Бурение бокового ствола из основной скважины

Изобретение относится к технике для добычи нефти и других полезных ископаемых, в основном для бурения бокового ствола из основной скважины. Система обеспечивает возможность изменения направления бурения криволинейного ствола не извлекая буровой снаряд из скважины. Система содержит узел двигателя, состоящий из двигателя для создания вращательного крутящего момента и осевого движителя для создания осевого усилия, блокировочную систему для крепления двигателя и осевого движителя в скважине. Узел двигателя дополнительно имеет ведущий вал для передачи вращательного крутящего момента. Система дополнительно включает первый и второй соединители для передачи вращательного крутящего момента и осевого усилия от узла двигателя к узлу бурильной колонны. Первый соединитель выполнен с возможностью соединения с узлом бурильной колонны для передачи только осевого усилия на бурильную трубу и для передачи вращательного крутящего момента на дополнительный ведущий вал, расположенный в бурильной трубе. Второй соединитель выполнен с возможностью соединения с узлом бурильной колонны для передачи и осевого усилия и вращательного крутящего момента на бурильную трубу. 2 н. и 47 з.п. ф-лы, 34 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Система для бурения бокового ствола, проходящего от основной скважины, содержащая узел двигателя, включающий в себя двигатель для создания вращательного крутящего момента, осевой движитель для создания осевого усилия, блокировочную систему для крепления двигателя и осевого движителя в скважине, ведущий вал для передачи вращательного крутящего момента и соединитель для передачи вращательного крутящего момента и осевого усилия от узла двигателя к узлу бурильной колонны, причем узел бурильной колонны содержит бурильную трубу и буровое долото, при этом соединитель обеспечивает канал гидравлического сообщения между узлом двигателя и внутренним пространством бурильной трубы и является одним из первого соединителя или второго соединителя, причем первый соединитель выполнен с возможностью соединения с узлом бурильной колонны для передачи только осевого усилия на бурильную трубу и для передачи вращательного крутящего момента на дополнительный ведущий вал, расположенный в бурильной трубе, а второй соединитель выполнен с возможностью соединения с узлом бурильной колонны для передачи и осевого усилия, и вращательного крутящего момента на бурильную трубу.

2. Система по п.1, в которой двигатель расположен в основной скважине.

3. Система по п.2, в которой узел бурильной колонны соединен с соединителем и содержит бурильную трубу для передачи осевого усилия и дополнительный ведущий вал для передачи вращательного крутящего момента, расположенный в бурильной трубе, и буровое долото.

4. Система по п.3, в которой часть бокового ствола содержит криволинейный ствол, имеющий определенный радиус кривизны, а узел бурильной колонны содержит три точки контакта со стенкой пробуренного бокового ствола, которые определяют угол бурильной трубы для обеспечения бурения криволинейного ствола.

5. Система по п.4, дополнительно содержащая нажимной подшипник сцепления для передачи осевого усилия от бурильной трубы к буровому долоту, причем буровое долото расположено на конце дополнительного ведущего вала, систему подшипников скольжения для поддержки изогнутости дополнительного ведущего вала внутри бурильной трубы.

6. Система по п.5, в которой двигатель является электрическим.

7. Система по п.2, в которой узел бурильной колонны соединен с соединителем и содержит бурильную трубу для передачи и осевого усилия, и вращательного крутящего момента и буровое долото.

8. Система по п.1 или 2, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один стабилизатор с изменяемым диаметром, предназначенный для расположения бурового долота в пределах участка бокового ствола, управляющие средства для механического управления из удаленного места, по меньшей мере, одним параметром стабилизатора из набора параметров стабилизаторов, при этом набор параметров стабилизаторов содержит размер диаметра некоторого определенного стабилизатора с изменяемым диаметром, расстояние между первым стабилизатором и маркировочным устройством внутри бокового ствола, причем маркировочное устройство является либо отличающимся стабилизатором, либо буровым долотом, параметр координированного отвода, по меньшей мере, двух стабилизаторов с изменяемыми диаметрами и азимутальный радиус определенного стабилизатора с изменяемым диаметром.

9. Система по п.8, дополнительно содержащая один блок управления, предназначенный для управления, по меньшей мере, одним параметром стабилизатора из набора параметров стабилизаторов.

10. Система по п.9, содержащая конфигурационный паз и конфигурационную площадку, выполненную с возможностью перемещения с помощью управляющих средств, причем конфигурационная площадка обеспечивает выбор желаемого настроечного положения среди набора настроечных положений, которые содержат, по меньшей мере, три настроечных положения, и каждое настроечное положение соответствует некоторому определенному значению, по меньшей мере, одного параметра стабилизатора.

11. Система по п.10, содержащая два стабилизатора с изменяемыми диаметрами, выполнена с возможностью установки координированным образом.

12. Система по п.11, дополнительно содержащая датчик Холла для измерения диаметра одного из двух стабилизаторов с изменяемыми диаметрами.

13. Система по п.1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один микродатчик, расположенный вблизи бурового долота и обеспечивающий измерение ориентации бурового долота относительно опорного направления.

14. Система по пп.1, 2 или 7, в которой бурильная труба является гибкой для обеспечения возможности изгиба с одновременной передачей вращательного крутящего момента и осевого усилия и дополнительно имеется направляющая изгиба с вращающимися опорами для поддержки бурильной трубы в месте изгиба.

15. Система по п.14, в которой вращающиеся опоры представляют собой ремни, поддерживаемые шкивом.

16. Система по п.2, дополнительно содержащая насос, размещенный в скважине для перекачивания промывочной жидкости.

17. Система по п.16, в которой промывочная жидкость циркулирует из основной скважины к буровому долоту через кольцевое пространство между пробуренным боковым стволом и узлом бурильной колонны и от бурового долота в основную скважину по каналу гидравлического сообщения.

18. Система по п.17, в которой буровое долото содержит отверстие, обеспечивающее удаление выбуренной породы, образующейся у бурового долота, через буровое долото, и буровое долото содержит основную лопасть для обеспечения режущего действия.

19. Система по п.16, дополнительно содержащая проходной канал, расположенный у выхода из бокового ствола и обеспечивающий направление потока промывочной жидкости из бокового ствола в основную скважину.

20. Система по п.19, дополнительно содержащая уплотнительное устройство для обеспечения циркуляции промывочной жидкости по проходному каналу.

21. Система по п.19 или 20, в которой проходной канал ориентирован книзу.

22. Система по одному из пп.16, 19 и 20, дополнительно содержащая фильтрующее устройство для отделения выбуренной породы от промывочной жидкости, расположенное в скважине.

23. Система по п.22, дополнительно содержащая трамбователь внутри фильтрующего устройства для регулярного обеспечения трамбовки отфильтрованной выбуренной породы.

24. Система по п.23, дополнительно содержащая адаптивную систему внутри фильтрующего устройства для сортировки отфильтрованной выбуренной породы в зависимости от размеров ее частиц во избежание закупоривания фильтрующего устройства отфильтрованной выбуренной породой.

25. Система по любому из пп.16, 19 и 20, дополнительно содержащая контейнер внутри основной скважины для сбора выбуренной породы ниже бокового ствола.

26. Система по п.25, дополнительно содержащая сборник выбуренной породы, содержащий корпус и шнек для проталкивания выбуренной породы в корпус.

27. Система по п.16, дополнительно содержащая поверхностный насос для формирования вспомогательного циркуляционного потока по трубе, обеспечивающий перенос на поверхность выбуренной породы, образовавшейся у бурового долота и переносимой основным циркуляционным потоком от бурового долота во вспомогательный циркуляционный поток.

28. Система по п.26, дополнительно содержащая направляющую потока, обеспечивающую циркуляцию основного циркуляционного потока с относительно высокой скоростью потока между боковым стволом и трубой для предотвращения оседания выбуренной породы.

29. Система по п.1, в которой двигатель расположен в пробуренном боковом стволе.

30. Способ бурения бокового ствола, проходящего от основной скважины, заключающийся в том, что блокируют в скважине двигатель и осевой движитель, соответственно обеспечивающие создание вращательного крутящего момента и осевого усилия, и обеспечивают соединитель для передачи вращательного крутящего момента и осевого усилия от узла двигателя к узлу бурильной колонны, причем узел двигателя включает в себя двигатель, осевой движитель и ведущий вал, а узел бурильной колонны включает в себя бурильную трубу и буровое долото, при этом соединитель обеспечивает канал гидравлического сообщения между узлом двигателя и внутренним пространством бурильной трубы и является одним из первого соединителя или второго соединителя, причем первый соединитель выполнен с возможностью соединения с узлом бурильной колонны для передачи только осевого усилия на бурильную трубу и для передачи вращательного крутящего момента на дополнительный ведущий вал, расположенный внутри бурильной трубы, а второй соединитель выполнен с возможностью соединения с узлом бурильной колонны для передачи и осевого усилия, и вращательного крутящего момента на бурильную трубу.

31. Способ по п.30, в котором двигатель располагают в основной скважине.

32. Способ по п.31, в котором бурильная труба передает осевое усилие, а дополнительный ведущий вал передает вращательный крутящий момент на бурильную трубу.

33. Способ по п.32, в котором дополнительно управляют действительным радиусом криволинейного ствола, являющегося боковым стволом, посредством сочетания углового режима и прямолинейного режима, при этом во время углового режима три точки контакта узла бурильной колонны оказываются в контакте со стенкой пробуренного бокового ствола, обеспечивая бурение криволинейного ствола, а во время прямолинейного режима поворачивают бурильную трубу на первый угол, передают вращательный крутящий момент и осевое усилие на буровое долото в течение первого определенного промежутка времени, отводят узел бурильной колонны назад на заранее определенное расстояние, поворачивают буровое долото на второй угол, передают вращательный крутящий момент и осевое усилие на буровое долото в течение второго определенного промежутка времени.

34. Способ по п.33, в котором управляют действительным радиусом криволинейного ствола посредством сочетания углового режима и прямолинейного режима с получением гидромониторного режима, предусматривающего подачу струи предпочтительно для эрозии пласта в определенном направлении.

35. Способ по п.31, в котором бурильная труба передает и вращательный крутящий момент, и осевое усилие на буровое долото.

36. Способ по п.30 или 31, в котором дополнительно осуществляют механическое управление из удаленного места, по меньшей мере, одним параметром стабилизатора из набора параметров стабилизаторов, содержащих размер диаметра некоторого определенного стабилизатора с изменяемым диаметром, расстояние между первым стабилизатором и маркировочным устройством внутри бокового ствола, причем маркировочное устройство является либо отличающимся стабилизатором, либо буровым долотом, параметр координированного отвода, по меньшей мере, двух стабилизаторов с изменяемыми диаметрами и азимутальный радиус упомянутого определенного стабилизатора с изменяемым диаметром.

37. Способ по п.36, в котором дополнительно перемещают конфигурационную площадку в пределах конфигурационного паза для выбора желаемого настроечного положения среди набора настроечных положений, содержащих, по меньшей мере, три настроечных положения, каждое из которых соответствует некоторому определенному значению, по меньшей мере, одного параметра стабилизатора.

38. Способ по пп.30, 31 или 35, в котором используют бурильную трубу, являющуюся гибкой, обеспечивающей возможность изгиба с одновременной передачей вращательного крутящего момента и осевого усилия и поддерживаемой в месте изгиба направляющей изгиба с вращающимися опорами.

39. Способ по любому из пп.30-35 и 37 в котором дополнительно осуществляют оперативный контроль ориентации бурового долота относительно, по меньшей мере, одного опорного направления с помощью, по меньшей мере, одного микродатчика, размещенного в ближайшей окрестности бурового долота.

40. Способ по п.31, в котором дополнительно создают циркуляцию промывочной жидкости к буровому долоту с помощью насоса, расположенного в скважине.

41. Способ по п.40, в котором осуществляют циркуляцию промывочной жидкости к буровому долоту через кольцевое пространство между пробуренным боковым стволом и узлом бурильной колонны и осуществляют циркуляцию промывочной жидкости от бурового долота по каналу гидравлического сообщения.

42. Способ по п.40, в котором дополнительно направляют промывочную жидкость на выходе из бокового ствола по проходному каналу, имеющему заранее определенную ориентацию.

43. Способ по п.42, в котором промывочную жидкость направляют вниз.

44. Способ по пп.40, 41, 42 или 43, в котором дополнительно проводят в скважине фильтрацию выбуренной породы из промывочной жидкости.

45. Способ по п.44, в котором дополнительно отфильтрованную выбуренную породу трамбуют внутри фильтрующего устройства.

46. Способ по п.45, в котором дополнительно сортируют отфильтрованную выбуренную породу в зависимости от размеров ее частиц во избежание закупоривания фильтрующего устройства отфильтрованной выбуренной породой.

47. Способ по любому из пп.40, 42 и 43, в котором дополнительно собирают выбуренную породу в месте, находящемся ниже бокового ствола.

48. Способ по п.40, в котором дополнительно формируют вспомогательный циркуляционный поток по трубе, который обеспечивает перенос на поверхность выбуренной породы, образовавшейся у бурового долота и переносимой основным циркуляционным потоком от бурового долота во вспомогательный циркуляционный поток.

49. Способ по п.30, в котором двигатель располагают в пробуренном боковом стволе.