Устройство для извлечения клина-отклонителя из горизонтального участка многозабойной скважины

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта скважин и может быть использовано при строительстве боковых стволов из горизонтальной части ранее пробуренных и обсаженных горизонтальных скважин. Устройство включает ствол с крюком под ответную выборку клина-отклонителя, соединенный с колонной труб. Крюк изготовлен в виде сужающего от ствола сегмента трубы, выполненного с возможностью взаимодействия при провороте колонны труб вокруг оси с выборкой клина-отклонителя, которая изготовлена в виде проточки на его тыльной стороне с осевыми размерами, превышающими размер крюка, и углами, соответствующими углам крюка. Ствол сверху оборудован утолщением диаметром, большим диаметра бокового ствола, и с возможностью взаимодействия с верхним торцом клина-отклонителя для совмещения крюка с выборкой клина-отклонителя. На внутренней поверхности крюка от ствола к вершине выполнена проточка. Ствол снабжен каналом с тангенциальным выходом, совмещенным с проточкой крюка для направления потока жидкости от ствола к вершине крюка, и гидровибратором, установленным выше утолщения. Выборка клина или крюк снабжены технологическим углублением и подпружиненным фиксатором под соответствующее технологическое углубление выборки клина или крюка, который выполнен с возможностью выхода из взаимодействия с углублением при перемещении крюка вниз относительно выборки. Верхний угол крюка относительно перпендикулярной плоскости устройства при вершине крюка выполнен равным 5-10°, а нижний угол - 20-50°. Повышается надежность, облегчается операция захвата клина-отклонителя и удерживания его, появляется возможность отсоединения устройства от клина-отклонителя. 8 ил.

 

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при строительстве боковых стволов из горизонтальной части ранее пробуренных и обсаженных горизонтальных скважин с сохранением для эксплуатации основного ствола скважины с целью превращения их в многозабойные скважины.

Известно устройство для извлечения уипстока (Кресс Л.А., Миллер С.У. Использование съемного уипстока для бурения скважины с двумя горизонтальными стволами // Нефтегазовые технологии. -1994. - №1-2. - С. 12-15), включающее ловильный колокол и овершот.

Недостатками ловильного колокола являются:

- сложность получения надежного соединения колокола с уипстоком (клином-отклонителем), так как клин-отклонитель изготавливается с максимально возможным наружным диаметром для прохождения в основной ствол скважины и гарантированного сохранения направления траектории дополнительного ствола скважины, а для надежного захвата клина-отклонителя внутренний конусный диаметр колокола в заходной части должен превышать диаметр клина-отклонителя. Кроме того, плюс двойная толщина стенки увеличивает его наружный диаметр, и поэтому колокол не пройдет в основной ствол скважины, в свою очередь уменьшение внутреннего диаметра колокола приведет к невозможности захода в него клина-отклонителя и его захвата. Уменьшение толщины стенки направляющей воронки колокола приведет к ее смятию или разрушению в процессе захвата и навинчивания на «голову» клина, так как при завинчивании конусной резьбы на конусный клин в теле колокола возникают большие радиальные разрывающие силы;

- сложность отсоединения колокола от клина-отклонителя в случае, если его не удается извлечь из скважины, возникновение аварий и, как следствие, большие материальные и временные затраты на их ликвидацию и увеличение стоимости скважины.

Недостатком овершота является небольшая грузоподъемность, так как его корпус выполнен из тонкостенной трубы с подвижными плашками внутри, поэтому он не может захватывать прижатые к стенке скважины и засыпанные буровым шламом предметы и надежно удерживать их в процессе подъема из скважины.

Известно устройство для извлечения клина-отклонителя из скважины (патент RU №2421598, МПК 7 Е21В 31/20, опубл. Бюл. №30 от 20.06.2011 г.), включающее переводник, полый корпус с винтовым заостренным нижним торцом и ловильный механизм, расположенный внутри корпуса и выполненный в виде полого штока, соединенного жестко с муфтой и оснащенного радиальным каналом и наклонной поверхностью под желоб клина, снабженного технологическим отверстием для размещения нижней подвижной втулки, которая взаимодействует с технологическим отверстием - выборкой клина при его извлечении из скважины.

Недостатками данного устройства являются высокая вероятность аварийных ситуаций из-за недостаточной конструктивной прочности полого штока, который воспринимает основную осевую нагрузку по срыву клина-отклонителя с места закрепления и извлечения его из скважины. Наиболее ослабленным местом полого штока является радиальный канал, в котором установлена нижняя подвижная втулка. При создании осевой нагрузки на устройство для извлечения клина-отклонителя из скважины изгибающие силы вырвут нижнюю втулку из полого штока или произойдут ее заклинивание в радиальном канале полого штока и его разрушение. Другим недостатком этого устройства является невозможность принудительной очистки выборки в теле клина-отклонителя для захода нижней подвижной втулки устройства от уплотненного бурового шлама, особенно в горизонтальных скважинах, где буровой шлам вымывается не полностью, а отлагается на нижней стенке ствола в виде дюн, заполняя все неровности и утрамбовываясь под действием работающего бурового инструмента во всех выборках и нишах горизонтального ствола, в том числе и в выборке клина-отклонителя, выполненной для захода крюка устройства до достаточно плотного состояния, в которой буровой шлам не всегда удается размыть и удалить струей жидкости. У данного устройства конструктивно промывочное отверстие направлено в противоположную сторону от выборки клина-отклонителя и расположено выше его по оси скважины, и отсутствует устройство для механической очистки выборки от уплотненного бурового шлама. Вследствие этого струя жидкости, вытекающая из промывочного отверстия, в процессе захвата клина-отклонителя не попадает в выборку клина-отклонителя и не очищает ее. В связи с этим увеличиваются затраты времени на очистку верхней части клина-отклонителя от бурового шлама, захват и извлечение клина-отклонителя из скважины, что приводит к большим материальным затратам и увеличению стоимости строительства многозабойных скважин из ранее пробуренных и обсаженных горизонтальных скважин с сохранением для эксплуатации основного ствола скважины.

Наиболее близким по технической сущности решением является ловильный крюк (Кресс Л.А., Миллер С.У. Использование съемного уипстока для бурения скважины с двумя горизонтальными стволами // Нефтегазовые технологии. - 1994. - №1-2. - С. 12-15), включающий основной ствол с ловильным крюком и верхним соединением для колонны труб, бородка крючка которого входит с лицевой стороны клина уипстока (клина-отклонителя) в выборку, выполненную в виде сквозной прорези в его теле со стороны желоба, осуществляя тем самым его захват и извлечение из скважины.

Недостатками ловильного крюка являются:

- необходимость точного ориентирования ловильного крюка относительно выборки в теле клина-отклонителя как по глубине, так и по азимуту при помощи геофизических приборов, что требует вызова геофизической партии;

- вероятность неизвлечения клина-отклонителя из скважины, так как у ловильного крюка всего одна точка опоры, и при извлечении клин-отклонитель не прижимается к стволу устройства и может перекоситься, что приведет к его заклиниванию в муфтовых соединениях обсадной колонны и оставлению в скважине, особенно в скважинах со сложным профилем ствола;

- отсутствие конструктивных элементов для создания усилия для принудительного ввода крюка в выборку клина-отклонителя;

- отсутствие конструктивных элементов для промывки выборки, выполненной в виде сквозной прорези в теле клина-отклонителя со стороны желоба, от уплотненного бурового шлама, особенно в горизонтальных скважинах, что препятствует свободному вхождению бородки крючка устройства в выборку клина-отклонителя;

- отсутствие конструктивных элементов для принудительной механической очистки выборки в теле клина-отклонителя от уплотненного бурового шлама, особенно в горизонтальных скважинах, что препятствует свободному вхождению бородки крючка устройства в выборку клина-отклонителя;

- сложность отсоединения ловильного крюка от клина-отклонителя в случае, если он не извлекается из скважины;

- отсутствие устройства для фиксации клина-отклонителя с ловильным крюком, что может привести к самопроизвольному отсоединению клина-отклонителя при извлечении его из скважины, таким образом, велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, которые приведут к большим незапланированным временным и материальным затратам и увеличению стоимости строительства многозабойных скважин из ранее пробуренных и обсаженных горизонтальных скважин.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежной конструкции устройства для извлечения клина-отклонителя из горизонтального участка многозабойной скважины после бурения бокового ствола, позволяющего исключить вызов геофизической партии для его ориентирования, облегчить операции захвата клина-отклонителя за счет промывки и механических вибраций и удерживания его в прижатом зафиксированном положении к корпусу устройства в процессе извлечения из скважины, максимально исключив случаи перекашивания клина-отклонителя и оставления в скважине, или его потери в процессе подъема на поверхность, произвести отсоединение устройства от клина-отклонителя, исключив необходимость производства аварийных работ по отсоединению устройства при невозможности извлечения клина-отклонителя из скважины, что в совокупности приведет к значительному сокращению средств и сроков при строительстве боковых стволов многозабойных скважин из ранее пробуренных и обсаженных горизонтальных скважин с сохранением для эксплуатации основного ствола скважины.

Техническая задача решается устройством для извлечения клина-отклонителя из горизонтального участка многозабойной скважины, включающим ствол с крюком под ответную выборку клина-отклонителя, соединенный с колонной труб.

Новым является то, что крюк изготовлен в виде сужающегося от ствола сегмента трубы, выполненного с возможностью взаимодействия при провороте колонны труб вокруг оси с выборкой клина-отклонителя, которая изготовлена в виде проточки на тыльной стороне клина-отклонителя с осевыми размерами, превышающими размер крюка, и углами, соответствующими углам крюка, а ствол сверху оборудован утолщением, выполненным диаметром, большим диаметра бокового ствола, и с возможностью взаимодействия с верхним торцом клина-отклонителя для совмещения крюка с выборкой клина-отклонителя, при этом на внутренней поверхности крюка от ствола к вершине крюка выполнена проточка, а ствол снабжен каналом с тангенциальным выходом, совмещенным с проточкой крюка для направления потока жидкости от ствола к вершине крюка, и гидровибратором, установленным выше утолщения, причем выборка клина или крюк снабжены технологическим углублением, а крюк или выборка клина - подпружиненным фиксатором под соответствующее технологическое углубление выборки клина или крюка, который выполнен с возможностью выхода из взаимодействия с углублением при перемещении крюка вниз относительно выборки, при этом верхний угол крюка относительно перпендикулярной плоскости устройства при вершине крюка выполнен равным 5-10°, а нижний угол - 20-50°.

На фиг. 1 показано устройство для извлечения клина-отклонителя из горизонтального участка многозабойной скважины, спущенное в интервал установки клина-отклонителя (продольный разрез).

На фиг. 2 показано поперечное сечение А-А фиг. 1.

На фиг. 3 показано поперечное сечение Б-Б фиг. 1.

На фиг. 4 показано устройство для извлечения клина-отклонителя с частичным продольным разрезом.

На фиг. 5 показано поперечное сечение В-В фиг. 4 при заходе крюка в выборку клина-отлонителя (клин-отклонитель показан условно) и закреплении его фиксатором.

На фиг. 6 показан процесс захвата клина-отклонителя за выборку крюком устройства при вращении колонны труб.

На фиг. 7 показано поперечное сечение Г-Г фиг. 6.

На фиг. 8 показан вид Д фиг. 6.

Устройство для извлечения клина-отклонителя из горизонтального участка многозабойной скважины (фиг. 1) включает ствол 1 с крюком 2 под ответную выборку 3 клина-отклонителя 4, соединенный с колонной труб 5. При этом крюк 2 (фиг. 4) изготовлен в виде сужающего от ствола 1 сегмента трубы, выполненного с возможностью взаимодействия при повороте колонны труб 5 (фиг. 6) вокруг оси с выборкой 3 клина-отклонителя 4. Для облегчения операции захвата клина-отклонителя 4 выборка 3 (фиг. 6 и 8) изготовлена в виде проточки на тыльной стороне клина-отклонителя 4 с осевыми размерами, превышающими размеры крюка 2, и углами, соответствующими углам α (фиг. 4) и β крюка 2. При этом верхний угол α крюка 2 относительно перпендикулярной плоскости устройства при вершине крюка 2 выполнен равным 5-10°, т.е. равным углу заклинивания, что предотвращает соскальзывание клина-отклонителя 4 (фиг. 5) с крюка 2 устройства при извлечении его из скважины. Нижний угол β (фиг. 4) крюка 2 относительно перпендикулярной плоскости устройства при вершине крюка 2 выполнен равным 20-50°, который обеспечивает минимальное сопротивление выходу крюка 2 из выборки 3 (фиг. 6) клина-отклонителя 4 и максимальную выталкивающую силу на крюк 2 при создании осевой нагрузки на устройство и гарантированное отсоединение устройства от клина-отклонителя 4 (фиг. 6 и 8) при перемещении крюка 2 вниз относительно клина-отклонителя 4. Ствол 1 устройства сверху оборудован утолщением 6 (фиг. 1, 4, 6), выполненным диаметром d1, большим диаметра d2 бокового ствола 7, и с возможностью взаимодействия с верхним торцом 8 клина-отклонителя 4 (фиг. 6) для совмещения крюка 2 с выборкой 3 клина-отклонителя 4.

Для очистки выборки 3 (фиг. 6) клина-отклонителя 4 от уплотненного бурового шлама и металлической стружки, которые образуются в процессе зарезки и бурения боковых стволов 7 из горизонтального участка обсадной колонны 9 основного ствола 10 и заполняют все выборки и ниши горизонтального участка основного ствола 10, в том числе и выборку 3 клина-отклонителя 4, выполненную для захода крюка 2 устройства, и уплотняются до достаточно плотного состояния под действием работы бурильного инструмента (не показано), на внутренней поверхности крюка 2 (фиг. 2, 5, 7) от ствола 1 к вершине крюка 2 выполнена проточка 11. Ствол 1 снабжен каналом 12 с тангенциальным выходом 13, совмещенным с проточкой 11 крюка 2 для направления струи жидкости от ствола 1 к вершине крюка 2, и гидровибратором 14 (фиг. 1 и 6), установленным выше утолщения 6 устройства.

Выборка 3 (фиг. 3 и 5) или крюк 2 (не показано на фиг. 3 и 5) снабжены технологическим углублением 15 соответственно под подпружиненный фиксатор 16 (фиг. 2, 5, 7) крюка 2 или выборки 3 (не показано на фиг. 2, 5, 7) соответственно, который выполнен с возможностью выхода из взаимодействия с углублением 15 при перемещении крюка 2 (фиг. 6 и 8) вниз относительно выборки 3. Конструкция фиксатора 16 (фиг. 5) может быть самой различной, что не меняет сущности изобретения, например, в виде взаимодействующих друг с другом фиксатора 16 и углубления 15 и т.п. В нашем случае фиксатор 16 выполнен в виде выступа определенной формы и закреплен на внутренней поверхности крюка 2, или выполнен за одно с крюком 2, или выполнен на поверхности выборки 3 (не показано на фиг. 5) соответственно. Углубление 15 (фиг. 8), имеющее размеры больше, чем выступ 16 (фиг. 5), для гарантированного срабатывания фиксатора 16 в скважинных условиях выполнено или на поверхности выборки 3, или на внутренней поверхности крюка 2 (не показано на фиг. 5) соответственно. Роль пружины выполняет сам крюк 2. При этом размеры фиксатора 16 и углубления 15 (фиг. 8) по высоте устройства меньше расстояния свободного перемещения вниз крюка 2 внутри выборки 3 клина-отклонителя 4, что позволит при создании осевой нагрузки на устройство, направленной к забою скважины, вывести их из взаимодействия с друг с другом и произвести отсоединение устройства от клина-отклонителя 4, исключив необходимость производства аварийных работ по отсоединению устройства при невозможности извлечения клина-отклонителя 4 из скважины.

Устройство для извлечения клина-отклонителя 4 из горизонтального участка многозабойной скважины работает следующим образом.

Устройство (фиг. 1) на колонне труб 5 спускают в основной ствол 10 скважины в интервал установки клина-отклонителя 4. В интервале нахождения «головы» клина-отклонителя 4 включают насос (не показано), установленный на поверхности, и продолжают спуск устройства с промывкой скважины для очистки клина-отклонителя от отложений бурового шлама и металлических стружек. При бурении боковых стволов 7 из горизонтального участка многозабойной скважины крупные частицы бурового шлама и металлической стружки не полностью вымываются из скважины, а отлагаются на нижней стенке ствола в виде дюн, заполняя все неровности (выборки) и ниши горизонтального ствола, в том числе и выборку 3 клина-отклонителя 4, выполненную для захода крюка 2 устройства, и утрамбовываются под действием работающего бурового инструмента (не показано) до достаточно плотного состояния, которые не всегда удается размыть и удалить струей жидкости. По снижению веса колонны труб 5, которое контролируется по динамометру (не показано), установленному на устье скважины, и глубине спуска устройства, которое контролируется по длине колонны труб 5, определяют, что устройство достигло интервала установки клина-отклонителя 4 и уперлось утолщением 6 (фиг. 6) ствола 1 в верхний торец 8 клина-отклонителя 4. Так как диаметр d1 утолщения 6 ствола 1 больше диаметра d2 пробуренного бокового ствола 7, оно не может опуститься в скважину глубже определенного расстояния в зависимости от толщины стенки обсадной колонны 9 основного ствола 10 скважины. Толщина стенки обсадной колонны 9 основного ствола 10 известна из плана работ в скважине, поэтому интервал посадки устройства определяется эмпирически перед спуском устройства в скважину. Устройство изготавливают универсальным для его свободного прохождения по всей длине обсадной колонны 9 (фиг. 1 и 6) основного ствола 10 скважины, внутренний диаметр D которой зависит от толщины стенки обсадной колонны 9 (чем толще стенка, тем меньше внутренний диаметр D обсадной колонны 9). При минимальной толщине стенки обсадной колонны 9 (фиг. 6) в интервале установки клина-отклонителя 4 расстояние между клином-отклонителем 4 и стенкой обсадной колонны 9 будет больше габаритного размера устройства, равного диаметру d1 утолщения 6, и устройство опустится глубже до точки заклинивания между наклонной поверхностью клина-отклонителя 4 и стенкой обсадной колонны 9 основного ствола 10 скважины. В случае крепления скважины обсадной колонной 9 в интервале установки клина-отклонителя 4 с максимальной толщиной стенки расстояние между клином-отклонителем 4 и стенкой обсадной колонны 9 будет меньше габаритного размера устройства, поэтому устройство упрется в верхний торец 8 клина-отклонителя 4. При этом крюк 2 устройства будет находиться на определенном расстоянии от выборки 3 клина-отклонителя 4. Для того чтобы крюк 2 устройства находился напротив выборки 3 клина-отклонителя 4, устройство приподнимают вверх на 0,2-0,5 м в зависимости от толщины стенки обсадной колонны 9 (чем тоньше стенка обсадной колонны 9, тем выше приподнимают устройство). Операции по совмещению крюка 2 устройства с выборкой 3 клина-отклонителя 4 применяются и в других аналогичных устройствах, поэтому авторы не претендуют на его новизну.

Затем колонну труб 5 начинают проворачивать ротором буровой установки (не показано) вправо, создавая на крюке 2 силу для принудительного ввода его в выборку 3 клина-отклонителя 4, следя за показаниями моментомера, динамометра и манометра (не показаны), установленным на устье скважины. Крутящий момент создается ротором буровой установки на устье скважины величиной от 10 до 120 кН⋅м в зависимости от модификации ротора, которым оснащаются буровые установки (Справочник бурового мастера: Научно-практическое пособие: в 2-х т. Т. 1. Под общей ред. В.П. Овчинникова, С.И. Грачёва. А.А. Фролова. - М.: Инфра-Инженерия, 2006. - С. 118), и передается в скважину колонной труб 5 до рабочего инструмента (долота, фрезера, расширителя и т.п.), в нашем случае - до устройства для извлечения клина-отклонителя 4 из скважины - съемника. Этого момента достаточно для нарезания резьбы аварийным инструментом (колоколом, метчиком и т.п.) на концах сломанных труб или на корпусах оставленного в скважине оборудования, так что его будет достаточно для принудительного ввода крюка 2 устройства в выборку 3 клина-отклонителя 4. При этом гидровибратором 14 (см. патенты RU № 2300618, 2186926 и т.п.), установленным выше утолщения 6 устройства, создаются продольные и поперечные волновые колебания, преобразующиеся в ударные нагрузки на кончике крюка 2 устройства, как на рабочем инструменте в отбойном молотке или перфораторе. Для лучшего разрушения уплотненного бурового шлама, перемешанного с металлической стружкой, и сохранения работоспособности (остроты) кончик крюка 2 может оснащаться твердосплавным наконечником 17 (фиг. 4), который под действием крутящего момента, передающегося колонной труб 5 (фиг. 6), и ударных нагрузок - вибрации, создаваемой гидровибратором 14, легко разрушает уплотненный буровой шлам внутри выборки 3 клина-отклонителя 4 и подготавливает его к вымыванию струей жидкости, вытекающей из канала 12 (фиг. 5) через тангенциальный выход 13 и поступающей в зону работы кончика крюка 2 по проточке 11, выполненной на внутренней поверхности крюка 2 от ствола 1 к вершине крюка 2. Разрушенный буровой шлам под действием вибрации и струи жидкости легко вымывается из выборки 3 (фиг. 6 и 7) клина-отклонителя 4. Таким образом, в процессе захвата клина-отклонителя 4 устройством для извлечения клина-отклонителя 4 из горизонтального участка основного ствола 10 многозабойной скважины выборка 3 клина-отклонителя 4 быстро очищается от уплотненного бурового шлама и крюк 2 устройства легко входит в выборку 3 между обсадной колонной 9 и тыльной стороной клина-отклонителя 4, отводя его верхний конец от стенки обсадной колонны 9 и прижимая клин-отклонитель 4 к эксцентричной проточке 18 (фиг. 5 и 4) ствола 1 устройства.

При достижении крутящим моментом расчетной величины происходит резкий скачок давления жидкости внутри колонны труб 5 (фиг 6), так как клин-отклонитель 4 (фиг. 5) перекрывает тангенциальный выход 13 канала 12. В этот момент ротор останавливают (не показано). Это является показателем того, что крюк 2 полностью вошел в выборку 3 клина-отклонителя 4 и зафиксировал его фиксатором 16. Фиксация клина-отклонителя 4 происходит вследствие защемления с натягом его утонченной части в зоне выборки 3 между стволом 1 и крюком 2 устройства. Для исключения случаев освобождения клина-отклонителя 4 под действием вибрационных нагрузок, создаваемых гидровибратором 14 (фиг. 6) и возникающих в колонне труб 5 в процессе извлечения клина-отклонителя 4 из скважины и оставления его в скважине, предназначен фиксатор 16 (фиг. 5), выполненный в виде выступа определенной формы и закрепленный на внутренней поверхности крюка 2, или выполненный за одно с крюком 2, и углубление 15 (фиг. 5 и 8), имеющее размеры больше, чем выступ, для гарантированного срабатывания фиксатора в скважинных условиях. Роль пружины выполняет сам крюк 2 (фиг. 4 и 5), который с целью увеличения прочности и прижимающего усилия могут изготавливать из различных материалов, обладающих упругими свойствами, например, пружинной, рессорной стали и т.п., и крепить к стволу 1 устройства различными способами, например, винтами, электросваркой, пайкой и т.п. (не показано). Для надежного (гарантированного) захвата клина-отклонителя 4 (фиг. 6 и 7) крюком 2 его закрепляют на стволе 1 устройства так, чтобы крюк 2 (фиг. 5) находился внутри описанной окружности ствола 1 устройства, что позволяет крюку 2 легко входить в выборку 3 (фиг. 6 и 7) клина-отклонителя 4, отводя его верхний конец от стенки основного ствола 10 скважины и прижимая этот конец к эксцентричной проточке 18 (фиг. 5 и 6) ствола 1 устройства (клин-отклонитель показан условно). При извлечении клина-отклонителя 4 из горизонтального участка многозабойной скважины верхний конец клина-отклонителя 4 располагается в эксцентричной проточке 18 ствола 1 устройства, позволяющей прижать желоб 19 (фиг. 5) клина-отклонителя 4 к стволу 1 устройства и перекрыть тангенциальный выход 13 канала 12, а утолщение 6 (фиг. 4 и 6) выполняет роль направляющей при извлечении клина-отклонителя 4 из скважины, предотвращая тем самым перекашивание и зацепление его верхнего конца за стыки обсадных труб в муфтовых соединениях обсадной колонны 9, особенно в перегибах профиля ствола 10 горизонтальных скважин.

Не выключая насос (не показано), чтобы вибрация передавалась на колонну труб 5 (фиг. 6) и уменьшала силу трения труб о стенки скважины, производят ее натяжение на расчетную величину, определенную эмпирически перед спуском устройства в скважину, позволяющую стронуть (сорвать) клин-отклонитель 4 с места установки и перевести его в транспортное положение, при этом динамометр показывает снижение веса на крюке буровой установки (не показано). Затем производят извлечение клина-отклонителя 4 из скважины.

В скважинах с особо сложными условиями (с горизонтальным участком большой протяженности, со сложным профилем ствола, глубоких скважинах или с несколькими боковыми стволами) в компоновку колонны труб 5 могут быть включены яссы (не показано), которые применяются в случае необходимости для создания кратковременных осевых ударных нагрузок для страгивания (срыва) клина-отклонителя 4 с места установки и перевода его в транспортное положение.

В случае невозможности извлечения клина-отклонителя 4 из основного ствола 10 скважины после использования всего оборудования, включенного в компоновку колонны труб 5 с целью исключения аварийных работ по отсоединению крюка 2 устройства от клина-отклонителя 4 и извлечения его из скважины, производят отсоединение устройства от клина-отклонителя 4 в следующей последовательности. В колонну труб 5 (фиг. 1 и 6) бросают шар 20 (фиг. 4), пробку и т.п. для перекрытия центрального промывочного канала 21 в стволе 1 устройства. Освобождают стопор ротора (не показано), удерживающий колонну труб 5 (фиг. 1 и 6) от вращения, чтобы колонна труб 5 свободно вращалась по оси, и включают насос (не показано). Прокачивая жидкость, доводят шар 20 (фиг. 4), пробку и т.п. до седла 22 центрального промывочного канала 21 в стволе 1 устройства. В это время тангенциальный выход 13 (фиг. 5) канала 12 перекрыт желобом 19 клина-отклонителя 4. В момент получения резкого скачка давления в колонне труб 5 (фиг. 1 и 6), которое контролируют на устье скважины по манометру (не показано), что является показателем перекрытия центрального промывочного канала 21 (фиг. 4) шаром 20, резко опускают колонну труб 5 (фиг. 6) в скважину. Фиксатор 16 (фиг. 5), рассчитанный на вес клина-отклонителя 4 для надежного его удерживания в процессе подъема из скважины, под действием веса колонны труб 5 (фиг. 6), который в несколько раз превышает вес клина-отклонителя 4, и за счет того, что размеры выборки 3 (фиг. 8) превышают размеры крюка 2, выходит из взаимодействия с углублением 15 (фиг. 3, 5 и 8) и освобождает крюк 2 устройства. Крюк 2 (фиг. 6 и 8) устройства под действием осевой нагрузки опускается вниз и, опираясь на нижнюю кромку выборки 3 (фиг. 6 и 8) клина-отклонителя 4, по правилу параллелограмма создает большую тангенциальную выталкивающую силу, плюс реактивная сила струи жидкости, вытекающей из тангенциального выхода 13 (фиг. 2, 5 и 7) канала 12, плюс вибрация, создаваемая гидровибратором 14 (фиг. 1 и 6), уменьшающая трение колонны труб 5 о стенки скважины и в точке соприкосновения нижних плоскостей крюка 2 (фиг. 8) и выборки 3 клина-отклонителя 4, создают суммарную выталкивающую силу, которая позволяет провернуть колонну труб 5 (нижнюю часть) за счет того, что ротор больше не удерживает ее от вращения влево (против часовой стрелки), и отсоединить крюк 2 устройства от взаимодействия с выборкой 3 клина-отклонителя 4. Далее продолжают извлечение устройства на поверхность без каких-либо осложнений.

Предлагаемое устройство позволяет:

- повысить надежность и прочность конструкции устройства за счет увеличения ширины ловильного крюка и диаметра ствола устройства;

- исключить вызов геофизической партии для привязки устройства по глубине и ориентирования по желобу клина-отклонителя;

- увеличить прочность клина-отклонителя в зоне проточки, так как она выполняется с тыльной стороны клина-отклонителя и на большем удалении от верхнего его конца, что позволит исключить аварийные ситуации с обрывом верхней части клина-отклонителя при его извлечении из скважины;

- облегчить операции по захвату и извлечению клина-отклонителя из скважины за счет того, что ловильный крюк оборудован каналом для принудительной промывки выборки клина-отклонителя и твердосплавным наконечником для разрушения и вымывания уплотненного бурового шлама из выборки клина-отклонителя в процессе его захвата устройством, а корпус устройства - гидровибратором для облегчения захвата клина-отклонителя ловильным крюком и уменьшения трения колонны труб на перегибах скважины, при этом ловильный крюк повторяет форму нижней кромки ловильного колокола и под действием вибрации и крутящего момента, передаваемого колонной труб от ротора, легко входит в выборку между обсадной колонной и тыльной стороной клина-отклонителя, отводя его верхний конец от стенки обсадной колонны и прижимая клин-отклонитель к стволу устройства под действием крутящего момента, передающегося через колонну труб;

- облегчить операцию по извлечению клина-отклонителя из скважины за счет того, что верхний его конец при подъеме из скважины оказывается прижатым к стволу устройства и центрируется им по оси скважины, предотвращая тем самым его перекашивание и заклинивание в муфтовых соединениях обсадной колонны в скважинах со сложным профилем ствола;

- легко отсоединиться от клина-отклонителя при невозможности его извлечения из скважины созданием осевой нагрузки на колонну труб и вследствие этого исключить аварийные работы по отсоединению устройства от клина-отклонителя и извлечению его из скважины;

- предотвратить аварийные ситуации, связанные с самопроизвольным отсоединением клина-отклонителя от устройства и его потерей в процессе извлечения из скважины, исключив повторные ловильные работы по извлечению клина-отклонителя из скважины.

Предлагаемое изобретение позволяет создать надежную конструкцию устройства для извлечения клина-отклонителя из горизонтального участка многозабойной скважины после бурения бокового ствола, позволяющего исключить вызов геофизической партии для его ориентирования, облегчить операции захвата клина-отклонителя за счет промывки и механических вибраций и удерживания его в прижатом зафиксированном положении к корпусу устройства в процессе извлечения из скважины, максимально исключив случаи перекашивания клина-отклонителя и оставления в скважине, или его потери в процессе подъема на поверхность, произвести отсоединение устройства от клина-отклонителя, исключив необходимость производства аварийных работ по отсоединению устройства при невозможности извлечения клина-отклонителя из скважины, что в совокупности приведет к значительному сокращению средств и сроков при строительстве боковых стволов многозабойных скважин из ранее пробуренных и обсаженных горизонтальных скважин с сохранением для эксплуатации основного ствола скважины.

Устройство для извлечения клина-отклонителя из горизонтального участка многозабойной скважины, включающее ствол с крюком под ответную выборку клина-отклонителя, соединенный с колонной труб, отличающееся тем, что крюк изготовлен в виде сужающегося от ствола сегмента трубы, выполненного с возможностью взаимодействия при провороте колонны труб вокруг оси с выборкой клина-отклонителя, которая изготовлена в виде проточки на тыльной стороне клина-отклонителя с осевыми размерами, превышающими размер крюка, и углами, соответствующими углам крюка, а ствол сверху оборудован утолщением, выполненным диаметром, большим диаметра бокового ствола, и с возможностью взаимодействия с верхним торцом клина-отклонителя для совмещения крюка с выборкой клина-отклонителя, при этом на внутренней поверхности крюка от ствола к вершине крюка выполнена проточка, а ствол снабжен каналом с тангенциальным выходом, совмещенным с проточкой крюка для направления потока жидкости от ствола к вершине крюка, и гидровибратором, установленным выше утолщения, причем выборка клина или крюк снабжены технологическим углублением, а крюк или выборка клина - подпружиненным фиксатором под соответствующее технологическое углубление выборки клина или крюка, который выполнен с возможностью выхода из взаимодействия с углублением при перемещении крюка вниз относительно выборки, при этом верхний угол крюка относительно перпендикулярной плоскости устройства при вершине крюка выполнен равным 5-10°, а нижний угол - 20-50°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для аварийного извлечения колонны или секций длинномерной трубы из скважины.

Изобретение относится к устройствам для обслуживания скважин в нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для захвата и извлечения из скважины шаров, в том числе из немагнитных материалов, оставленных в скважине после проведения различных технологических операций с применением шаров.

Группа изобретений относится к бурению скважин и используется при извлечении съемного керноприемника. Устройство содержит первую часть с протяженным корпусом, выполненным с возможностью соединения с подъемным тросом на одном конце и c трубчатым проемом, приспособленным для размещения головки и расположенным на другом конце, вторую часть с механизмом в виде ножниц, содержащим два захвата для извлечения керноприемника, выполненные с возможностью поворота вокруг общей оси.

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для спуска и извлечения скважинных предметов (насосов, приборов и т.д.). Устройство содержит шток, установленный в полом корпусе с продольными окнами, цангу, установленную с возможностью расположения ее лепестков в продольных окнах.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности противоаварийному инструменту. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к ловильному инструменту для захвата и извлечения из скважины оборванной части колонны труб или пакера.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к ловильным устройствам, предназначенным для ликвидации аварии с бурильными трубами в скважинах, преимущественно, большого диаметра.

Изобретение относится к горному делу, а именно к ловильным устройствам, предназначенным для ликвидации аварии, преимущественно, с муфтовыми и фланцевыми соединениями бурильных и насосно-компрессорных труб в скважинах различного назначения.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к ловильным инструментам, применяемым при ремонте нефтяных скважин. .

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин в нефтяной и газовой промышленности, в частности к ловильному инструменту, и предназначено для очистки оборванной части извлекаемой колонны труб, их захвата и извлечения из скважин.

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта скважин и может быть использовано при строительстве боковых стволов из горизонтальной части ранее пробуренных и обсаженных горизонтальных скважин. Устройство включает ствол с крюком под ответную выборку клина-отклонителя, соединенный с колонной труб. Крюк изготовлен в виде сужающего от ствола сегмента трубы, выполненного с возможностью взаимодействия при провороте колонны труб вокруг оси с выборкой клина-отклонителя, которая изготовлена в виде проточки на его тыльной стороне с осевыми размерами, превышающими размер крюка, и углами, соответствующими углам крюка. Ствол сверху оборудован утолщением диаметром, большим диаметра бокового ствола, и с возможностью взаимодействия с верхним торцом клина-отклонителя для совмещения крюка с выборкой клина-отклонителя. На внутренней поверхности крюка от ствола к вершине выполнена проточка. Ствол снабжен каналом с тангенциальным выходом, совмещенным с проточкой крюка для направления потока жидкости от ствола к вершине крюка, и гидровибратором, установленным выше утолщения. Выборка клина или крюк снабжены технологическим углублением и подпружиненным фиксатором под соответствующее технологическое углубление выборки клина или крюка, который выполнен с возможностью выхода из взаимодействия с углублением при перемещении крюка вниз относительно выборки. Верхний угол крюка относительно перпендикулярной плоскости устройства при вершине крюка выполнен равным 5-10°, а нижний угол - 20-50°. Повышается надежность, облегчается операция захвата клина-отклонителя и удерживания его, появляется возможность отсоединения устройства от клина-отклонителя. 8 ил.

Наверх