Устройство для забуривания дополнительного ствола

 

Использование: при бурении многоствольных скважин. Сущность изобретения: устройство для забуривания дополнительных стволов включает якорь для закрепления устройства в скважине, установленный над ним пакер с механизмом фиксации, который состоит из фиксирующей разрезной втулки с внутренними выступами на лепестках и патрубка, установленного на подвижной части пакера, имеющего в нижней части буртик для фиксации во втулке. В патрубке выполнены прорези для фиксаторов, установленных в корпусе. Над пакером установлен отклоняющий клин, имеющий пальцы для его установки и извлечения на поверхность и резьбовую втулку в центральном отверстии. К отклоняющему клину присоединяется при спуске и подъеме кожух, на нижнем конце которого выполнены винтовые вырезы, заканчивающиеся карманами. Количество вырезов равно количеству пальцев отклоняющего клина. В корпусе установлены срезные фиксаторы для фиксации отклоняющего клина относительно корпуса при спуске. При извлечении отклоняющего клина над механизмом извлечения устанавливают ударный механизм (ВУК). 3 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к бурению многоствольных скважин.

Известен способ зарезки нового ствола и устройство для его осуществления [1] , заключающийся в том, что в скважину спускают якорное устройство с посадочным наконечником на верхнем конце. Наконечник имеет направляющий трехсторонний скошенный выступ, переходящий в полуокружность со скошенным нижним концом. На якорное устройство на трубах спускают измерительный инструмент, который снизу оканчивается наконечником, форма которого аналогична наконечнику якорного устройства. Прибором в измерительном инструменте фиксируют положение посадочного наконечника в пространстве. Нижний край уипстока снабжен таким же наконечником, как и измерительный инструмент. Этот наконечник фиксируют относительно желоба уипстока соответственно полученным результатом выполненных измерений. Уипсток опускают на якорное устройство. Далее опускают долото для зарезки ствола. Недостатком данного изобретения является то, что необходимо производить раздельную установку и подъем якорного устройства и уипстока, то есть производить два спуско-подъема бурильных труб, также то, что данный способ и устройство не обеспечивают гидроизоляции скважинного пространства под уипстоком от части ствола ниже уипстока, что, например, необходимо при бурении скважин с низким пластовым давлением или при наличии водонефтегазопроявляющих горизонтов.

Наиболее близким техническим решением к предложенному по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является устройство для забуривания дополнительных стволов, включающее отклоняющий клин, узел закрепления устройства в скважине, установленный под отклоняющим клином узел герметизации, имеющий механизм фиксации и узел спуска клина [2] .

Недостатком данного изобретения является ненадежное крепление в стволе скважины, ненадежный узел фиксации и узел спуска клина.

Целью изобретения является повышение эффективности забуривания дополнительных стволов путем повышения надежности работы устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для забуривания дополнительных стволов включает якорь, установленный над ним пакер с механизмом фиксации, который состоит из фиксирующей разрезной втулки с внутренними выступами на лепестках и патрубка, установленного на подвижной части пакера, имеющего в нижней части буртик для фиксации во втулке. В патрубке выполнены прорези для фиксаторов, установленных в корпусе, отклоняющий клин, установленный над пакером, имеющим пальцы для его установки и извлечения на поверхность, а также резьбовую втулку в центральном отверстии, к отклоняющему клину присоединяется при спуске и подъеме кожух, на нижнем конце которого выполнены винтовые вырезы, заканчивающиеся карманами, причем количество вырезов равно количеству пальцев уипстока, в корпусе установлены срезные фиксаторы для фиксации отклоняющего клина относительно корпуса при спуске, при извлечении отклоняющего клина над механизмом извлечения устанавливают ударный механизм (ВУК).

Все вышеперечисленные отличительные признаки обусловливают соответствие заявляемого решения критерию "Новизна".

Применение в устройстве сборки, состоящей из якоря, пакера и уипстока, позволит надежно закрепить его в скважине с помощью якоря, полностью изолировать нижележащие продуктивные пласты посредством пакера, зарезать дополнительный ствол и извлечь все устройство на поверхность после окончания работ.

Наличие в пакере механизма фиксации, состоящего из разрезной втулки с внутренним выступом и патрубка с буртиком, установленного в подвижной части пакера, позволит зафиксировать пакер в раскрытом состоянии и удерживать его в таком положении во время зарезки и бурения дополнительного ствола.

Наличие пальцев на отклоняющем клине и кожуха с винтовыми вырезами, заканчивающимися карманами, а также наличие срезных фиксаторов позволяет производить спуск, ориентирование отклоняющего клина и его извлечение по окончанию работ.

Таким образом, у заявляемого решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, позволяющие в целом повысить эффективность забуривания дополнительных стволов, на основании чего можно сделать вывод, что заявляемое решение соответствует критерию "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 показана схема устройства для забуривания дополнительных стволов; на фиг. 2 - то же, в транспортном положении; на фиг. 3 - то же, в рабочем состоянии, установленное в скважине.

Устройство состоит из якоря 1, имеющего плашки 2, пакера 3, имеющего резиновый элемент 4, подвижный переводник 5, в котором установлен патрубок 6, на нижнем конце которого выполнен буртик, в нижней части пакера установлены разрезная втулка 7, имеющая внутренний выступ, в патрубке выполнены прорези 8, в которые входят фиксаторы 9, предотвращающие проворот патрубка 6, к верхнему концу пакера крепится отклоняющий клин 10, имеющий наклонную рабочую поверхность и центральное отверстие, в котором установлена резьбовая втулка 11, на боковой поверхности отклоняющего клина установлены пальцы 12, в транспортном положении на отклоняющий клин устанавливается кожух 13, на нижнем конце которого выполнены винтовые вырезы 14, заканчивающиеся в верхней части карманами, кожух 13 и отклоняющий клин 10 фиксируются относительно друг друга срезными фиксаторами 15, устройство устанавливается в обсадной колонне 16 или в открытом стволе.

Сборка устройства осуществляется следующим образом.

К верхнему концу якоря 1 присоединяется пакер 3 с механизмом фиксации, к верхнему концу пакера присоединяют отклоняющий клин 10 с установленными на нем пальцами 12 и резьбовой втулкой 11, далее на клин 10 сверху устанавливается кожух 13, при этом пальцы 12 входят в вырезы 14 и устанавливаются в карманах, которыми заканчиваются вырезы, далее в тот момент, когда клин 10 находится в подвешенном состоянии в кожухе, висит на пальцах и пальцы находятся в нижней части карманов. Кожух 13 и отклоняющий клин 10 фиксируются относительно друг друга срезными фиксаторами 15, над кожухом 13 устанавливают устройство для ориентирования отклоняющего клина, сборка устройства закончена.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Устройство спускают на трубах в скважину на расчетную глубину и ориентируют в заданном направлении, при этом выходит из зацепления механизм фиксации якоря (ЯКМ), так как при ориентировании колонну вращают по часовой стрелке, далее при опускании колонны фиксируется якорь, т. е. происходит выдвижение плашек за счет резкого движения колонны вниз или с помощью хвостовика с опорой на забой, далее производится разгрузка части веса бурильной колонны на устройство, т. е. подается осевая нагрузка на кожух 13, при этом при определенной нагрузке фиксатора 15 срезаются и пальцы 12, занимают крайнее верхнее положение в карманах вырезов 14, при дальнейшем увеличении нагрузки на корпус якоря 1 он движется вниз относительно плашек 2, происходит закрепление якоря 1, при дальнейшем увеличении нагрузки подвижный переводник 5 пакера 3 движется вниз, нажимая на резиновый элемент 4, который при сжатии раздвигается в стороны и перекрывает зазор между корпусом устройства и внутренней стенкой обсадной колонны 16, при этом патрубок 6 вместе с переводником 5 движется вниз, буртик на его нижнем конце раздвинет лепестки втулки 7 и патрубок фиксируется от обратного движения вверх, далее производится поворот бурильных труб ротором влево на определенный угол, который зависит от жесткости бурильных труб и глубины установки устройства, при этом пальцы 12, находящиеся в карманах вырезов 14 в крайнем верхнем положении, выходят из карманов и устанавливаются напротив выхода из карманов, после поворота бурильных труб производят их подъем и пальцы 12 выходят из зацепления с кожухом 13, последний поднимается на поверхность, устройство установлено. Производят зарезку дополнительного ствола с помощью отклоняющего клина, обсаживание, цементирование (при необходимости), проведение испытаний и др. работы, после чего производится извлечение устройства, в скважину спускается кожух, перед одеванием кожуха 13 на отклоняющий клин 10 производят промывку, при опускании кожуха 13 пальцы 12 скользят по поверхности вырезов 14 и попадают в карманы вырезов, после чего производят поворот бурильной колонны вправо, таким образом происходит захват отклоняющего клина 10, далее создается растягивающая нагрузка на бурильные трубы и срабатывает ВУК, установленный над кожухом 13, при создании ударных нагрузок на переводник 5 пакера 3 и соответственно патрубок 6 происходит расцепление патрубка 6 и втулки 7, резиновый элемент 4 при этом принимает свою прежнюю форму и пакер распакеруется, далее происходит освобождение якоря 1, так как его корпус движется вверх, таким образом устройство снимается, далее при необходимости устройство устанавливается в другом месте (выше места зарезки) и производится зарезка следующего ствола.

П р и м е р. В устройстве для забуривания дополнительных стволов используется серийный якорь, например ЯКМ-215, к верхнему концу которого присоединяется пакер диаметром 215 мм, имеющий резиновый элемент длиной 500 мм, в пакере установлена резиновая втулка с четырьмя прорезями, которая имеет внутренний выступ, в подвижном переводнике пакера установлен патрубок с буртиком на нижнем конце, который при движении патрубка вниз раздвигает лепестки разрезной втулки и фиксирует пакер. К верхнему концу пакера присоединяется отклоняющий клин диаметром 198 мм, на его боковых сторонах диаметрально установлены два пальца диаметром 50 мм, а внутри установлена резьбовая втулка с наружным диаметром 100 мм и внутренней резьбой 3-73 ГОСТ 5286-75, отклоняющий клин изготовлен из УБТ 203 ТУ14-3-835-79, кожух изготавливается из серийной обсадной трубы 219х8,9, внутренний диаметр трубы 201,2 мм, на нижнем конце кожуха выполнены два косых выреза, которые заканчиваются карманами для пальцев отклоняющего клина, одна сторона вырезов скошена под углом 32^о к оси кожуха, другая - под углом 2-3^о.

При изготовлении устройства применяются трубы нефтяного сортамента и серийные узлы, например якорь ЯКМ. (56) 1. Заявка Швеции N 4211815, кл. Е 21 В 7/06, 1981.

2. Патент США N 3115936, кл. 166-117.6, 1963.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБУРИВАНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СТВОЛА, включающее корпус, состоящий из верхней и нижней частей, отклоняющий клин, узел закрепления устройства в скважине, установленный под отклоняющим клином между частями корпуса узел герметизации с механизмом фиксации и узел спуска устройства в скважину, отличающееся тем, что механизм фиксации узла герметизации выполнен в виде разрезной втулки с выступом, связанной с нижней частью корпуса, и связанного с верхней его частью патрубка с буртиком и прорезью в стенке, причем нижняя часть корпуса имеет фиксатор, расположенный в прорези патрубка, узел спуска выполнен в виде связанного в исходном положении срезными штифтами с клином кожуха с косыми вырезами и карманами, а клин имеет пальцы для размещения в последних.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3