Устройство для забуривания боковых стволов из скважины
Полезная модель относится к области бурения газонефтяных скважин, в частности к устройствам для зарезки и бурения боковых стволов из скважин. Устройство для забуривания боковых стволов из скважины, включает отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы, один конец которой заглушен, между которыми закреплен переводник, подвижное соединение между переводником и клином, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством срезного болта, канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с полостью гофрированной трубы, причем гофрированная труба снабжена компенсаторами концентрации напряжений в местах ее соединения с переводником с одной стороны и заглушки с другой стороны. Оснащение гофрированной трубы компенсаторами концентрации напряжений, которые принимают на себя и гасят избыточное напряжение, возникающее в местах соединения гофрированной трубы с переводником с одной стороны и заглушкой с другой стороны, тем самым препятствуя деформации гофрированной трубы и нарушению ее герметичности, позволяет надежно зафиксировать закрепляющий механизм в стволе скважины, и следовательно снизить аварийность и повысить качество работ по строительству боковых стволов. 5 зависимых пунктов формулы, 2 иллюстрации.
Полезная модель относится к области бурения газонефтяных скважин, в частности к устройствам для зарезки и бурения боковых стволов из скважин.
Известны устройства для забуривания бокового ствола из скважины, включающие полый корпус, выполненный в виде гофрированной трубы, один конец которого соединен с основанием отклоняющего клина, а второй - заглушен, узел спуска устройства в скважину в виде надетого на клин и связанного с ним разъемным соединением кожуха, приспособленного для присоединения его к колонне труб, причем полости корпуса и кожуха выполнены герметичными и сообщены между собой (патент РФ 2164282, МПК Е21В 7/08, oп. 20.03.2001; патенты РФ на полезную модель 70920, МПК Е21В 7/08, oп. 20.02.2008; 72713, МПК Е21В 7/08, oп. 27.04.2008).
Недостатком известных устройств является удорожание технологии забуривания боковых стволов из-за необходимости дополнительного спуска фрезерного устройства на колонне бурильных труб для прорезания «окна» в обсадной колонне после ориентированной установки клина-отклонителя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины (патент РФ 2263196, МПК Е21В 7/08, oп. 27.10.2005, бюл. 
30), 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. Устройство 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. 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.
Недостатками прототипа являются:
- сложность и дороговизна конструкции по причине использования узла фиксации отклоняющего клина в виде поршня со штоком и фиксирующим приспособлением, установленного в переводнике, которая не обеспечивает надежность работы узла отклонения «головы» клина к стенке скважины и его фиксации в таком положении, так как усилие толкателя поршня достаточно для отклонения «головы» клина к стенке скважины, но недостаточно для его удержания в таком положении в течение всего цикла строительства бокового ствола;
- возможность разгерметизации участка гофрированной трубы вблизи ее соединения с переводником с одной стороны и места заглушки с другой стороны, что соответственно может привести к ненадежному закреплению устройства в скважине. Разгерметизация может произойти вследствие разрыва гофрированной трубы из-за наличия концентраторов напряжений в местах ее соединения с переводником и заглушкой.
Все это повышает аварийность и снижает качество проведения работ по строительству боковых стволов.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое устройство является:
- упрощение конструкции устройства;
- снижение аварийности и повышение качества работ по строительству боковых стволов за счет повышения надежности фиксации гофрированной трубы в стволе скважины и предотвращения ее разгерметизации.
Поставленная задача решается с помощью устройства для забуривания боковых стволов из скважины, включающего отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы, один конец которой заглушен, между которыми закреплен переводник, подвижное соединение между переводником и клином, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством срезного болта, канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с полостью гофрированной трубы.
Согласно предлагаемому техническому решению гофрированная труба снабжена компенсаторами концентрации напряжений в местах ее соединения с переводником с одной стороны и заглушки с другой стороны.
В качестве компенсаторов концентрации напряжений могут быть использованы, например, металлические кольца, надетые на концы гофрированной трубы и заполненные в промежутках между внутренней поверхностью кольца и наружной поверхностью гофрированной трубы легкоплавким компенсирующим материалом.
В качестве легкоплавкого компенсирующего материала могут быть использованы, например, алюминий, свинец и сплавы на их основе.
Канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с полостью гофрированной трубы может быть выполнен в виде подающей трубки высокого давления.
Режущий инструмент может быть выполнен в виде компоновки включающей фрезер стартовый и фрезер расширяющий.
Сравнение предлагаемого устройства с прототипом выявило отсутствие узла фиксации отклоняющего клина в виде поршня со штоком и фиксирующим приспособлением, установленного в переводнике, а также наличие нового элемента в устройстве - компенсаторов концентрации напряжений расположенных в местах соединения гофрированной трубы с переводником с одной стороны и заглушки с другой стороны, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства с разрезом, на фиг.2 - закрепляющий механизм 4 в виде гофрированной трубы с разрезом.
Устройство состоит из отклоняющего клина 1 (фиг.1) с направляющей плоскостью 2, переводника 3, закрепляющего механизма 4 выполненного в виде гофрированной трубы, один конец которой заглушен, например, башмаком 13. Могут быть применены и другие способы глушения: обжатием, съемной пробкой и т.д. Между переводником 3 и отклоняющим клином 1 размещено подвижное соединение 5 в виде шарнира с осью. В верхней части отклоняющего клина установлены режущие инструменты - фрезер стартовый 6 на срезном болту 7 и фрезер расширяющий 8, связанные с бурильной трубой (на фиг.1 не показана). Канал 9 для подачи жидкости из бурильных труб через полость режущего инструмента 6, 8 в полость гофрированной трубы 4 выполнен, например, в виде подающей трубки высокого давления. Закрепляющий механизм 4 снабжен компенсаторами концентрации напряжений 10 и 11 (например в виде колец, надетых на концы гофрированной трубы), расположенными в местах соединения гофрированной трубы с переводником с одной стороны и заглушки с другой стороны соответственно (фиг.1, 2) и жестко связанными с ними, например, сваркой. Компенсаторы концентрации напряжений 10, 11 заполнены в промежутках между внутренней поверхностью кольца и наружной поверхностью гофрированной трубы легкоплавким компенсирующим материалом 12, например алюминием (фиг.2).
Устройство работает следующим образом.
Собранную на мостках буровой установки компоновку спускают на бурильных трубах на заданную глубину, геофизическими методами ориентируют клин 1 по проектному азимуту, и насосом с поверхности земли создают давление рабочей жидкости в полости бурильных труб, компоновке фрезерной 6 и 8, которое через канал 9 передается в гофрированную трубу 4 до полного ее выправления и прижатия к стенкам скважины.
В момент выправления гофрированной трубы 4 компенсаторы концентрации напряжений 10 и 11 принимают на себя и гасят избыточное напряжение, возникающее в местах соединения гофрированной трубы с переводником с одной стороны и заглушкой с другой стороны, тем самым препятствуя деформации гофрированной трубы 4 и нарушению ее герметичности, что позволяет надежно зафиксировать закрепляющий механизм в стволе скважины, и, следовательно, снизить аварийность и повысить качество работ по строительству боковых стволов.
Клин 1, поворачиваясь на оси 5, автоматически прижимается своим верхним концом к стенке скважины оставаясь в таком положении на протяжении всего процесса забуривания, бурения и крепления бокового ствола.
После установки и фиксации клина 1 в прижатом к стенке скважины положении натяжением колонны бурильных труб проверяют надежность установки компоновки в скважине. При положительном испытании натяжением или весом инструмента осуществляют срез болта 7,освобождая фрезерную компоновку. Далее скважину промывают, фрезам 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, его закрепление на заданной глубине, прорезание окна и зарезку бокового ствола, а также полностью решить поставленную задачу:
- упростить конструкцию за счет отсутствия узла фиксации отклоняющего клина в виде поршня со штоком и фиксирующим приспособлением, установленного в переводнике;
- снизить аварийность и повысить качество работ по строительству боковых стволов за счет повышения надежности фиксации гофрированной трубы в стволе скважины и предотвращения ее разгерметизации, вследствие оснащения компенсаторами концентрации напряжений, которые принимают на себя и гасят избыточное напряжение, возникающее в местах соединения гофрированной трубы с переводником с одной стороны и заглушкой с другой стороны.
1. Устройство для забуривания боковых стволов из скважины, включающее отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы, один конец которой заглушен, между которыми закреплен переводник, подвижное соединение между переводником и клином, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством срезного болта, канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с полостью гофрированной трубы, отличающееся тем, что гофрированная труба снабжена компенсаторами концентрации напряжений в местах ее соединения с переводником с одной стороны и заглушки с другой стороны.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве компенсаторов концентрации напряжений использованы металлические кольца, надетые на концы гофрированной трубы и заполненные в промежутках между внутренней поверхностью кольца и наружной поверхностью гофрированной трубы легкоплавким компенсирующим материалом.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве легкоплавкого компенсирующего материала использованы алюминий, свинец и сплавы на их основе.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с полостью гофрированной трубы, выполнен в виде подающей трубки высокого давления.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущий инструмент выполнен в виде компоновки, включающей фрезер стартовый и фрезер расширяющий.
