способ строительства многозабойной скважины и отклоняющее устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ строительства многозабойной скважины, включающий строительство основного ствола скважины, установку фиксирующего узла с клином-отклонителем, последовательное бурение пары противонаправленных боковых стволов, отличающийся тем, что основной ствол строят до проектной глубины, клин-отклонитель изготавливают в виде клина с одной отклоняющей поверхностью, а фиксирующий узел - в виде гидромеханического якоря с посадочным местом, причем якорь фиксируют ниже интервала зарезки, перед забуриванием бокового ствола производят вскрытие обсадной колонны фрезерованием окна, а после строительства бокового ствола клин-отклонитель извлекают из скважины, отсоединяя от фиксирующего узла, спускают дополнительный клин-отклонитель большей длины до взаимодействия с посадочным местом гидромеханического якоря, фиксирующим его от проворота, а перед забуриванием дополнительного бокового ствола производят вскрытие обсадной колонны фрезерованием дополнительного окна с последующим извлечением дополнительного клина-отклонителя после строительства второго бокового ствола.

2. Отклоняющее устройство для осуществления способа, включающее спускаемый на колонне труб клин-отклонитель, выполненный с возможностью фиксации в обсадной колонне основного ствола, отличающийся тем, что клин-отклонитель снабжен одной отклоняющей поверхностью, соединен снизу срезными элементами через переводник с фиксирующим узлом, выполненным в виде гидромеханического якоря, снабженного продольно-гофрированной трубой, заглушенной снизу башмаком, и расположенным снизу переводника гидравлическим центратором, причем центратор выполнен в виде корпуса с продольным каналом, сообщенным с продольно-гофрированной трубой, колонной труб и толкателями, расположенными равномерно по периметру и высоте корпуса с возможностью ограниченного радиального перемещения наружу до взаимодействия со стенками обсадной колонны при избыточном давлении в продольном канале, при этом корпус сверху снабжен пазом под ответные выступы переводников клина-отклонителя и дополнительного клина-отклонителя для исключения проворота и установки их в заданном направлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровой технике, и может быть использовано для строительства многозабойных скважин, в том числе из скважин старого фонда.

Известно устройство для многозабойного вскрытия пласта одной скважиной (патент RU № 2064041, МПК⁶ Е21В 7/08, опубл. в бюл. № 20 от 20.07.1996 г.), содержащее патрубок, связанный с корпусом и выполненный с посадочной муфтой под извлекаемый клин, боковыми продольными окнами и наружным манжетным пакером над боковыми продольными окнами. Извлекаемый клин выполнен с дном, перпендикулярным его оси, и ориентирующим фиксатором, жестко связанным с дном и выполненным с возможностью регулирования радиального угла между ориентирующим фиксатором и отклоняющей плоскостью извлекаемого клина. Ориентирующий фиксатор выполнен в виде направляющей втулки с кольцевой посадочной площадкой и шпоном, а посадочная муфта - с ответным внутренним опорным выступом. Кроме этого бурильная колонна в нижней части выполнена с патрубком-корпусом, в нижней части которого размещен обратный клапан, а над ним - циркуляционный клапан, при этом патрубок-корпус выполнен с кольцевым посадочным поясом и шпоном под посадочную муфту и радиальными отверстиями, перекрытыми втулкой со срезным штифтом, а также обсадная колонна на устье выполнена с боковыми отводами, оснащенными задвижками, сообщающими ее заколонное и внутриколонное пространство с внешним пространством на устье.

Способ, осуществляемый с помощью этого устройства, включает бурение основного ствола скважины и крепление его обсадной колонной с технологической трубой, снабженной заранее вырезанными окнами и спецмуфтой в нижней части, сборку и спуск в скважину самоориентирующегося отклоняющего клина, заведение медленным проворотом бурильной колонны шпона клина в шпоночный паз спецмуфты, после извлечения спускного устройства бурение дополнительного ствола, затем извлечение клина отклоняющего, разворот на 180° ориентирующего фиксатора, спуск клина, установку в спецмуфте, бурение второго дополнительного ствола и освоение многозабойной скважины.

Недостатками способа и устройства являются:

- сложность крепления обсадной колонны основного ствола;

- сложность попадания шпона клина-отклонителя в шпоночный паз спецмуфты;

- сложность конструкции устройства, что ведет к повышению материальных затрат на строительство скважины;

- невозможность строительства дополнительных стволов из существующих скважин.

Наиболее близким по технической сущности является отклоняющее устройство для бурения (патент RU № 2118440, МПК⁶ Е21В 7/08, опубл. в бюл. № 24 от 27.08.1998 г.), содержащее трубу с открытыми концами, снабженную на своем верхнем конце соединительным средством для присоединения трубы с открытыми концами к колонне обсадных труб, и направляющий элемент, расположенный в трубе с открытыми концами у ее нижнего конца, причем этот направляющий элемент включает две полые наклонные направляющие, расположенные на противоположных сторонах, причем стенка трубы с открытыми концами имеет удлиненные отверстия, обращенные к наклонным направляющим, а также включающее устройство для повторного ввода, которое применяется совместно с отклоняющим устройством и представляет собой гильзу, имеющую отклоняющую поверхность, которая стыкуется с одной из двух наклонных направляющих отклоняющего устройства.

Способ, осуществляемый с помощью этого устройства, включает бурение основного ствола скважины и крепление его обсадной колонной с трубой с направляющим элементом, спуск бурильной колонны с двигателем, долотом и ориентированное бурение первого ответвления, при этом направляющий элемент отклоняет инструмент. В случае необходимости для облегчения ввода в одно из искривленных ответвлений в отклоняющее устройство может быть опущено устройство для повторного ввода, после этого аналогичным образом производят бурение второго ответвления.

Недостатками известного отклоняющего устройства и способа являются:

- сложность крепления обсадной колонны основного ствола;

- сложность конструкции устройства, что ведет к повышению материальных затрат на строительство скважины;

- невозможность вовлечения основного ствола в эксплуатацию, т.к. направляющий элемент не извлекается из скважины;

- невозможность строительства дополнительных стволов из существующих скважин.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание способа и простой, надежной конструкции отклоняющего устройства, позволяющих производить бурение двух противонаправленных дополнительных стволов с одного уровня из существующих скважин, а также снижение материальных затрат на строительство многозабойной скважины.

Технические задачи решаются способом строительства многозабойной скважины, включающим строительство основного ствола скважины, установку фиксирующего узла с клином-отклонителем, последовательное бурение пары противонаправленных боковых стволов.

Новым является то, что основной ствол строят до проектной глубины, клин-отклонитель изготавливают в виде клина с одной отклоняющей поверхностью, а фиксирующий узел - в виде гидромеханического якоря с посадочным местом, причем якорь фиксируют ниже интервала зарезки, перед забуриванием бокового ствола производят вскрытие фрезерованием окна, а после строительства бокового ствола клин-отклонитель извлекают из скважины, отсоединяя от фиксирующего узла, спускают дополнительный клин-отклонитель большей длины до взаимодействия с посадочным местом гидромеханического якоря, фиксирующим его от проворота, а перед забуриванием дополнительного бокового ствола производят вырезку фрезерованием дополнительного окна с последующим извлечением дополнительного клина-отклонителя после строительства второго бокового ствола.

Технические задачи для реализации способа решаются также отклоняющим устройством, включающим спускаемый на колонне труб клин-отклонитель, выполненный с возможностью фиксации в обсадной колонне основного ствола.

Новым является то, что клин-отклонитель снабжен одной отклоняющей поверхностью, соединен снизу срезными элементами через переводник с фиксирующим узлом, выполненным в виде гидромеханического якоря, снабженного продольно-гофрированной трубой, заглушенной снизу башмаком, и расположенным снизу переводника гидравлическим центратором, причем центратор выполнен в виде корпуса с продольным каналом, сообщенным с продольно-гофрированной трубой, колонной труб и толкателями, расположенными равномерно по периметру и высоте корпуса с возможностью ограниченного радиального перемещения наружу до взаимодействия со стенками обсадной колонны при избыточном давлении в продольном канале, при этом переводник сверху снабжен пазом под ответный выступ клина-отклонителя и дополнительного клина-отклонителя для исключения проворота и установки их в заданном направлении.

На фиг.1 показаны клин-отклонитель с узлом фиксации, установленные в основном стволе скважины (разрез).

На фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1.

На фиг.4 показан дополнительный клин-отклонитель для строительства второго дополнительного ствола, установленный в посадочное место корпуса после строительства первого дополнительного ствола (разрез).

Отклоняющее устройство (фиг.1, 4) включает клин-отклонитель 1 (фиг.1), снабженный одной отклоняющей поверхностью 2, соединенный снизу срезными элементами 3 через переводник 4 с фиксирующим узлом 5 (фиг.1, 4), выполненным в виде гидромеханического якоря, снабженного продольно-гофрированной трубой 6, заглушенной снизу либо глухим, либо разборным (см., например, патент РФ № 59695) башмаком (на фиг. не показано), и расположенным снизу переводника 4 (фиг.1) гидравлическим центратором 7. Центратор 7 выполнен в виде корпуса 8 (фиг.1-3) с продольным каналом 9 (фиг.1, 3), сообщенным с продольно-гофрированной трубой 6 (фиг.1), колонной труб (на фиг.не показано) и толкателями 10 (фиг.1,3), расположенными равномерно по периметру и высоте корпуса 8 (фиг.1-3), с возможностью ограниченного радиального перемещения наружу до взаимодействия со стенками обсадной колонны 11 (фиг.1-4) при избыточном давлении в продольном канале 9 (фиг.1, 3). При этом корпус 8 (фиг.1-3) сверху снабжен пазом 12 (фиг.1, 2, 4) под ответные выступы 13 (фиг.1, 2), 14 (фиг.4) переводников 4 (фиг.1) клина-отклонителя 1 и 15 (фиг.4), дополнительного клина отклонителя 16 с отклоняющей поверхностью 17 для исключения проворота и установки их в заданном направлении.

На заводе-изготовителе к переводнику 4 (фиг.1) присоединяют, например, с помощью резьбы, сварки и т.п. патрубок 18 (фиг.1, 3) с отверстиями 19, выполненными соосно с отверстиями 20 корпуса 8 (фиг.1-3), в которые установлены толкатели 10 (фиг.1, 3), причем отверстия 19 патрубка 18 выполнены меньшими по диаметру, чем отверстия 20 корпуса 8 (фиг.1-3). При этом в отверстиях 20 (фиг.1, 3) корпуса 8 (фиг.1-3) устанавливают фиксаторы (на фиг. не показано - например, типа собачек, пружинных фиксаторов и т.п.), а за счет того, что отверстия 19 (фиг.1, 3) выполнены меньшими по диаметру, чем отверстия 20, толкатели 10 не выпадают во внутреннюю полость патрубка 18. Затем на патрубок 18 надвигают корпус 8 (фиг.1-3) до упора последнего в торец переводника 4 (фиг.1), в котором выполнен канал 21, и фиксируют срезными элементами 3, при этом пространство между корпусом 8 (фиг.1-3) и патрубком 18 (фиг.1, 3) герметизируется с помощью манжет 22 (фиг.1). К нижнему концу корпуса 8 (фиг.1-3), например, с помощью резьбы, сварки и т.п., присоединяют продольно-гофрированную трубу 6 (фиг.1, 4), заглушенную снизу башмаком. К компоновке фрез 23 (фиг.1), закрепленной к клину-отклонителю 1 с помощью срезного штифта 24, присоединяют верхний конец трубки 25, а нижний конец - к каналу 21 переводника 4.

Способ реализуется в следующей последовательности.

В интервал зарезки дополнительных боковых стволов 26 (фиг.4) и 27 (фиг.4 - на фиг. показано условно) производят спуск отклоняющего устройства (фиг.1). Ориентируют его таким образом, чтобы клин-отклонитель 1 своей отклоняющей поверхностью 2 был направлен в сторону первого бокового ствола 26 (фиг.4). Создают давление жидкости, при этом она, проходя через колонну труб (на фиг. не показано), компоновку фрез 23 (фиг.1), трубку 25 (фиг.1, 2), канал 21 (фиг.1) переводника 4, попадает в фиксирующий узел 5 (фиг.1, 4), выполненный в виде гидромеханического якоря, снабженного продольно-гофрированной трубой 6, и гидравлического центратора 7 (фиг.1), выправляет продольно-гофрированную трубу 6 (фиг.1, 4), т.к. пространство между корпусом 8 (фиг.1-3) и патрубком 18 (фиг.1, 3) загерметизировано с помощью манжет 22 (фиг.1), и фиксирует отклоняющее устройство к стенкам обсадной колонны 11 (фиг.1-4). Причем якорь фиксируют ниже интервала зарезки боковых стволов 26, 27 (фиг.4). При прохождении через центральный канал 9 (фиг.1, 2) жидкость через отверстия 19 (фиг.1, 3) патрубка 18 и отверстия 20 в корпусе 8 (фиг.1-4) воздействует на толкатели 10 (фиг.1, 3), которые выполнены с возможностью ограниченного радиального перемещения наружу и с герметизацией с помощью резиновых колец 28 (фиг.3), выдвигаются до взаимодействия со стенками обсадной колонны 11 (фиг.1-4) и фиксируются в этом положении с помощью фиксаторов, установленных в отверстиях 20 (фиг.1, 3) корпуса 8 (фиг.1-3). Натяжением инструмента производят срез штифта 24 (фиг.1), крепящего компоновку фрез 23 к клину-отклонителю 1, производят вскрытие обсадной колонны 11 фрезерованием «окна» 29 (фиг.4 - на фиг. показано условно) и после извлечения компоновки фрез 23 (фиг.1) забуривают первый дополнительный боковой ствол 26 (фиг.4). После извлечения инструмента из скважины и крепления первого дополнительного бокового ствола 26 в интервал установки клина-отклонителя 1 (фиг.1) производят спуск устройства для извлечения клина из скважины (см., например, патент РФ № 2415250 - на фиг. не показано) и захват клина-отклонителя 1. Натяжением колонны бурильных труб производят срез срезных элементов 3 и извлечение клина-отклонителя 1 с переводником 4 и патрубком 18 (фиг.1, 3) на поверхность. После этого в скважину спускают дополнительный клин-отклонитель 16 (фиг.4) большей длины, для исключения падения его в «окно» 29, увеличена площадка 30 в верхней части клина-отклонителя 16, помимо этого гидравлический центратор 7 (фиг.1) также удерживает дополнительный клин-отклонитель 16 (фиг.4). Ориентируют его отклоняющей поверхностью 17 в противоположном направлении от первого дополнительного бокового ствола 26. При этом выступ 14 переводника 15 входит в паз 12 корпуса 8 (фиг.1-3), что предотвращает проворот дополнительного клина-отклонителя 16 (фиг.4) при зарезке и бурении второго дополнительного бокового ствола 27. Натяжением инструмента производят срез штифта 31, крепящего компоновку фрез 32 к дополнительному клину-отклонителю 16. Производят вскрытие обсадной колонны 11 фрезерованием «окна» 33 (на фиг.4 показано условно) и после извлечения компоновки фрез 32 забуривают второй дополнительный боковой ствол 27. После извлечения инструмента из скважины и крепления второго дополнительного бокового ствола 27 в интервал установки дополнительного клина-отклонителя 16 производят спуск устройства для извлечения клина из скважины и захват дополнительного клина-отклонителя 16. Натяжением колонны бурильных труб производят извлечение дополнительного клина-отклонителя 16 с переводником 15 на поверхность.

В случае необходимости вовлечения в эксплуатацию основного ствола 34 скважины производят спуск колонны труб во внутреннюю часть фиксирующего узла 5 (фиг.1, 4) и сбивают башмак на забой.

Преимущество предлагаемых способа строительства многозабойной скважины и отклоняющего устройства для его осуществления заключается в том, что они позволяют производить бурение двух противонаправленных дополнительных стволов с одного уровня из существующих скважин, вовлечение основного ствола скважины в эксплуатацию, а также снизить материальные затраты на строительство многозабойной скважины.