способ ориентации механизма в скважине и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ ориентации механизма в скважине, при осуществлении которого через устройство, включающее корпус с эксцентричным отверстием, в полости которого помещен запорный элемент, одновременно прокачивают жидкость и вращают его вокруг продольной оси, по росту давления определяют ориентацию механизма.

2. Устройство для ориентации механизма в скважине, включающее корпус с эксцентричным отверстием и запорный элемент в полости корпуса, которые выполнены с возможностью перекрытия запорным элементом эксцентричного отверстия при вращении корпуса вокруг продольной оси.

3. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что корпус снабжен ограничителем.

4. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что в корпусе выполнена цилиндрическая полость с эксцентричным отверстием, запорный элемент выполнен в виде цилиндра, свободно перемещающегося в полости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли и, более конкретно, касается способа и устройства для ориентирования скважинных механизмов, например клина для зарезки дополнительного ствола в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Известны способы установки механизмов на заданный угол с применением измерительных устройств, например установка клина-отклонителя в скважине с применением гироскопов, инклинометров или телеметрических систем. Их недостатком является необходимость проведения измерений для определения положения установки клина-отклонителя.

Известен способ создания отклонителя, включающий установку клина в интервале нарезки второго ствола, клин образуют путем закачки вяжущего материала с последующим спуском опалубки в виде обратного клина из легкоразрушающего материала (патент RU 2147063). Недостатком является технологическая сложность процесса установки клина, а также невозможность его извлечения для доступа в основной ствол.

Известен отклонитель-ориентатор (по патенту RU 2167257), включающий корпус с клиновой поверхностью в виде желоба и фиксатор для крепления и установки отклонителя на требуемой отметке ствола скважины, отличающийся тем, что отклонитель выполнен эксцентричным со смещением центра тяжести. Недостатком является сложная конструкция изменения центра тяжести компоновки.

Известны способ и устройство для ориентирования клина-отклонителя по патенту US 6968903 (выбраны в качестве прототипов способа и устройства). Устройство включает вал со смещенным центром тяжести. Способ заключается в ориентировании клина под действием силы тяжести при вращении всей бурильной колонны через вертлюг. Недостатком данного устройства является сложная конструкция и большое количество деталей.

Технической задачей изобретения является упрощение ориентирования скважинных механизмов. При этом достигается снижение себестоимости работ (снижение времени установки) по установке механизмов, например клина-отклонителя, за счет уменьшения спускоподъемных операций.

Технический результат достигается в способе ориентации механизма в скважине, при котором через устройство, включающее корпус с эксцентричным отверстием на нижней поверхности, в полости которого помещен запорный элемент, прокачивают жидкость и вращают корпус вокруг продольной оси. По росту давления определяют ориентацию механизма.

Технический результат достигается в устройстве для ориентации механизма в скважине, включающем корпус с эксцентричным отверстием и с запорным элементом в цилиндрический полости корпуса, которые выполнены с возможностью перекрытия запорным элементом эксцентричного отверстия при вращении корпуса вокруг продольной оси. Корпус снабжен ограничителем. Эксцентричное отверстие выполнено на нижнем основании полости, запорный элемент выполнен в виде цилиндра, свободно помещенного в полости.

Устройство поясняется чертежами:

фиг.1 - устройство для ориентации;

фиг.2 - устройство для ориентации;

фиг.3 - устройство для ориентации в составе компоновки низа бурильной колонны.

Устройство для ориентации механизма в скважине (фиг.1, 2, далее устройство) включает корпус 1 с эксцентричным отверстием 2 на нижнем основании полости 4, например, на плоском торце 3 цилиндрической полости 4. В полости 4 свободно помещен цилиндрический запорный элемент 5 (цилиндр 5) с плоскими торцевыми поверхностями При вращении корпуса 1 вокруг продольной оси запорный элемент 5, перекатываясь, может перекрывать своей торцевой поверхностью эксцентричное отверстие 2.

Корпус 1 может быть снабжен ограничителем 6 с отверстиями для прохода жидкости. Кроме того, корпус может быть выполнен без ограничителя, при этом функцию ограничителя могут выполнять иные детали механизма 7 (фиг.3). На фиг.3 показан вариант исполнения нижней части механизма 7 - компоновки низа бурильной колонны, а именно (снизу вверх): заявленное устройство в сборе, втулка, гидравлический якорь, посадочная втулка для установки и ориентации клина-отклонителя (не показан).

Способ ориентации механизма в скважине реализуют следующим образом. Устройство наворачивают в компоновку (фиг.3) и спускают в скважину на глубину установки клина-отклонителя. Начинают прокачивать жидкость с малой интенсивностью через компоновку и одновременно проворачивают ее ротором вокруг продольной оси.

В наклонной или горизонтальной скважине, за счет силы тяжести и циркуляции бурового раствора в полости 4 корпуса 1, свободный запорный орган 5, перекатываясь, перекрывает эксцентричное отверстие 2. По манометру определяют изменение давления, что говорит о том, что запорный орган 5 в корпусе 1 перекрыл эксцентричное отверстие 2 полностью или частично. Если, при остановке циркуляции жидкости в колонне, давление не будет снижаться, определяют положение всей компоновки в вертикальной плоскости, например, для ориентации клина-отклонителя. Погрешность по углу определяется соотношением размеров эксцентричного отверстия 2 и запорного цилиндра 5.

В случае вертикальных скважин или близких к вертикальным, в которых запорный цилиндр 5 не будет под действием силы тяжести перекатываться по внутренней полости 4, цилиндрический запорный орган может быть зафиксирован в определенном положении с помощью механизма, содержащего гироскоп, который будет заменять действие силы тяжести.

Таким образом, становиться возможной ориентация механизмов в скважине без спуска измерительных приборов, например инклинометров или телеметрических систем; значительно упрощается компоновка и снижается металлоемкость, поскольку компоновка будет состоять из: устройства для ориентации; профильной трубы; клина-отклонителя.