в нижние части основного ствола 102, узел стыковочного ниппеля 300, 400 может оставаться в исходной конфигурации с первым диаметром 306а и проходить через первый канал 116а отклоняющего клина 112 во втором ответвлении 106b.

[0053] Как будет оценено по достоинству, путем изменения наружного диаметра узла стыковочного ниппеля 300, 400 для проникновения во множество боковых стволов 104а, b укомплектованной системы многоствольной скважины 700, приблизительно одна дополнительная спуско-подъемная операция в расчете на боковое введение экономится. Это связано с тем, что узел стыковочного ниппеля 300, 400 способен выборочно проникать во множество боковых стволов 104а, b, на основании его поддающегося изменению наружного диаметра. В результате этого, нет необходимости выбирать и устанавливать разные узлы стыковочных ниппелей для каждого бокового ствола 104а, b. Вместо этого, узел стыковочного ниппеля 300, 400 может быть выполнен с возможностью достигать любой боковой ствол 104а, b в одну спуско-подъемную операцию внутри скважины. Кроме того, учитывая простоту приведения в действие узла стыковочного ниппеля 300, 400, он может подходить к нижней части любого внутрискважинного инструмента с подключением в нижней части, что позволяет жидкостному потоку проходить через нее к узлу стыковочного ниппеля 300, 400. Это позволяет применять узел стыковочного ниппеля 300, 400 в разнообразных геолого-технических операциях, таких как геофизические исследования в скважине, интенсификация притока в скважине, перфорирование скважины, кислотная обработка пласта, маркирование толщины пласта в стволе скважины, перемещение скользящей муфты для управления открытием отверстий в эксплуатационной колонне, контактирование или же механическое взаимодействие с различными внутрискважинными инструментами внутри ствола скважины и т.д. Многие из этих операций не были бы возможными, если бы для активации требовались способы падения шаров, например.

[0054] Кроме того, при помощи описанных в данном документе узлов стыковочного ниппеля с переменным диаметром 300, 400, боковые стволы скважины 104а, b могут быть укомплектованы при помощи отклоняющего клина 112 той же конструкции, обладающего тем же заданным диаметром 118 для первого канала 116а. Например, в случае узлов стыковочного ниппеля с постоянным диаметром, каналы доступа для основного ствола 102 и каждого бокового ствола 104 должны быть все меньше и меньше в каждом более глубоком ответвлении, чтобы создать достаточно малому стыковочному ниппелю возможность пройти через все верхние ответвления до достижения подходящего по диаметру уклона для отклонения. Кроме того, наряду с тем, что требуется конкретный размер узла стыковочного ниппеля для каждого отклоняющего клина, самопроизвольно могут быть созданы ограничения потока в более глубоких ответвлениях из-за того, что требуется уменьшение их внутреннего диаметра для каждого отклоняющего клина. В соответствии с представленными в данном описании вариантами реализации изобретения, узлы стыковочных ниппелей с переменным диаметром 300, 400 устраняют необходимость в уменьшении внутреннего диаметра (и, следовательно, в ограничении потока) и в наборах различных узлов стыковочного ниппеля с постоянным наружным диаметром.

[0055] Варианты реализации изобретения, раскрытые в настоящем описании, включают:

[0056] А. Узел стыковочного ниппеля, содержащий корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса, компрессионное кольцо, размещенное снаружи вокруг корпуса и выполненное с возможностью перемещаться вдоль оси относительно корпуса после приведения в действие, и множество зажимных кулачков, присоединенных к и пролегающих между компрессионным кольцом и наконечником стыковочного ниппеля, каждый зажимной кулачок предварительно сжат так, что каждый зажимной кулачок приспособлен отгибаться радиально наружу, при этом если компрессионное кольцо приведено в действие, то множество зажимных кулачков перемещается радиально наружу с первого диаметра до второго диаметра, который больше, чем первый диаметр.

[0057] В. Систему буровой скважины, содержащую отклоняющий клин, расположенный внутри основного ствола скважины и ограничивающий первый канал, который обладает заданным диаметром и сообщается с нижней частью основного ствола, и второй канал, который сообщается с боковым стволом, и узел стыковочного ниппеля, содержащий корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса, компрессионное кольцо, размещенное подвижно снаружи вокруг корпуса, и множество зажимных кулачков, присоединенных к и пролегающих между компрессионным кольцом и наконечником стыковочного ниппеля, каждый зажимной кулачок предварительно сжат так, что каждый зажимной кулачок приспособлен отгибаться радиально наружу, при этом узел стыковочного ниппеля способен приводиться в действие в интервале между исходной конфигурацией, когда множество зажимных кулачков обладает первым диаметром, равным или меньшим, чем заданный диаметр, и задействованной конфигурацией, когда множество зажимных кулачков обладает вторым диаметром, большим, чем первый диаметр, и при этом отклоняющий клин скомпонован так, чтобы направлять узел стыковочного ниппеля в один из указанных: боковой ствол и нижний участок основного ствола, на основании диаметра множества зажимных кулачков по сравнению с заданным диаметром.

[0058] С. Способ, включающий введение узла стыковочного ниппеля, присоединенного к средству транспортирования, в скважину, имеющую основной ствол и боковой ствол, выступающий из основного ствола в ответвлении, узел стыковочного ниппеля, содержащий корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса, компрессионное кольцо, размещенное подвижно снаружи вокруг корпуса, и множество зажимных кулачков, присоединенных к и пролегающих между компрессионным кольцом и наконечником стыковочного ниппеля, каждый зажимной кулачок предварительно сжат так, что каждый зажимной кулачок приспособлен отгибаться радиально наружу, перемещение узла стыковочного ниппеля к отклоняющему клину, размещенному в ответвлении, при этом отклоняющий клин расположен внутри основного ствола и ограничивает первый канал, который обладает заданным диаметром и сообщается с нижней частью основного ствола, и второй канал, который сообщается с боковым стволом, а также выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля в ответвлении для того, чтобы изменять наружный диаметр узла стыковочного ниппеля по сравнению с заданным диаметром, и тем самым направлять узел стыковочного ниппеля в любой из указанных: первый канал или второй канал, на основании наружного диаметра узла стыковочного ниппеля.

[0059] Каждый из вариантов реализации изобретения А, В, и С может иметь в своем составе один или более из следующих дополнительных образующих элементов в любой комбинации: Образующий элемент 1: отличающийся тем, что компрессионное кольцо способно приводиться в действие при помощи по меньшей мере одного из указанных: гидравлического давления, действующего на компрессионное кольцо, и исполнительного механизма, функционально связанного с компрессионным кольцом. Образующий элемент 2: дополнительно содержащий контргайку, жестко присоединенную к корпусу и радиально закрепляющую компрессионное кольцо по отношению на внешней поверхности корпуса в ходе того, как компрессионное кольцо перемещается вдоль оси. Образующий элемент 3: отличающийся тем, что контргайка пролегает вдоль оси между корпусом и компрессионным кольцом и перекрывает вдоль оси один или более жидкостных проходов, ограниченных в корпусе, при этом один или более жидкостных проходов выполнены с возможностью помещать компрессионное кольцо в жидкостном сообщении с полостью корпуса так, что гидравлическая жидкость может действовать на и приводить в действие компрессионное кольцо. Образующий элемент 4: дополнительно содержащий имеющий проходы шпиндель, размещенный подвижно внутри камеры повышенного давления, ограниченной внутри корпуса, при этом имеющий проходы шпиндель содержит жидкостный канал, установленный в нем по меньшей мере частично, один или более жидкостных проходов, ограниченных в имеющем проходы шпинделе и выполненных с возможностью помещать камеру повышенного давления в жидкостном сообщении с полостью корпуса через жидкостной канал, и определяющий местонахождение ствола выступ, пролегающий в продольном направлении от имеющего проходы шпинделя и через канал, ограниченный наконечником стыковочного ниппеля, наконечник стыковочного ниппеля выполнен с возможностью перемещаться между вытянутой конфигурацией, когда имеющий проходы шпиндель удерживает начало выступа, выдвинутое из наконечника стыковочного ниппеля, и втянутой конфигурацией, когда имеющий проходы шпиндель перемещается вдоль оси и втягивает определяющий местонахождение ствола выступ по меньшей мере частично внутрь корпуса. Образующий элемент 5: дополнительно содержащий отклоняющее устройство, расположенное вдоль оси между торцом стенки имеющего проходы шпинделя и радиальным выступом корпуса.

[0060] Образующий элемент 6: отличающийся тем, что отклоняющий клин дополнительно содержит наклонную поверхность, которая направляет узел стыковочного ниппеля ко второму каналу, когда множество зажимных кулачков обладает вторым диаметром. Образующий элемент 7: отличающийся тем, что если множество зажимных кулачков обладает первым диаметром, узел стыковочного ниппеля направляется в первый канал и нижний участок основного ствола, и при этом, если множество зажимных кулачков на конце обладает вторым диаметром, то узел стыковочного ниппеля направляется во второй канал и боковой ствол. Образующий элемент 8: отличающийся тем, что компрессионное кольцо способно приводиться в действие при помощи по меньшей мере одного из указанных: гидравлического давления, действующего на компрессионное кольцо, и исполнительного механизма, функционально связанного с компрессионным кольцом. Образующий элемент 9: дополнительно содержащий контргайку, жестко присоединенную к корпусу и радиально закрепляющую компрессионное кольцо по отношению к внешней поверхности корпуса в ходе того, как компрессионное кольцо перемещается вдоль оси. Образующий элемент 10: отличающийся тем, что контргайка пролегает вдоль оси между корпусом и компрессионным кольцом и перекрывает вдоль оси один или более жидкостных проходов, ограниченных в корпусе, при этом один или более жидкостных проходов выполнены с возможностью помещать компрессионное кольцо в жидкостном сообщении с полостью корпуса так, что гидравлическая жидкость может действовать на и приводить в действие компрессионное кольцо. Образующий элемент 11: дополнительно содержащий имеющий проходы шпиндель, размещенный подвижно внутри камеры повышенного давления, ограниченной внутри корпуса, при этом имеющий проходы шпиндель содержит жидкостный канал, образованный в нем по меньшей мере частично, один или более жидкостных проходов, ограниченных в имеющем проходы шпинделе и выполненных с возможностью помещать камеру повышенного давления в жидкостном сообщении с полостью корпуса через жидкостной канал, и определяющий местонахождение ствола выступ, пролегающий в продольном направлении от имеющего проходы шпинделя и через канал, ограниченный наконечником стыковочного ниппеля, наконечник стыковочного ниппеля выполнен с возможностью перемещаться между вытянутой конфигурацией, когда имеющий проходы шпиндель удерживает начало выступа, выдвинутое из наконечника стыковочного ниппеля, и втянутой конфигурацией, когда имеющий проходы шпиндель перемещается вдоль оси и втягивает определяющий местонахождение ствола выступ по меньшей мере частично внутрь корпуса. Образующий элемент 12: дополнительно содержащий отклоняющее устройство, расположенное вдоль оси между торцом стенки имеющего проходы шпинделя и радиальным выступом корпуса. Образующий элемент 13: дополнительно содержащий средство транспортирования, присоединенное к узлу стыковочного ниппеля и выполненное с возможностью транспортирования узла стыковочного ниппеля внутрь ствола скважины, боковой уступ, установленный на средстве транспортирования выше узла стыковочного ниппеля; первый профиль, предусмотренный во внутреннем диаметре нижней части основного ствола ниже отклоняющего клина, и второй профиль, отличный от первого профиля и предусмотренный во внутреннем диаметре бокового ствола, при этом в ходе того, как боковой уступ входит в контакт с первым или вторым профилями, подтверждение достижения отметки нагрузки, которое может быть измерено на скважинной поверхности, чтобы определенно указать, присутствует ли узел стыковочного ниппеля в любом из указанных: нижней части основного ствола или в боковом стволе.

[0061] Образующий элемент 14, отличающийся тем, что выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля включает выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля в интервале между исходной конфигурацией, когда множество зажимных кулачков обладают первым диаметром, равным или меньше заданного диаметра, и задействованной конфигурацией, когда множество зажимных кулачков обладают вторым диаметром, большим, чем первый диаметр. Образующий элемент 15: дополнительно включающий наведение узла стыковочного ниппеля в первый канал и в нижний участок основного ствола, когда множество зажимных кулачков обладает первым диаметром, и наведение узла стыковочного ниппеля во второй канал и в боковой ствол, когда множество зажимных кулачков обладает вторым диаметром. Образующий элемент 16: отличающийся тем, что выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля включает транспортирование гидравлической жидкости через средство транспортирования к полости корпуса, взаимодействие гидравлической жидкости с компрессионным кольцом через один или более жидкостных проходов, ограниченных в корпусе, перемещение компрессионного кольца вдоль оси по направлению к наконечнику стыковочного ниппеля с применением гидравлической жидкости и, тем самым, сжатие множества зажимных кулачков с первого диаметра до второго диаметра. Образующий элемент 17: дополнительно включающий снижение давления гидравлической жидкости в пределах средства транспортирования, и позволяющий, таким образом, усилию пружин, встроенных во множество зажимных кулачков, перемещение компрессионного кольца и возвращение к первому диаметру. Образующий элемент 18: отличающийся тем, что узел стыковочного ниппеля дополнительно содержит имеющий проходы шпиндель, размещенный подвижно внутри камеры повышенного давления, ограниченной внутри корпуса, и определяющий местонахождение ствола выступ, пролегающий в продольном направлении от имеющего проходы шпинделя и через канал, ограниченный наконечником стыковочного ниппеля, способ, дополнительно включающий перемещение узла стыковочного ниппеля внутри скважины с использованием определяющего местонахождение ствола выступа в вытянутой конфигурации, при этом отклоняющее устройство действует на имеющий проходы шпиндель и таким образом удерживает начало выступа, пролегающее от наконечника стыковочного ниппеля, определение подходящего канала из первого или второго канала определяющим местонахождение ствола выступом в вытянутой конфигурации, выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля для перемещения определяющего местонахождение ствола выступа из вытянутой конфигурации во втянутую конфигурацию, когда имеющий проходы шпиндель перемещается вдоль оси и втягивает определяющий местонахождение ствола выступ по меньшей мере частично в корпус. Образующий элемент 19: отличающийся тем, что выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля для перемещения определяющего местонахождение ствола выступа из вытянутой конфигурации во втянутую конфигурацию включает подачу гидравлической жидкости через средство транспортирования в полость корпуса, взаимодействие гидравлической жидкости с камерой повышенного давления через жидкостный канал, ограниченный по меньшей мере частично имеющим проходы шпинделем и одним или более жидкостными проходами, ограниченными в имеющем проходы шпинделе, и гидравлическое перемещение имеющего проходы шпинделя гидравлической жидкостью, а следовательно, втягивание определяющего местонахождение ствола выступа по меньшей мере частично в начало выступа в ходе его перемещения вдоль оси внутри канала. Образующий элемент 20: отличающийся тем, что средство транспортирования имеет боковой уступ, установленный на нем выше узла стыковочного ниппеля, способ, дополнительно включающий вхождение в контакт первого профиля или набора первых профилей, предусмотренных во внутреннем диаметре нижней части основного ствола ниже отклоняющего клина, когда узел стыковочного ниппеля входит в нижнюю часть основного ствола и, таким образом, обеспечивает подтверждение первого достижения отметки нагрузки, которое может быть измерено на скважинной поверхности, чтобы определенно указать, что узел стыковочного ниппеля присутствует в нижней части основного ствола, и вхождение в контакт второго профиля или набора вторых профилей, предусмотренных во внутреннем диаметре бокового ствола, когда узел стыковочного ниппеля попадает в боковой ствол, таким образом обеспечивая подтверждение достижения второй отметки нагрузки, которое может быть измерено на скважинной поверхности, чтобы определенно указать, что узел стыковочного ниппеля присутствует в боковом стволе.

[0062] Следовательно, раскрытые системы и способы хорошо подходят для достижения целей и получения преимуществ, указанных выше, а также присущих им. Конкретные варианты реализации, раскрытые выше, являются лишь иллюстрацией, поскольку идеи настоящего изобретения могут быть модифицированы и реализованы и другими, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов в данной области техники, у которых есть возможность ознакомиться с настоящим описанием. Кроме того, не налагаются ограничения в отношении подробностей разработки или конструкции, приведенных в данном документе, за исключением описанных в приведенной ниже формуле изобретения. Таким образом, следует понимать, что конкретные иллюстративные варианты реализации изобретения, раскрытые выше, могут быть изменены, скомбинированы или модифицированы, при этом все такие изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения. Системы и способы, иллюстративно описанные в настоящем документе, могут быть соответствующим образом реализованы при отсутствии любого элемента, явным образом не описанного в данном документе, и/или любого опционального элемента, описанного в данном документе. Несмотря на то, что сочетания и способы описаны в контексте "содержания", "вмещения" или "включения" различных компонентов или этапов, сочетания и способы кроме того могут "состоять главным образом из" или "состоять из" различных компонентов и этапов. Все числа и диапазоны, описанные выше, могут варьировать на некоторую величину. В каждом случае описания числового диапазона с нижним пределом и верхним пределом конкретно описывается любое число и любой включенный диапазон, попадающий в указанный диапазон. В частности, каждый диапазон значений (в виде "от около а до около b" или, эквивалентно, "от приблизительно а до b" или, эквивалентно, "от приблизительно а-b"), описанный в данном документе, следует понимать как описывающий каждое число и диапазон, входящие в более широкий диапазон значений. Также, термины в формуле изобретения использованы в их простом, обычном значении, если обратное явным образом не указано заявителем. Кроме того, применяемая в формуле изобретения форма единственного числа предполагает наличие одного или большего количества рассматриваемых элементов. При наличии противоречий в использовании слова или термина в настоящем описании и одном или большем количестве патентов или других документов, которые могут быть включены в настоящее описание посредством ссылки, следует принимать определения, соответствующие настоящему описанию.

[0063] Применяемая в контексте данного изобретения фраза "по меньшей мере один из" предшествующая ряду пунктов, с терминами "и" или "или" для отделения любого из пунктов, видоизменяет список в целом, а не каждого из участников списка (т.е., каждый элемент). Фраза "по меньшей мере один из" не требует выбора по меньшей одного элемента; вернее, фраза допускает значение, которое содержит по меньшей мере один из любого одного из элементов и/или по меньшей мере один из любой комбинации элементов, и/или по меньшей мере один из каждого из элементов. В качестве примера, фразы "по меньшей мере один из А, В, и С" или "по меньшей мере один из А, В, или С" каждая ссылается только на А, только на В, или только на С; на любую комбинацию А, В, и С; и/или по меньшей мере на один из каждого из А, В, и С.

[0064] Использование направляющих терминов, таких как: выше, ниже, верхний, нижний, вверх, вниз, влево, вправо, вверх по скважине, вниз по скважине и т.п. применяется по отношению к иллюстративным вариантам реализации изобретения как они проиллюстрированы на фигурах, направление вверх является направлением в сторону верха соответствующей фигуры, а направление вниз является направлением в сторону низа соответствующей фигуры, направление вверх по скважине является направлением в сторону поверхности скважины, направление вниз по скважине является направлением в сторону подножья скважины.

Изобретение относится к внутрискважинным инструментам, к раздвижному узлу стыковочного ниппеля. Узел стыковочного ниппеля содержит корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса, компрессионное кольцо, размещенное вокруг наружной стороны корпуса и выполненное с возможностью осевого перемещения относительно корпуса сразу после того, как было приведено в действие, и множество зажимных кулачков, присоединенных и пролегающих между компрессионным кольцом и наконечником стыковочного ниппеля. Каждый зажимной кулачок предварительно сжат, в результате чего каждый зажимной кулачок предрасположен отгибаться радиально наружу, при этом когда компрессионное кольцо приведено в действие, множество зажимных кулачков перемещается радиально наружу с первого диаметра до второго диаметра, который больше, чем первый диаметр. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Узел стыковочного ниппеля, содержащий:

корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса;

компрессионное кольцо, размещенное снаружи вокруг корпуса и выполненное с возможностью перемещения вдоль оси относительно корпуса после приведения в действие; и

множество зажимных кулачков, присоединенных к и пролегающих между компрессионным кольцом и наконечником стыковочного ниппеля, причем каждый зажимной кулачок предварительно сжат так, что каждый зажимной кулачок приспособлен отгибаться радиально наружу,

при этом если компрессионное кольцо приведено в действие, то множество зажимных кулачков перемещается радиально наружу от первого диаметра ко второму диаметру, который больше, чем первый диаметр.

2. Узел стыковочного ниппеля по п. 1, отличающийся тем, что компрессионное кольцо способно приводиться в действие при помощи по меньшей мере одного из указанных: гидравлического давления, действующего на компрессионное кольцо, и исполнительного механизма, функционально связанного с компрессионным кольцом.

3. Узел стыковочного ниппеля по п. 1, дополнительно содержащий контргайку, жестко присоединенную к корпусу и радиально закрепляющую компрессионное кольцо против внешней поверхности корпуса в ходе того, как компрессионное кольцо перемещается вдоль оси.

4. Узел стыковочного ниппеля по п. 3, отличающийся тем, что контргайка пролегает вдоль оси между корпусом и компрессионным кольцом и перекрывает вдоль оси один или более жидкостный проход, ограниченный в корпусе, при этом один или более жидкостный проход выполнен с возможностью помещать компрессионное кольцо в жидкостном сообщении с полостью корпуса так, что гидравлическая жидкость может действовать на и приводить в действие компрессионное кольцо.

5. Узел стыковочного ниппеля по п. 1, дополнительно содержащий:

имеющий проходы шпиндель, размещенный подвижно внутри камеры повышенного давления, ограниченной внутри корпуса, при этом имеющий проходы шпиндель содержит жидкостный канал, по меньшей мере частично ограниченный им самим;

один или более жидкостный проход, ограниченный в имеющем проходы шпинделе и выполненный с возможностью установить камеру повышенного давления в жидкостном сообщении с полостью корпуса через жидкостный канал; и

определяющий местонахождение ствола выступ, пролегающий в продольном направлении от имеющего проходы шпинделя и через канал, ограниченный наконечником стыковочного ниппеля, причем наконечник стыковочного ниппеля выполнен с возможностью перемещаться в интервале между вытянутой конфигурацией, когда имеющий проходы шпиндель удерживает этот выступ, выдвинутый из наконечника стыковочного ниппеля, и втянутой конфигурацией, когда имеющий проходы шпиндель перемещается вдоль оси и втягивает определяющий местонахождение ствола выступ по меньшей мере частично внутрь корпуса.

6. Узел стыковочного ниппеля по п. 5, дополнительно содержащий отклоняющее устройство, расположенное вдоль оси между торцом стенки имеющего проходы шпинделя и радиальным выступом корпуса.

7. Система буровой скважины, содержащая:

отклоняющий клин, расположенный внутри основного ствола скважины и ограничивающий первый канал, который обладает заданным диаметром и сообщается с нижней частью основного ствола, и второй канал, который сообщается с боковым стволом; и

узел стыковочного ниппеля, содержащий корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса, компрессионное кольцо, размещенное подвижно снаружи вокруг корпуса, и множество зажимных кулачков, присоединенных к и пролегающих между компрессионным кольцом и наконечником стыковочного ниппеля, каждый зажимной кулачок предварительно сжат так, что каждый зажимной кулачок предрасположен к тому, чтобы отгибаться радиально наружу,

при этом узел стыковочного ниппеля способен приводиться в действие в интервале между исходной конфигурацией, когда множество зажимных кулачков обладают первым диаметром, равным или меньше заданного диаметра, и задействованной конфигурацией, когда множество зажимных кулачков обладают вторым диаметром, больше первого диаметра, и

при этом отклоняющий клин скомпонован так, чтобы направлять узел стыковочного ниппеля в один из указанных: боковой ствол или нижний участок основного ствола, на основании сравнения диаметра множества зажимных кулачков с заданным диаметром.

8. Система буровой скважины по п. 7, отличающаяся тем, что отклоняющий клин дополнительно содержит наклонную поверхность, которая направляет узел стыковочного ниппеля во второй канал, когда множество зажимных кулачков обладает вторым диаметром.

9. Система буровой скважины по п. 7, отличающаяся тем, что если множество зажимных кулачков обладает первым диаметром, то узел стыковочного ниппеля направляется в первый канал и нижний участок основного ствола, и при этом когда множество зажимных кулачков наконечника обладает вторым диаметром, узел стыковочного ниппеля направляется во второй канал и боковой ствол.

10. Система буровой скважины по п. 7, отличающаяся тем, что компрессионное кольцо способно приводиться в действие при помощи по меньшей мере одного из указанных: гидравлического давления, действующего на компрессионное кольцо, и исполнительного механизма, функционально связанного с компрессионным кольцом.

11. Система буровой скважины по п. 7, дополнительно содержащая контргайку, жестко присоединенную к корпусу и радиально закрепляющую компрессионное кольцо против внешней поверхности корпуса в ходе того, как компрессионное кольцо перемещается вдоль оси.

12. Система буровой скважины по п. 11, отличающаяся тем, что контргайка пролегает между корпусом и компрессионным кольцом и перекрывает вдоль оси один или более жидкостный проход, ограниченный в корпусе, при этом один или более жидкостный проход выполнен с возможностью установить компрессионное кольцо в жидкостном сообщении с полостью корпуса так, что гидравлическая жидкость может действовать на и приводить в действие компрессионное кольцо.

13. Система буровой скважины по п. 8, дополнительно содержащая:

имеющий проходы шпиндель, размещенный подвижно внутри камеры повышенного давления, ограниченной внутри корпуса, при этом имеющий проходы шпиндель содержит жидкостный канал, по меньшей мере частично ограниченный им самим;

один или более жидкостный проход, ограниченный в имеющем проходы шпинделе и выполненный с возможностью установить камеру повышенного давления в жидкостном сообщении с полостью корпуса через жидкостный канал; и

определяющий местонахождение ствола выступ, пролегающий в продольном направлении от имеющего проходы шпинделя и через канал, ограниченный наконечником стыковочного ниппеля, причем наконечник стыковочного ниппеля выполнен с возможностью перемещаться в интервале между вытянутой конфигурацией, когда имеющий проходы шпиндель удерживает этот выступ, выдвинутый из наконечника стыковочного ниппеля, и втянутой конфигурацией, когда имеющий проходы шпиндель перемещается вдоль оси и втягивает определяющий местонахождение ствола выступ по меньшей мере частично внутрь корпуса.

14. Система буровой скважины по п. 13, дополнительно содержащая отклоняющее устройство, расположенное вдоль оси между торцом стенки имеющего проходы шпинделя и радиальным выступом корпуса.

15. Система буровой скважины по п. 7, дополнительно содержащая:

средство транспортирования, присоединенное к узлу стыковочного ниппеля и выполненное с возможностью доставки узла стыковочного ниппеля внутрь ствола скважины;

боковой уступ, установленный на средстве транспортирования выше узла стыковочного ниппеля;

первый профиль, предусмотренный во внутреннем диаметре нижней части основного ствола ниже отклоняющего клина; и

второй профиль, отличный от первого профиля и предусмотренный во внутреннем диаметре бокового ствола, при этом в ходе того, как боковой уступ входит в контакт с первым или вторым профилями, подтверждение достижения отметки нагрузки может быть измерено в положении на поверхности скважины, чтобы определенно указать, присутствует ли узел стыковочного ниппеля в любом из указанных: нижней части основного ствола или в боковом стволе.

16. Способ приведения в действие узла стыковочного ниппеля, включающий:

введение узла стыковочного ниппеля, присоединенного к средству транспортирования, в скважину, имеющую основной ствол и боковой ствол, отходящий от основного ствола в ответвлении, содержащего:

корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса;

компрессионное кольцо, размещенное подвижно снаружи вокруг корпуса; и

множество зажимных кулачков, присоединенных к и пролегающих между компрессионным кольцом и наконечником стыковочного ниппеля, при этом каждый зажимной кулачок предварительно сжат так, что каждый зажимной кулачок приспособлен отгибаться радиально наружу;

транспортирование узла стыковочного ниппеля к отклоняющему клину, расположенному в ответвлении, при этом отклоняющий клин размещен в основном стволе и определяет первый канал, который обладает заданным диаметром и сообщается с нижней частью основного ствола, и второй канал, который сообщается с боковым стволом; и

выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля с целью изменять наружный диаметр узла стыковочного ниппеля по сравнению с заданным диаметром, и тем самым направляя узел стыковочного ниппеля либо в первый канал, либо во второй канал, на основании наружного диаметра узла стыковочного ниппеля.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля включает выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля в интервале между исходной конфигурацией, когда множество зажимных кулачков обладает первым диаметром, равным или меньше заданного диаметра, и задействованной конфигурацией, когда множество зажимных кулачков обладает вторым диаметром, большим, чем первый диаметр.

18. Способ по п. 17, дополнительно включающий:

наведение узла стыковочного ниппеля в первый канал и нижний участок основного ствола, когда множество зажимных кулачков обладает первым диаметром; и

наведение узла стыковочного ниппеля во второй канал и боковой ствол, когда множество зажимных кулачков обладает вторым диаметром.

19. Способ по п. 16, отличающийся тем, что выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля включает:

транспортирование гидравлической жидкости за счет использования средств доставки в полость корпуса;

взаимодействие гидравлической жидкости с компрессионным кольцом через один или более жидкостный проход, ограниченный в корпусе;

перемещение компрессионного кольца с применением гидравлической жидкости вдоль оси по направлению к наконечнику стыковочного ниппеля и таким образом сжатие множества зажимных кулачков с первого диаметра до второго диаметра.

20. Способ по п. 19, дополнительно включающий снижение давления гидравлической жидкости в пределах средства доставки и позволяющий тем самым усилию пружин, встроенных во множество зажимных кулачков, осуществлять перемещение компрессионного кольца и возвращение к первому диаметру.

21. Способ по п. 16, отличающийся тем, что узел стыковочного ниппеля дополнительно содержит имеющий проходы шпиндель, размещенный подвижно внутри камеры повышенного давления, ограниченной внутри корпуса, а также определяющий местонахождение ствола выступ, пролегающий в продольном направлении от имеющего проходы шпинделя и через канал, ограниченный наконечником стыковочного ниппеля, дополнительно включающий:

транспортирование узла стыковочного ниппеля внутри скважины с применением определяющего местонахождение ствола выступа в вытянутой конфигурации, при этом отклоняющее устройство действует на имеющий проходы шпиндель и тем самым удерживает этот выступ, выдвинутый из наконечника стыковочного ниппеля;

обнаружение одного из требуемых: первого или второго каналов с применением определяющего местонахождение ствола выступа в вытянутой конфигурации;

выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля с целью перемещения определяющего местонахождение ствола выступа из вытянутой конфигурации к втянутой конфигурации, когда имеющий проходы шпиндель перемещается вдоль оси и втягивает определяющий местонахождение ствола выступ по меньшей мере частично внутрь корпуса.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что выборочное приведение в действие узла стыковочного ниппеля с целью перемещения определяющего местонахождение ствола выступа из вытянутой конфигурации к втянутой конфигурации включает:

транспортирование гидравлической жидкости за счет использования средств транспортирования в полость корпуса;

взаимодействие гидравлической жидкости с камерой повышенного давления через жидкостный канал, ограниченный по меньшей мере частично через имеющий проходы шпиндель, и одним или более жидкостным проходом, ограниченным в имеющем проходы шпинделе; и

гидравлическое перемещение имеющего проходы шпинделя с применением гидравлической жидкости и тем самым втягивание определяющего местонахождение ствола выступа по меньшей мере частично внутрь корпуса в ходе перемещения оси внутри канала.

23. Способ по п. 16, отличающийся тем, что средство транспортирования имеет боковой уступ, установленный на него выше узла стыковочного ниппеля, дополнительно включающий:

контактирование первого профиля или набора первых профилей, предусмотренных во внутреннем диаметре нижней части основного ствола ниже отклоняющего клина, когда узел стыковочного ниппеля входит в нижнюю часть основного ствола, тем самым обеспечивая подтверждение достижения первой отметки нагрузки, которое может быть измерено в положении на поверхности скважины, чтобы определенно указать, что узел стыковочного ниппеля присутствует в нижней части основного ствола; и

контактирование второго профиля или набора вторых профилей, предусмотренных во внутреннем диаметре бокового ствола, когда узел стыковочного ниппеля входит в боковой ствол, тем самым обеспечивая подтверждение достижения второй отметки нагрузки, которое может быть измерено в положении на поверхности скважины, чтобы определенно указать, что узел стыковочного ниппеля присутствует в боковом стволе.