устройство для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины

Формула изобретения

1. Устройство для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины, включающее отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы, один конец которой заглушен, между которыми размещен переводник, канал для подачи жидкости в полость гофрированной трубы, подвижное соединение между переводником и клином, режущий инструмент, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит узел фиксации отклоняющего клина, установленный в переводнике и выполненный в виде поршня со штоком и фиксирующим приспособлением, размещенных в гидроцилиндре, полость которого сообщена с полостью гофрированной трубы, при этом верхняя часть штока установлена с возможностью взаимодействия с нижней частью клина со стороны его направляющей плоскости, а канал для подачи жидкости выполнен в виде размещенного в отклоняющем клине гидропровода, связывающего полость бурильных труб и полость режущего инструмента, прикрепленного к верхней части отклоняющего клина посредством срезного болта, с полостью гофрированной трубы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущий инструмент выполнен в виде фрезера оконного и фрезера расширяющего.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шток оснащен фиксирующим приспособлением, выполненным в виде нарезки, взаимодействующей с кольцевыми пружинами, установленными в гидроцилиндре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения газонефтяных скважин, в частности к устройствам для бурения боковых стволов из обсаженных скважин.

Известны устройства для бурения боковых стволов из скважин, включающие стартовый фрезер, закрепленный на отклоняющем клине либо срезными болтами, либо с помощью размыкателя и связанный с закрепляющим механизмом, выполненным либо в виде телескопической трубы, либо в форме якоря (а.с. 180540, МПК Е 21 В, оп. 26.03.66 г. и пат. 2180388, МПК 7 Е 21 В, оп. 10.03.02 г.).

Известные устройства не обеспечивают плотного прилегания верхней части клина к стенке обсадной колонны, что затрудняет зарезку бокового ствола в колонне и, в последующем, прохождение оборудования в боковой ствол.

Кроме того, известные устройства не обеспечивают надежного закрепления отклоняющего клина в обсадной колонне, вследствие чего возможно его вертикальное смещение при дальнейших работах в скважине.

Известно устройство для забуривания бокового ствола из скважины, включающее отклоняющий клин, установленный с помощью переводника на закрепляющем механизме, выполненном в виде продольно-гофрированной трубы. Соединение отклоняющего клина с закрепляющим механизмом выполнено шарнирным с помощью оси, закрепленной в переводнике. Кроме того, в переводнике выполнен гидроканал, сообщающий полости кожуха и продольно-гофрированной трубы с полостью бурильной трубы (пат. 2164282, МПК 7 Е 21 В 7/08, оп. 20.03.01 г.).

Известное устройство благодаря особой форме выполнения закрепляющего механизма в виде продольно-гофрированной трубы обеспечивает надежную установку клина в обсадной колонне, однако в нем отсутствует жесткая фиксация отклоняющего клина относительно закрепляющего механизма, что делает возможным перемещение клина в горизонтальной плоскости вокруг оси и перекрытие ствола скважины. Кроме того, после установки известного устройства необходим повторный спуск бурильной колонны с режущим инструментом для прорезания “окна” в обсадной колонне, что удорожает технологию забуривания дополнительных стволов.

Таким образом возникла проблема создания устройства для забуривания боковых стволов из скважины, позволяющего обеспечить надежную и устойчивую работу по его спуску и закреплению в скважине с наименьшими материальными затратами при этом.

Технический результат - жесткая фиксация отклоняющего клина в обсадной колонне скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для забуривания бокового ствола из скважины, включающее отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы, один конец которой заглушен, между которыми размещен переводник, канал для подачи жидкости в полость гофрированной трубы, подвижное соединение между переводником и клином, режущий инструмент, согласно изобретению дополнительно содержит узел фиксации отклоняющего клина, установленный в переводнике и выполненный в виде поршня со штоком и фиксирующим приспособлением, размещенных в гидроцилиндре, полость которого сообщена с полостью гофрированной трубы, при этом верхняя часть штока установлена с возможностью взаимодействия с нижней частью клина со стороны его направляющей плоскости, а канал для подачи жидкости выполнен в виде размещенного в отклоняющем клине гидропровода, связывающего полость бурильных труб и полость режущего инструмента, прикрепленного к верхней части отклоняющего клина посредством срезного болта, с полостью гофрированной трубы.

Режущий инструмент может быть выполнен в виде фрезера оконного и фрезера расширяющего.

Шток может быть оснащен фиксирующим приспособлением, выполненным в виде нарезки, взаимодействующей с кольцевыми пружинами, установленными в гидроцилиндре.

Расположение узла фиксации отклоняющего клина, выполненного в виде поршня со штоком и фиксирующим приспособлением, размещенных в гидроцилиндре, в переводнике с возможностью взаимодействия штока с нижней частью отклоняющего клина со стороны его направляющей плоскости, дает возможность во время установки устройства в обсадной колонне создать дополнительную опору клину и жестко зафиксировать его в положении плотного прилегания к внутренней стенке обсадной колонны.

Выполнение канала для подачи жидкости в виде гидропровода, сообщающего полость бурильных труб и режущего инструмента с полостью гофрированной трубы, связанной с гидроцилиндром, позволяет одновременно с технологией закрепления компоновки в скважине осуществить и жесткую фиксацию отклоняющего клина.

Сравнение предлагаемого устройства с прототипом выявило наличие нового элемента в устройстве - узла фиксации отклоняющего клина, новой формы выполнения известного элемента - канала для подачи жидкости в виде гидропровода, а также новых связей между указанными элементами, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию “новизна”.

Поиск по отличительным признакам выявил устройство для установки отклонителя (а.с. 1564319 МПК 5 Е 21 В 7/08, оп. 15.05.90 г.), содержащее корпус с поршнем и штоком и узлом фиксации, выполненным в виде втулки и фиксатора в радиальном отверстии втулки. Известное устройство предназначено для установки отклоняющего клина, его размещают над клином, фиксируют в нем верхнюю часть клина и спускают компоновку в скважину. Устанавливают отклонитель в требуемое положение и осуществляют отделение клина от устройства путем подачи промывочной жидкости. Таким образом, назначение вышеуказанного устройства - установка клина, после чего это устройство удаляют из скважины.

Предлагаемый узел фиксации, размещенный в переводнике под отклоняющим клином и составляющий неотъемлемую часть компоновки, несет иную функцию - создает дополнительную опору для клина и прижимает его к стенке скважины в течение всего времени работы в боковом стволе скважины. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет достигнуть нового технического результата.

Также был выявлен отклонитель забойного двигателя (а.с. 1640327, МПК 5 Е 21 В 7/08, оп. 07.04.91 г.), содержащий гидроцилиндр с подпружиненным поршнем и штоком, размещенным в корпусе из двух секций, подшипник, связывающий обе секции и фиксирующие элементы. Назначение гидроцилиндра с поршнем и штоком в этом устройстве - поворачивать одну секцию относительно другой на подшипнике при подаче промывочной жидкости.

Предлагаемый узел фиксации, состоящий также из гидроцилиндра с поршнем и штоком и установочными (фиксирующими) элементами, благодаря своему новому расположению в переводнике предлагаемой компоновки и новым связям с отклоняющим клином, обеспечивает достижение нового технического результата - создание дополнительной опоры для клина и, как следствие, надежное прижатие его к стенке скважины в течение всего времени работы в боковом стволе.

Таким образом, вышеприведенный анализ свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию “изобретательский уровень”.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства, на фиг.2 - переводник с узлом фиксации.

Предлагаемое устройство содержит отклоняющий клин 1 с направляющей плоскостью 2, связанный через переводник 3 с закрепляющим механизмом, выполненным в виде гофрированной трубы 4. Между переводником 3 и отклоняющим клином 1 размещено подвижное соединение в виде шарнира 5 с осью. В верхней части отклоняющего клина установлены режущие инструменты - фрезер оконный 6 на срезном болту 7 и фрезер расширяющий 8, связанные с бурильной трубой 9. Гидропровод 10 связывает полости бурильной трубы 9 и режущие инструменты 6, 8 с полостью гофрированной трубы 4 и служит для подачи жидкости. Узел фиксации (фиг.2) включает гидроцилиндр 11, в котором размещены поршень 12 со штоком 13. Шток 13 оснащен фиксирующим приспособлением, выполненным в виде нарезки 14, взаимодействующей с кольцевыми пружинами 15, наконечник 16 штока 13 упирается в нижнюю часть отклоняющего клина 1 со стороны направляющей его плоскости 2. Гидроцилиндр 11 сообщен с полостью гофрированной трубы 4 каналом 17.

Устройство работает следующим образом.

Собранную на мостках буровой предлагаемую компоновку спускают на бурильных трубах на заданную глубину и насосом создают давление жидкости до полного раскрытия гофрированной трубы. Жидкость из бурильной трубы 9 через фрезеры 6 и 8 и по гидропроводу 10 попадает в полость гофрированной трубы 4. При этом гофрированная труба расширяется до прижатия ее стенок к обсадной колонне (не показана). Одновременно шток 13 с поршнем 12 под действием давления жидкости, попавшей в канал 17 из полости гофрированной трубы 4, перемещается вверх, упираясь своим наконечником 16 в торцовую часть отклоняющего клина 1, и поворачивает его вокруг оси 5 до полного его прижатия к стенке обсадной колонны. В самом верхнем положении шток 13 фиксируется кольцевыми пружинами 15. Затем натяжением колонны бурильных труб 9 проверяют надежность установки компоновки в скважине. При положительном испытании натяжением инструмента осуществляют срез винта и отсоединение оконного фрезера от клина. Далее скважину промывают, фрезерам 6 и 8 придают вращение и начинают фрезерование окна в обсадной колонне и зарезку бокового ствола.

Предлагаемое устройство позволяет за один рейс произвести спуск отклоняющего клина, надежное его закрепление на заданной глубине одновременно с жесткой фиксацией отклоняющего клина, прорезание окна и зарезку бокового ствола, что в конечном итоге повышает качество работ, снижает аварийность и стоимость материальных затрат на бурение боковых стволов в скважине.