Способ строительства многозабойной скважины и устройство для её крепления Российский патент 2018 года по МПК E21B7/08 E21B43/10 

Изобретение относится к области бурения, крепления и ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно используется для создания герметичного соединения обсадных колонн основного и дополнительных стволов многозабойных скважин (МЗС).

Известны способ создания разветвленных скважин из исходной скважины, разветвляющая втулка, способ ее установки в ствол скважины, способ и устройство для расширения и формирования элементов выводных отверстий разветвляющей втулки, способ крепления скважины обсадными трубами и устройство для его осуществления (патент RU №2189429, МПК Е21В 7/08, Е21В 43/10, опубл. в бюл. №26 от 20.09.2002 г.).

Способ установки в ствол скважины, разветвляющей втулки, включающей разветвляющую камеру, имеющую цилиндрический первый конец и второй конец и элементы выводных отверстий, соединенные со вторым концом разветвляющей камеры и расположенные в отведенном положении, по существу, полностью внутри воображаемого цилиндра, коаксиального с цилиндрическим первым концом разветвляющей камеры, и имеющего радиус, равный радиусу этого конца, при этом соединяют первый конец разветвляющей камеры втулки с нижним концом обсадной трубы, спускают обсадную трубу и втулку в ствол скважины к положению узла, где должен быть создан разветвленный ствол скважины, спускают формирующий инструмент через обсадную трубу в разветвляющую камеру втулки, ориентируют формирующий инструмент внутри втулки для введения его в, по крайней мере, один элемент выводных отверстий на втором конце разветвляющей камеры, и расширяют, по крайней мере, один элемент выводных отверстий этим инструментом до выхода, по крайней мере, одного из указанных элементов из соединения со вторым концом разветвляющей камеры наружу от воображаемого цилиндра.

Устройство для крепления обсадной трубой ствола скважины, содержащее обсадную трубу и разветвляющую втулку, расположенную на нижнем конце обсадной трубы и включающую разветвляющую камеру, имеющую открытый цилиндрический первый конец и второй конец и предназначенную для уплотненного соединения своим первым концом с обсадной трубой в стволе скважины, и элементы выводных отверстий, каждый из которых соединен за одно целое со вторым концом разветвляющей камеры, и сообщен с разветвляющей камерой, при этом в отведенном положении для введения в ствол скважины каждый из элементов выводных отверстий расположен, по существу, полностью внутри воображаемого цилиндра, коаксиального с первым концом разветвляющей камеры, и имеющего тот же радиус, что этот конец, в расширенном положении, по крайней мере, один элемент выводных отверстий проходит от разветвляющей камеры снаружи воображаемого цилиндра.

Недостатками известного способа создания разветвленных скважин из исходной скважины с помощью разветвляющей втулки и устройства для расширения и формирования элементов выводных отверстий разветвляющей втулки являются:

- способ и устройство применимы только для строительства МЗС, эксплуатирующих один продуктивный пласт, так как разветвляющая втулка закрепляется на нижнем конце обсадной колонны исходной скважины (основного ствола) и дополнительные стволы могут буриться только с этого интервала расположения разветвляющей втулки меньшим диаметром по сравнению с основным стволом;

- необходимость кратного расширения места установки разветвляющей втулки, что сопряжено с большими трудностями;

- все выводные отверстия из разветвляющей втулки значительно меньше диаметра основного ствола;

- центральная часть стенки (опорное устройство) в центре разветвляющей втулки и элементы закрепления и ориентирования расширяющего устройства в разветвляющей втулке уменьшают ее внутренний диаметр относительно внутреннего диаметра обсадной колонны основного ствола и тем самым еще больше уменьшают диаметр выходных отверстий разветвляющей втулки, что в свою очередь уменьшает диаметр бурового инструмента, которым бурятся дополнительные стволы;

- подвеска обсадных колонн дополнительных стволов и их герметизация с разветвляющей втулкой производится обычными подвесными пакерными вкладышами, что еще больше уменьшает диаметр дополнительных стволов, пробуренных из выходных отверстий разветвляющей втулки;

- сложное устройство выправления деформированных элементов выводных отверстий разветвляющей втулки, которое при разности диаметров выводных элементов будет перекашиваться из-за разности упругости труб различного диаметра, а также из-за разности упругости материала труб по длине и, так же из-за разности давлений в фасонных головках различного размера, застревая в различных положениях по высоте разветвляющей втулки, создавая аварийные ситуации;

- устройство для установки формирующего инструмента в разветвляющей втулке подвешено на кабеле и практически не управляется в процессе спуска в скважину, имеет множество выступающих элементов, таких как, например, фасонные прокладки, захватывающие и ориентирующие приспособления и т.п., что связано с большой вероятностью с зацеплением устройства в муфтовых соединениях обсадной колонны основного ствола и созданием аварийной ситуации, так как в этом случае формирующее устройство невозможно ни провернуть, ни выправить при помощи кабеля;

- все элементы выводных отверстий разветвляющей втулки должны быть выправлены до цементирования обсадной колонны основного ствола, что увеличивает время нахождения основного ствола в незакрепленном состоянии и повышает вероятность проявления зон осложнений, пройденных основным стволом, и созданием аварийных ситуаций, не позволяющих произвести крепление основного ствола скважины и место расширения для разветвляющей втулки;

- для установки и расширения разветвляющей втулки необходимо создание твердого забоя, в который будут упираться опора со стойкой, являющиеся продолжением центральной части стенки, принимающего на себя осевые нагрузки, в случае отсутствия упора выводные элементы разветвляющей втулки будут расширяться в произвольном направлении или усилия, возникающие при проталкивании фасонных головок в выводные элементы, превысят прочность резьбового соединения в верхней части разветвляющей втулки, и произойдет ее разрушение, перекашивание и заклинивание, что приведет к ликвидации скважины.

Известно устройство опорная плита для бурения и обустройства скважин и способ ее использования (патент RU №2186190, МПК Е21В 7/08, опубл. в бюл. №21 от 27.07.2002 г.).

Опорная плита для бурения и обустройства скважин, содержащая связанный с первой обсадной трубой при помощи резьбы или сварки в верхней части корпус, имеющий в нижней части, по крайней мере, два полых элемента, выполненных с возможностью деформирования симметрично или асимметрично, и обладающих способностью расширяться в симметричное или несимметричное положение относительно оси устройства, при этом один из упомянутых полых элементов длиннее другого полого элемента.

Способ для бурения и обустройства скважин, включающий бурение первого ствола скважины и расширение его нижней части по диаметру, крепление его первой обсадной трубой, оснащенной в нижней части опорной плитой с двумя полыми элементами, которые размещаются в расширенной части первого ствола, расширение полых элементов, установку уипстока или ориентирующего кулачка в первом полом элементе опорной плиты, бурение первого дополнительного ствола через второй полый элемент опорной плиты и крепление его колонной - хвостовиком, после этого установку уипстока или ориентирующего кулачка в следующий полый элемент, бурение через первый полый элемент второго дополнительного ствола и его крепление обсадной колонной - хвостовиком.

Недостатками данного способа являются:

- необходимость кратного расширения основного ствола (любого дополнительного ствола) для создания места установки опорной плиты, что сопряжено с большими трудностями и ведет к увеличению сроков и стоимости строительства МЗС;

- первая опорная плита устанавливается выше первого продуктивного пласта по глубине скважины, так как необходимо определенное расстояние для того, чтобы выйти буровым инструментом из опорной плиты, набрать нужный зенитный угол и войти в продуктивный пласт. В связи с этим все стволы, бурящиеся ниже опорной плиты, меньше диаметра основного (дополнительного) ствола, так как диаметр бурового инструмента, который проходит через полые элементы опорной плиты, всегда меньше их диаметра, а значит самый продуктивный пласт, как правило лежащий ниже, будет эксплуатироваться не в полном объеме, так как к нему будет подходить эксплуатационная труба меньшего диаметра, чем необходимо, как и трубы других дополнительных стволов;

- все полые элементы опорной плиты должны быть выправлены до цементирования основного ствола, что увеличивает время нахождения основного ствола в незакрепленном состоянии и повышает вероятность проявления зон осложнений, пройденных основным стволом, и создания аварийных ситуаций, не позволяющих произвести крепление основного ствола скважины и место расширения для опорной плиты;

- цементирование опорной плиты и обсадной колонны производят после извлечения или разбуривания поплавкового клапана (в описании изобретения не описано), затем производят ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ), которое в зависимости от марки цемента длится от 8 до 48 ч, что ведет к увеличению сроков и стоимости строительства МЗС;

- необходимость разбуривать цемент и металлические утяжеленные пробки или крышки полых элементов перед началом бурения дополнительных стволов, ведет к увеличению числа спуско-подъемных операций, сроков и стоимости строительства МЗС;

- подвеска обсадных колонн дополнительных стволов и их герметизация с опорной плитой производится обычными пакерными узлами, что еще больше уменьшает диаметр дополнительных стволов, пробуренных из полых элементов опорной плиты.

Недостатки данного устройства:

- в описании изготовления опорной плиты отмечено, что полые элементы закрыты утяжеленными пробками или приваренными крышками, а удлиненная недеформируемая часть снабжена поплавковым клапаном (не показан), которые при деформировании не будут сминаться, как показано на фигурах, а будут вминаться в полые элементы друг друга, создавая зоны предельной деформации, в которых могут происходить или разрушение полых элементов, или необратимые пластические деформации, которые приведут к разрушению полых элементов в процессе их выправления гидравлическим давлением или механического выправления роликами развальцевателей;

- после гидравлического расширения опорной плиты, которое предполагает герметично закрытое ее состояние, невозможно произвести закачку цементного раствора через опорную плиту в затрубное пространство и произвести крепление обсадной колонны и опорной плиты цементом, вначале необходимо произвести извлечение или разбуривание поплавкового клапана (в описании изобретения не описано), что ведет к увеличению числа спуско-подъемных операций, сроков и стоимости строительства МЗС.

Известно устройство для проведения и крепления многозабойных скважин (авторское свидетельство SU №663825, МПК Е21В 43/10, Е21В 7/08, опубл. в бюл. №19 от 25.05.1979 г.), содержащее обсадную колонну основного ствола, включающую патрубок с готовым окном, обсадную колонну дополнительного ствола с соединительным патрубком в верхней части, жестко соединенную с ним гофрированную втулку, размещенную в основном стволе, на наружной поверхности которой размещены уплотнительные средства.

Способ строительства МЗС включает строительство основного ствола с вырезанным окном в обсадной колонне, бурение дополнительного ствола через окно, спуск обсадной колонны дополнительного ствола с соединительным патрубком, изготовленным в виде патрубка с гофрированной втулкой, которую обрабатывают дорнированием до получения герметичного соединения.

Недостатками данного способа являются:

- невозможность его применения в ранее построенных скважинах с диаметром менее 750 мм, так как осуществление способа и применение устройства возможны только во вновь строящихся скважинах большого диаметра - более 750 мм, где диаметр дополнительного ствола очень мал, иначе габаритные размеры устройства не позволят спустить его в интервал установки;

- высокая вероятность аварийных ситуаций, так как спуск гофрированной втулки в скважину с приваренным к ней патрубком под определенным углом связан с большими трудностями, так как происходит ее заклинивание, а попытки освободить приводят к деформации и поломкам втулки;

- большие сложности с креплением обсадной колонны основного ствола цементом, так как для зарезки и бурения дополнительного ствола применяют обсадные трубы с готовыми окнами в составе обсадной колонны для крепления основного ствола скважины, что создает большие трудности с ориентированием окон в заданном положении.

Недостатки данного устройства:

- требуются дополнительные спуско-подъемные операции для извлечения спускного инструмента и спуска дорна;

- за один проход дорна возможно увеличить проходной диаметр втулки на небольшую величину, поэтому требуется несколько спусков и подъемов бурильного инструмента с дорнами различного диаметра;

- при прижатии втулки к стенке обсадной колонны основного ствола для получения герметичного соединения необходимо равное противодавление по всей окружности ствола;

- высокие требования к подготовке внутренней поверхности обсадной колонны основного ствола, так как малейшее загрязнение или повреждение колонны приведет к увеличению осевой нагрузки на дорн, его заклиниванию, невозможности освобождения и созданию аварийной ситуации в скважине;

- отсутствие центрирующих устройств дорна ведет к его неравномерному движению и неравномерному прижатию гофрированной втулки по ее длине вследствие эллипсности и разностенности трубы, из которой изготовлена гофрированная втулка, а значит и невозможности получения герметичного соединения обсадных колонн МЗС;

- невозможность создания герметичного соединения в зоне окна, так как дорн не будет испытывать противодавления в этой зоне и будет стремиться сместиться в сторону окна и даже зайти в окно, тем самым втулка в этой зоне не будет прижиматься к стенке обсадной колонны основного ствола и не будет герметичного соединения втулки с обсадной колонной;

- невозможность создания герметичного соединения обсадных колонн МЗС при помощи гофрированной втулки, которая выправляется и прижимается дорном из-за остаточного внутреннего напряжения в теле гофрированной втулки, которое при небольшом перепаде давлений будет стремиться вернуться к прежнему состоянию внутреннего равновесия (гофрированной форме) и разгерметизирует соединение.

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату является устройство для крепления многозабойных скважин (авторское свидетельство SU №829882, МПК Е21В 43/10, Е21В 7/08, опубл. в бюл. №18 от 15.05.1981 г.), включающее обсадные колонны основного и дополнительного стволов, гофрированную втулку с уплотнительными средствами, размещенную в основном стволе и связанную с соединительным патрубком, установленным в верхней части обсадной колонны дополнительного ствола, при этом с целью повышения надежности соединения обсадных колонн скважины гофрированная втулка имеет гладкий участок и продольные прорези на его границе с гофрами, причем соединительный патрубок связан с гладким участком втулки.

Способ, которым осуществляют строительство МЗС, включает строительство основного ствола с вырезанным окном в обсадной колонне, бурение дополнительного ствола через окно, спуск обсадной колонны дополнительного ствола с присоединенной к последней трубе гофрированной втулкой с соединительным патрубком, при этом гофрированная втулка имеет гладкий участок и продольные прорези, позволяющие отгибать патрубок внутрь втулки при спуске колонны и возвращать его в первоначальное положение в зоне окна, а гофрированную втулку фиксируют в основном стволе скважины дорном. Гофрированная втулка обрабатывается устройством, включающим дорн, прижимающий втулку к стенкам скважины.

Недостатками данного способа являются:

- большие трудности с введением обсадной колонны дополнительного ствола с соединительным патрубком в окно обсадной колонны основного ствола (не указано в описании изобретения);

- невозможность создания герметичного соединения обсадной колонны дополнительного ствола с породой в зоне окна, так как диаметр соединительного патрубка гофрированной втулки меньше диаметра дополнительного ствола, а в зазоре невозможно установить ни уплотняющие элементы, не закачать ни цемент, ни смолу и т.п. аналогичные вещества для герметизации;

- невозможность создания герметичного соединения обсадных колонн многозабойных скважин при обработке гофрированной втулки дорном, так как она имеет продольные прорези и ее конструктивная целостность нарушена, под действием внутренних упругих сил она будет стремиться вернуться в первоначальное положение и перекрывать проходное сечение основного ствола;

- уменьшение диаметра основного ствола скважины на величину, равную двойной толщине стенки гофрированной втулки, и вероятность посадки муфт насосно-компрессорных труб на выступающие стенки гофрированной втулки при спуско-подъемных операциях;

- большая вероятность заклинивания спускного инструмента (метчика, внутренней труболовки и т.п.) после отгибания отрезанной гладкой пластины с приваренным патрубком в свое первоначальное положение и ввода в дополнительный ствол, так как произойдут перекос осей патрубка и спускного инструмента и их взаимное заклинивание.

Недостатки данного устройства:

- требуются дополнительные спуско-подъемные операции для извлечения спускного инструмента и спуска дорна;

- за один проход дорна возможно увеличить проходной диаметр втулки на небольшую величину, поэтому требуется несколько спусков и подъемов бурильного инструмента с дорнами различного диаметра;

- высокие требования к подготовке внутренней поверхности обсадной колонны основного ствола, так как малейшее загрязнение или повреждение колонны приведет к увеличению осевой нагрузки на дорн, его заклиниванию, невозможности освобождения и созданию аварийной ситуации в скважине;

- невозможность создания герметичного соединения втулки с обсадной колонной основного ствола в зоне окна, так как для плотного прижатия втулки к стенке обсадной колонны основного ствола и получения герметичного соединения необходимо равное противодавление на дорн по всей его окружности, но в зоне окна такого противодавления на дорн нет, поэтому он будет стремиться сместиться в сторону окна и даже зайти в окно, тем самым втулка в этой зоне не будет прижиматься к стенке обсадной колонны основного ствола и не будет создано герметичного соединения втулки с обсадной колонной;

- отсутствие центрирующих устройств дорна ведет к его неравномерному движению и неравномерному прижатию гофрированной втулки по ее длине вследствие эллипсности и разностенности трубы, из которой изготовлена гофрированная втулка, а значит и невозможности получения герметичного соединения обсадных колонн МЗС;

- невозможность создания герметичного соединения обсадных колонн МЗС при помощи гофрированной втулки, которая выправляется и прижимается дорном, из-за остаточного внутреннего напряжения в теле гофрированной втулки, которое при небольшом перепаде давлений будет стремиться вернуться к прежнему состоянию внутреннего равновесия (гофрированной форме) и разгерметизирует соединение.

Техническими задачами настоящего изобретения являются:

- создание надежного герметичного соединения между собой обсадных колонн стволов МЗС;

- сохранение проходного сечения основного ствола скважины после создания соединения между собой обсадных колонн стволов МЗС;

- увеличение проходного диаметра дополнительного ствола скважины за счет исключения обычных пакеров, герметизирующих соединение обсадной колонны дополнительного ствола с обсадной колонной основного ствола;

- сокращение сроков строительства МЗС и их стоимости за счет уменьшения числа спуско-подъемных операций в процессе их крепления;

- проведение цементирования основного ствола скважины сразу после спуска обсадной колонны труб с одновременным выправлением соединительного патрубка, закрывающего готовое окно во втулке, избыточным давлением и его последующим механическим расширением до отверждения цементного раствора;

- повышение надежности соединения стволов с породой в зоне окна путем заполнения расширения основного ствола цементом и развальцовывания соединительного патрубка с уплотнительными элементами на наружной поверхности в цементе и предотвращения тем самым заколонных перетоков пластовой жидкости в зоне окна и вдоль обсадной колонны - хвостовика дополнительного ствола;

- исключение аварийных ситуаций, связанных с конструкцией втулки и технологией ее применения, что позволит тем самым сократить сроки и стоимость строительства МЗС.

Технические задачи решаются способом строительства многозабойной скважины, включающим бурение основного ствола, спуск обсадной колонны основного ствола скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола, содержащего втулку с соединительным патрубком, вжатым во втулку, цементирование обсадной колонны, вывод наружу соединительного патрубка в интервале установки, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола с его креплением.

Новым является то, что перед спуском обсадной колонны в интервале установки втулки производят расширение основного ствола для обеспечения отклонения соединительного патрубка втулки на необходимый угол, во время спуска в состав обсадной колонны для размещения в интервале установки включают втулку с заглушенным на конце соединительным патрубком, ниже которого размещают упор для установки и ориентации соответствующего клина-отклонителя, вывод наружу и выправление до механического расширения соединительного патрубка производят избыточным давлением в обсадной колонне после цементирования до отверждения цементного раствора, после чего в обсадную колонну спускают клин-отклонитель до взаимодействия с соответствующим упором с ориентацией относительно соединительного патрубка для последующего его механического расширения, разбуривания заглушенного конца и бурения дополнительного ствола с креплением этого ствола хвостовиком.

Новым является также то, что перед спуском обсадной колонны в нескольких интервалах установки втулок производят расширение основного ствола, в состав обсадной колонны для размещения в интервалах установки включают несколько одинаковых втулок с разнонаправленными по периметру и заглушенными на концах соединительными патрубками, ниже которых размещают упоры для соответствующих клиньев-отклонителей, вывод наружу и выправление до механического расширения соединительных патрубков производят одновременно, спуск клиньев-отклонителей производят последовательно снизу вверх или сверху вниз до взаимодействия с соответствующими упорами для механического расширения соответствующих соединительных патрубков, разбуривания заглушенных концов и бурения соответствующих дополнительных стволов с их креплением соответствующими хвостовиками.

Технические задачи также решаются устройством для крепления дополнительного ствола, включающим втулку, выполненную с возможностью взаимодействия с обсадной колонной основного ствола, жестко соединенный с втулкой соединительный патрубок с возможностью взаимодействия с верхней частью хвостовика, расположенного продольно относительно втулки в транспортном положении.

Новым является то, что соединительный патрубок в транспортном положении изготовлен заглушенным на конце и деформированным без разрушения до прижатия к стенке втулки, которая выполнена с возможностью жесткого соединения сверху и снизу с обсадной колонной основного ствола при спуске в скважину в интервал установки, при этом соединительный патрубок изготовлен с возможностью выправления и отклонения от втулки на заданный при изготовлении угол под действием избыточного давления в обсадной колонне основного ствола с его последующим механическим расширением.

На фиг. 1 показаны продольные разрезы основного ствола МЗС, обсадной колонны со втулкой с прижатым к ее стенке соединительным патрубком в транспортном положении.

На фиг. 2 показаны продольные разрезы основного ствола МЗС, обсадной колонны со втулкой с соединительным патрубком в выправленном положении после цементирования основного ствола МЗС.

На фиг. 3 показано поперечное сечение А-А фиг. 1.

На фиг. 4 показаны продольные разрезы основного ствола МЗС, обсадной колонны со втулкой с соединительным патрубком в выправленном положении, клин-отклонитель, установленный на соответствующий упор, механически расширенный соединительный патрубок, у которого разбурен заглушенный конец, и пробуренный дополнительный ствол МЗС.

Устройство для крепления дополнительного ствола 1 (фиг. 4) включает втулку 2, выполненную с возможностью взаимодействия с обсадной колонной 3 основного ствола 4, жестко соединенный с втулкой 2 соединительный патрубок 5 с возможностью взаимодействия с верхней частью хвостовика (не показано), расположенного продольно относительно втулки 2 (фиг. 1) в транспортном положении. Соединительный патрубок 5 в транспортном положении изготовлен заглушенным на конце 6 (фиг. 1 и 2) и деформированным без разрушения до прижатия к стенке втулки 2 (фиг. 1 и 3), которая выполнена с возможностью жесткого соединения сверху и снизу с обсадной колонной 3 (фиг. 1) основного ствола 4 при спуске в скважину в интервал установки 7. Соединительный патрубок 5 (фиг. 2) изготовлен с возможностью выправления и отклонения от втулки 2 на заданный при изготовлении угол а под действием избыточного давления в обсадной колонне 3 основного ствола 4 с его последующим механическим расширением.

Хвостовиками называются обсадные колонны, закрепляющие часть ствола скважины или дополнительные стволы многозабойных скважин, с перекрытием предыдущей обсадной колонны на некоторую величину, не доходя до устья скважины (Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. В 2-х томах. Том 1. - М.: Недра, 1985. - с. 41).

Втулку 2 (фиг. 1) с соединительным патрубком 5 изготавливают на заводе, что гарантирует высокое качество соединения их между собой и сохранение герметичности соединения в сложных скважинных условиях. Соединяют их между собой, например, электросваркой, пайкой и т.п. способами. Затем деформируют соединительный патрубок 5 без разрушения так, чтобы он был прижат к стенке втулки 2 (фиг. 1 и 3) и вписывался в габаритный размер муфты обсадной колонны 3, и не препятствовал ее спуску в основной ствол 4 скважины, например, на вертикальном прессе в специальной оправке, кузнечным молотом, на волочильном стане в обжимных роликах и т.п. устройствах. Втулку 2 оснащают устройствами для жесткого соединения сверху и снизу с обсадной колонной 3, например, резьбовыми муфтами, патрубками под сварку, фасками для безмуфтовой сварки и т.п. соединениями.

Втулку 2 можно изготавливать из обсадной трубы, из которых будет собираться обсадная колонна 3 для крепления основного ствола 4 скважины. Во втулке 2 (фиг. 1 и 3) прорезают окно 8 под углом а (фиг. 1). Накладывают соединительный патрубок 5 на окно 8 втулки 2 и соединяют их, например, электросваркой, лазерной сваркой, пайкой и т.п. способами, обеспечивающими герметичность соединения после выправления соединительного патрубка 5 (фиг. 2) под действием избыточного давления в обсадной колонне 3 и с его последующим механическим расширением в сложных скважинных условиях. На волочильном стане прокатывают втулку 2 с присоединенным к ней соединительным патрубком 5 через обжимные ролики (не показано) до прижатия соединительного патрубка 5 к наружной поверхности обсадной трубы 2 (фиг. 1 и 3). Сверху к втулке 2 (фиг. 1) прикрепляют муфту 9, например, свинчиванием, сваркой и т.п. способами, с жесткой фиксацией, оборудованную устройством (не показано) для взаимодействия с геофизическими приборами и для азимутального ориентирования готового окна 8 втулки 2, например, гироскопом, телесистемой, ориентатором и т.п. устройствами. В предлагаемом устройстве муфта 9 снабжена магнитной меткой 10, для ориентирования окна 8 втулки 2 в составе обсадной колонны 3 в заданном направлении по азимуту. Упор 11 может располагаться в любом месте обсадной колонны 3 и быть одним для ориентирования всех клиньев-отклонителей 12 (фиг. 2 и 4), чтобы не мешать эксплуатировать основной ствол 4 скважины, или крепиться сразу ниже окна 8 (фиг. 1), может выполняться внутри втулки 2 или внутри муфты 13 (переводника), который крепится к втулке 2 снизу. Конструкция упора 11 может быть самой различной, например, в виде шпонки, в виде выступа, в виде штифтов, установленных внутри втулки 2, или специального переводника 13, или стандартной муфты 13 обсадной колонны 3 (см. пат. RU №2279522). Также упор может выполняться в виде проточки в стенке втулки 2, специального переводника 13, или стандартной муфты 13 обсадной колонны 3 (см. пат. RU №2239041, RU №2147665). Кроме этого, упор 11 может выполняться в нижней части обсадной колонны 3 и иметь самые различные конструкции (см. пат. RU №2197593), поэтому авторы не претендуют на конструкцию упора 11 и место его расположения в обсадной колонне 3 по глубине. На способы изготовления втулок 2 с соединительными патрубками 5 авторы не претендуют.

Технические соединительные и уплотнительные элементы, не влияющие на работоспособность устройства, для упрощения чертежей и описания на фигурах 1-4 не показаны или показаны условно.

Способ строительства многозабойной скважины с устройством для крепления дополнительного ствола реализуется в следующей последовательности.

Способ строительства многозабойной скважины включает бурение основного ствола 4 (фиг. 1), спуск обсадной колонны 3 основного ствола 4 скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола 1 (фиг. 4), содержащего втулку 2 с соединительным патрубком 5, вжатым во втулку 2 (фиг. 1 и 3), цементирование обсадной колонны 3 (фиг. 2), вывод наружу соединительного патрубка 5 в интервале установки 7, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола 1 (фиг. 4) с его креплением (не показано). При этом перед спуском обсадной колонны 3 (фиг. 1) в интервале установки 7 втулки 2 производят расширение основного ствола 4 стандартными расширителями (не показано) до диаметра, достаточного для обеспечения отклонения соединительного патрубка 5 (фиг. 2) втулки 2 на необходимый угол а. Во время спуска в состав обсадной колонны 3 (фиг. 1), для размещения в интервале установки 7 включают втулку 2 с заглушенным на конце 6 соединительным патрубком 5, ниже которого размещают упор 11 для установки и ориентации соответствующего клина-отклонителя 12 (фиг. 2 и 4). Ориентируют втулку 2 (фиг. 1) с соединительным патрубком 5 по азимуту готового вырезанного окна 9 во втулке 2 стандартными геофизическими приборами, например, гироскопом, телесистемой, ориентатором и т.п. устройствами, которые взаимодействуют с устройствами, установленными в верхней муфте 8 для азимутального ориентирования. В предлагаемом устройстве муфта 8 снабжена магнитной меткой 10 для ориентирования окна 9 втулки 2 в составе обсадной колонны 3 в заданном направлении по азимуту стандартной телесистемой (не показано). Затем осуществляют привязку обсадной колонны 3 по глубине, чтобы втулка 2 находилась в интервале установки 7, расширенных участках основного ствола 4 скважины. Вывод наружу и выправление до механического расширения соединительного патрубка 5 (фиг. 2) производят избыточным давлением в обсадной колонне 3 после цементирования до отверждения цементного раствора 14. Например, в момент посадки продавочной пробки в седло башмака (не показано) создают давление внутри обсадной колонны 3, достаточное для полного выправления соединительного патрубка 5, закрывающего окно 8 во втулке 2. Соединительный патрубок 5, выправляясь, отодвигают обсадную колонну 3 в расширенные участки 7 основного ствола 4, тем самым полностью используя небольшое расширение 7 основного ствола 4 для своего полного выправления. Закрывают кран на поверхности (не показано) и оставляют обсадную колонну 3 под давлением на время ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). После чего в обсадную колонну 3 (фиг. 2) до полного застывания цемента спускают клин-отклонитель 12 до взаимодействия с соответствующим упором 11 с ориентацией относительно соединительного патрубка 5 для последующего его механического расширения, например, развальцевателем 15 или дорном и т.п. инструментами (не показаны).

При включении в состав обсадной колонны 3 нескольких одинаковых втулок 2 с разнонаправленными по периметру и заглушенными на концах 6 соединительными патрубками 5 спуск клиньев-отклонителей 12 производят последовательно снизу вверх или сверху вниз до взаимодействия с соответствующими упорами 11 для механического расширения соответствующих соединительных патрубков 5, разбуривания заглушенных концов 6 и бурения соответствующих дополнительных стволов 1 с их креплением соответствующими хвостовиками (не показано). Извлекаемый клин-отклонитель 12 могут спускать, например, в компоновке с фрезой 16 и развальцевателем 15 и устанавливать его на упор 11 нижней муфты 13 втулки 2.

Производят механическое расширение - развальцовывание соединительного патрубка 5 (фиг. 2) с плотной прикаткой его к еще пластичному цементному раствору 14. При подходе к нижнему заглушенному концу 6 соединительного патрубка 5 производят разбуривание небольшой порции цемента 14, попавшего в соединительный патрубок 5 в процессе его прокачивания. Разбуривание заглушенного конца 6 производят фрезами 16, райберами, долотами и т.п. инструментами для резки металла (не показано). После чего происходит полное застывание цементного раствора 14, который не оказывает сдавливающего воздействия на втулку 2 и соединительный патрубок 5. Для сокращения числа спуско-подъемных операций и центрирования режущего инструмента - фрезы 16 - возможно соединение клина-отклонителя 12 с фрезой 16 и развальцевателем 15 и проведение описанных выше работ по установке клина-отклонителя 12, механического расширения соединительного патрубка 5 и разбуривания его заглушенного конца 6 за одну спуско-подъемную операцию.

Наличие герметизирующего элемента 17, расположенного на поверхности соединительного патрубка 5, дополнительно герметизирует заколонное пространство между соединительным патрубком 5 и стенками дополнительного ствола 1, препятствуя заколонному перетоку жидкости в зоне окна 8 и вдоль хвостовика (не показано).

Бурение дополнительного ствола 1 (фиг. 4 - не показано) производят стандартными инструментами по известной технологии. Крепление дополнительного ствола 1 производят колонной обсадных труб (хвостовиком), колонной профильных труб или обсадных труб с готовыми отверстиями (фильтром), которые прикрепляют к соединительному патрубку 5 при помощи подвески из профильной трубы или других известных устройств, позволяющих создать герметичное соединение обсадных труб с минимальным уменьшением внутреннего диаметра дополнительного ствола 1 (см. пат. RU №2079633 или пат. RU №2365728). Извлекают клин-отклонитель 12 из скважины и спускают устройство или устройства (не показано) для эксплуатации МЗС по любой из известных технологий.

На способы ориентации и привязки втулки 2 в интервале установки 7, механического расширения соединительного патрубка 5, разбуривания заглушенного конца 6 соединительного патрубка 5, бурения дополнительного ствола 1 и способы эксплуатации МЗС авторы не претендуют.

В случае необходимости проведения ремонтных работ в основном стволе 4 МЗС устанавливают клин-отклонитель 12 на упор 11 нижней муфты 13 втулки 2, в дополнительный ствол 1 спускают и устанавливают пакер-отсекатель (не показано), извлекают клин-отклонитель 12 и проводят необходимые работы. Пакер-отсекатель может быть установлен в дополнительном стволе 1 и без установки клина-отклонителя 12, а при помощи направляющего устройства - башмака (см. пат. RU №2483187) или других аналогичных устройств. Ремонтные работы в дополнительном стволе 1 могут производиться с использованием клина-отклонителя 12 или направляющего устройства.

Предлагаемый способ строительства МЗС и устройство для ее крепления обеспечивают упрощение строительства МЗС и, как следствие, снижение временных, трудовых и материальных затрат за счет сокращения числа спуско-подъемных операций в процессе их крепления, объединения операций по цементированию основного ствола сразу после спуска обсадной колонны труб и одновременного выправления соединительного патрубка, совмещения операций по разбуриванию заглушенного конца соединительного патрубка с его механическим расширением (развальцовыванием) до отверждения цементного раствора, сокращения аварийности и тем самым сокращения сроков и стоимости строительства МЗС. Кроме этого, сохранение проходного сечения основного ствола и увеличение проходного диаметра дополнительного ствола с созданием надежного герметичного соединения между собой обсадных колонн стволов МЗС и повышение надежности соединения стволов с породой в зоне окна позволит расширить технологические возможности при эксплуатации скважин за счет применения технологии и оборудования одновременно-раздельной эксплуатации нескольких продуктивных горизонтов и повысить добывные возможности скважины.

Группа изобретений относится к области бурения, крепления и ремонта нефтяных и газовых скважин. Способ строительства многозабойной скважины включает бурение основного ствола, спуск обсадной колонны основного ствола скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола, содержащего втулку с соединительным патрубком, вжатым во втулку, цементирование обсадной колонны, вывод наружу соединительного патрубка в интервале установки, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола с его креплением, при этом перед спуском обсадной колонны в интервале установки втулки производят расширение основного ствола для обеспечения отклонения соединительного патрубка втулки на необходимый угол. Во время спуска в состав обсадной колонны для размещения в интервале установки включают втулку с заглушенным на конце соединительным патрубком, ниже которого размещают упор для установки и ориентации соответствующего клина-отклонителя, вывод наружу и выправление до механического расширения соединительного патрубка производят избыточным давлением в обсадной колонне после цементирования до отверждения цементного раствора. В обсадную колонну спускают клин-отклонитель до взаимодействия с соответствующим упором с ориентацией относительно соединительного патрубка для последующего его механического расширения, разбуривания заглушенного конца и бурения дополнительного ствола с креплением этого ствола хвостовиком. Обеспечивается упрощение строительства многозабойных скважин и снижение временных, трудовых и материальных затрат, расширение технологических возможностей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ строительства многозабойной скважины, включающий бурение основного ствола, спуск обсадной колонны основного ствола скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола, содержащего втулку с соединительным патрубком, вжатым во втулку, цементирование обсадной колонны, вывод наружу соединительного патрубка в интервале установки, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола с его креплением, отличающийся тем, что перед спуском обсадной колонны в интервале установки втулки производят расширение основного ствола для обеспечения отклонения соединительного патрубка втулки на необходимый угол, во время спуска в состав обсадной колонны для размещения в интервале установки включают втулку с заглушенным на конце соединительным патрубком, ниже которого размещают упор для установки и ориентации соответствующего клина-отклонителя, вывод наружу и выправление до механического расширения соединительного патрубка производят избыточным давлением в обсадной колонне после цементирования до отверждения цементного раствора, после чего в обсадную колонну спускают клин-отклонитель до взаимодействия с соответствующим упором с ориентацией относительно соединительного патрубка для последующего его механического расширения, разбуривания заглушенного конца и бурения дополнительного ствола с креплением этого ствола хвостовиком.

2. Способ строительства многозабойной скважины по п. 1, отличающийся тем, что перед спуском обсадной колонны в нескольких интервалах установки втулок производят расширение основного ствола, в состав обсадной колонны для размещения в интервалах установки включают несколько одинаковых втулок с разнонаправленными по периметру и заглушенными на концах соединительными патрубками, ниже которых размещают упоры для соответствующих клиньев-отклонителей, вывод наружу и выправление до механического расширения соединительных патрубков производят одновременно, спуск клиньев-отклонителей производят последовательно снизу вверх или сверху вниз до взаимодействия с соответствующими упорами для механического расширения соответствующих соединительных патрубков, разбуривания заглушенных концов и бурения соответствующих дополнительных стволов с их креплением соответствующими хвостовиками.

3. Устройство для крепления дополнительного ствола, включающее втулку, выполненную с возможностью взаимодействия с обсадной колонной основного ствола, жестко соединенный с втулкой соединительный патрубок с возможностью взаимодействия с верхней частью хвостовика, расположенного продольно относительно втулки в транспортном положении, отличающееся тем, что соединительный патрубок в транспортном положении изготовлен заглушенным на конце и деформированным без разрушения до прижатия к стенке втулки, которая выполнена с возможностью жесткого соединения сверху и снизу с обсадной колонной основного ствола при спуске в скважину в интервал установки, при этом соединительный патрубок изготовлен с возможностью выправления и отклонения от втулки на заданный при изготовлении угол под действием избыточного давления в обсадной колонне основного ствола с его последующим механическим расширением.