устройство для многозабойного вскрытия продуктивных пластов одной скважиной

Формула изобретения

1. Устройство для многозабойного вскрытия продуктивных пластов одной скважиной, включающее корпус, жестко связанный с патрубком, оснащенным посадочным местом под извлекаемый клин и имеющим паз под шпонку, извлекаемый клин с ориентирующим фиксатором, выполненным с возможностью регулирования направления отклоняющей плоскости извлекаемого клина и имеющим шпонку, взаимодействующую с пазом патрубка, и переводник, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде продольно-гофрированной трубы, заглушенной с нижней стороны и установленным с другой стороны переводником, соединяющим его с патрубком и снабженным втулкой из легкоразбуриваемого материала для соединения с технологической колонной, а посадочное место патрубка выполнено в виде наклонной поверхности, переходящей в продольный паз под шпонку, установленную в посадочной втулке ориентирующего фиксатора, одна из поверхностей которой соответствует посадочной наклонной поверхности патрубка корпуса, а другая снабжена зубчатой поверхностью, взаимодействующей с зубчатой поверхностью опорной втулки, жестко закрепленной на валу ориентирующего фиксатора, причем посадочная втулка выполнена с возможностью поворота на валу фиксатора и фиксации в зубчатом соединении с опорной втулкой, посредством зажимной втулки, имеющей резьбовое соединение с валом ориентирующего фиксатора, а извлекаемый клин выполнен с возможностью регулирования глубины установки в скважине, посредством сменного удлинителя, размещенного между ориентирующим фиксатором и извлекаемым клином.

2. Устройство для многозабойного вскрытия продуктивных пластов одной скважиной по п. 1, отличающееся тем, что сменный удлинитель снабжен с двух сторон резьбовыми соединениями для закрепления с одной стороны ориентирующего фиксатора, а с другой извлекаемого клина или кожуха инклинометра.

3. Устройство для многозабойного вскрытия продуктивных пластов одной скважиной по п. 1, отличающееся тем, что втулка для соединения с технологической колонной выполнена с левозаходной соединительной резьбой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к технологии и технике строительства многозабойных скважин.

Известно устройство для забуривания дополнительного ствола из скважины, включающее полый корпус, отклоняющий клин и узел спуска устройства в скважину в виде надетого на клин и связанного с ним разъемным соединением кожуха, причем корпус выполнен виде продольно-гофрированной трубы, один конец которой закреплен на клине, а другой - заглушен, а полости корпуса и кожуха выполнены герметичными и сообщены между собой (патент РФ 2164282, от 09.08.99, кл. Е 21 В 7/08).

Недостатком устройства является его неизвлекаемость, что позволяет пробурить только один боковой ствол, при этом нижняя часть основной скважины остается недоступной к эксплуатации. Если необходимо бурить следующий боковой ствол, то необходимо использовать еще один комплект данного устройства с его установкой в скважине. Кроме того, будут дополнительные затраты на переезд и монтаж буровой установки, так как второй боковой ствол из этой же скважины целесообразно бурить только по истечении времени эксплуатации первого ствола.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство для многозабойного вскрытия пласта одной скважиной (патент РФ 2064041 от 21.11.91, кл. Е 21 В 7/08, прототип). Устройство включает корпус, который связан с обсадной колонной и выполнен с возможностью посадки в него извлекаемого клина с отклоняющей плоскостью, соединение под бурильную колонну для его транспортировки и патрубок, который связан с корпусом и выполнен с посадочной муфтой под извлекаемый клин, боковыми продольными окнами и наружным манжетным пакером. Извлекаемый клин выполнен с дном, перпендикулярным его оси, и ориентирующим фиксатором, жестко связанным с дном и выполненным с возможностью регулирования радиального угла между ориентирующим фиксатором и отклоняющей плоскостью извлекаемого клина. Ориентирующий фиксатор выполнен в виде направляющей втулки с кольцевой посадочной площадкой и шпоном, а посадочная муфта выполнена с ответным внутренним опорным выступом и пазом под шпон.

Данная конструкция имеет следующие недостатки. Технологические забурочные "окна" вырезаны в обсадной колонне перед ее спуском, что ограничивает число боковых стволов при забуривании с одного уровня и тем более с разных уровней. Конструкция ориентирующего фиксатора не позволяет установить отклоняющую плоскость извлекаемого клина по необходимому азимуту, согласно сетки месторождения, а отклоняющую плоскость извлекаемого клина ориентируют относительно забурочных окон. Это не позволяет сделать выход бокового ствола точно по заданному азимуту, а также изменить уровень забуривания стволов, что существенно усложняет процесс проводки боковых стволов. Кроме того, данное устройство предназначено только для вновь пробуренной скважины.

Задачей изобретения является обеспечение бурения одного и более боковых азимутально-направленных стволов как с одного, так и с нескольких уровней при сохранении проходимости основного ствола до забоя, за счет точной установки рабочей поверхности клина по заданному направлению в соответствии с разработанной сеткой месторождения.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для многозабойного вскрытия продуктивных пластов одной скважиной, включающем корпус, жестко связанный с патрубком, оснащенным посадочным местом под извлекаемый клин и имеющим паз под шпонку, извлекаемый клин с ориентирующим фиксатором, выполненным с возможностью регулирования направления отклоняющей плоскости извлекаемого клина и имеющим шпонку, взаимодействующую с пазом патрубка, и переводник, корпус выполнен в виде продольно-гофрированной трубы, заглушенной с нижней стороны и установленным с другой стороны переводником, соединяющим его с патрубком и снабженным втулкой из легкоразбуриваемого материала для соединения с технологической колонной, а посадочное место патрубка выполнено в виде наклонной поверхности, переходящей в продольный паз под шпонку, установленную в посадочной втулке ориентирующего фиксатора, одна из поверхностей которой соответствует посадочной наклонной поверхности патрубка корпуса, а другая снабжена зубчатой поверхностью, взаимодействующей с зубчатой поверхностью опорной втулки, жестко закрепленной на вале ориентирующего фиксатора, причем посадочная втулка выполнена с возможностью поворота на вале фиксатора и фиксации в зубчатом соединении с опорной втулкой, посредством зажимной втулки, имеющей резьбовое соединение с валом ориентирующего фиксатора, а извлекаемый клин выполнен с возможностью регулирования глубины установки в скважине, посредством сменного удлинителя, размещенного между ориентирующим фиксатором и извлекаемым клином.

Кроме того, сменный удлинитель снабжен с двух сторон резьбовыми соединениями для закрепления с одной стороны ориентирующего фиксатора, а с другой извлекаемого клина или кожуха инклинометра.

Выполнение посадочного места патрубка под ориентирующий фиксатор извлекаемого клина в виде наклонной плоскости, переходящей в продольный паз под шпонку позволяет при посадке на него ориентирующего фиксатора, опорная втулка которого имеет ответную наклонную плоскость, точно фиксировать шпонку, а значит разворачивать извлекаемый клин на заданное направление. Благодаря наклонной поверхности нет осевой нагрузки на шпонку, что исключает возможность ее смятия и заклинивания в пазу. Угол наклона посадочной поверхности патрубка и ориентирующего фиксатора 70-80 относительно вертикальной оси и определяется расчетным путем.

От возможного проворота извлекаемого клина во время работы предотвращает конструктивный наклон места посадки, а также шпонка.

Сменный удлинитель позволяет изменять глубину нахождения отклоняющего клина относительно места установки якоря, роль которого выполняет корпус в виде продольно гофрированной трубы, в связи с этим возможно забуривание боковых стволов с разных уровней. Конструкция ориентирующего фиксатора, состоящего из трех втулок, взаимодействующих между собой, позволяет легко произвести переориентацию плоскости извлекаемого клина согласно проекту и провести забуривание стволов с любого уровня и по любому заданному азимуту. Поворачивая направляющую шпонку и упорную втулку фиксатора с учетом сменного удлинителя, согласуется направление рабочей поверхности клина и направляющей шпонки фиксатора относительно необходимого направления бокового ствола с запланированной глубины. Это дает возможность обеспечить строительство боковых стволов, производя вырезание азимутально-направленных "окон" от места установки якоря, поднимаясь вверх, к устью. Конструкция переводника с втулкой из легкоразбуриваемого материала и его установка между корпусом якоря и патрубком позволяет восстановить проходимость основного ствола после окончания строительства всей скважины в целом. Техническим результатом изобретения является обеспечение точности проводки боковых стволов в соответствии с разработанной сеткой месторождения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство в сборе, вид сбоку в разрезе; на фиг.2 - устройство в сборе, вид спереди; на фиг.3 - корпус с патрубком, вид сбоку в разрезе; на фиг.4 - корпус с патрубком вид спереди; на фиг.5 - извлекаемый клин с ориентирующим фиксатором, вид с боку в разрезе; на фиг.6 - извлекаемый клин с ориентирующим фиксатором, вид спереди; на фиг.7 - ориентирующий фиксатор, вид сбоку в разрезе; на фиг.8 - ориентирующий фиксатор, вид сзади; на фиг.9 - спуск устройства в скважину; на фиг.10 - установка устройства в скважине для бурения следующего ствола.

Устройство состоит из корпуса в виде продольно-гофрированной трубы 1, заглушенной с нижней стороны, и переводника 2, установленного с другой стороны, внутри которого установлена втулка 3 для соединения с технологической колонной с левозаходной соединительной резьбой из легкоразбуриваемого материала, полого патрубка 4, жестко связанного через переводник с корпусом, имеющего посадочное место в виде наклонной поверхности 5, переходящей в продольный паз 6 под ориентирующий фиксатор 7, состоящий из вала 8, на котором жестко закреплена опорная втулка 9, снабженная зубчатой поверхностью 10, взаимодействующей с ответной зубчатой поверхностью 11 посадочной втулки 12, установленной на валу ориентирующего фиксатора с возможностью поворота, другая посадочная поверхность 13 которой зеркально повторяет посадочную наклонную поверхность патрубка корпуса и имеет шпонку 14, зажимной втулки 15, имеющей резьбовое соединение с валом и установленной в нижней части вала ориентирующего фиксатора, жестко соединенного через сменный удлинитель 16 с извлекаемым клином 17. Сменный удлинитель 16 закреплен на извлекаемом клине 17 и на валу 8 ориентирующего фиксатора 7 посредством резьбового соединения 18.

Устройство работает следующим образом.

Для забуривания боковых стволов из обсадной колонны скважины на технологических трубах, закрепленных на левозаходной резьбовой втулке 3 переводника 2 опускают на необходимую глубину установки корпус 1 с патрубком 4.

Внутри технологического инструмента для распрямления продольно-гофрированной трубы создают необходимое давление жидкости 10-12 МПа, при этом продольно-гофрированная труба 1 распрямляется и прижимается к стенкам скважины, выполняя роль якоря. Надежность закрепления якоря проверяется нагрузкой или натяжением инструмента. После чего, производят отворот технологического инструмента по левозаходной резьбовой втулке 3 и его подъем на поверхность. Затем на устье собирают компоновку: на вал ориентирующего фиксатора 7 наворачивают сменный удлинитель 16 и на резьбовое соединение 18 кожух с гироскопическим инклинометром (не показан). Производят ориентацию инклинометра по направляющей шпонке 14 и производят спуск компоновки в скважину на кабеле при помощи геофизического подъемника до посадки ориентирующего фиксатора 7 по посадочной поверхности 13 посадочной втулки 12 на посадочное место 5 патрубка 4. При этом шпонка 14 заходит в продольный паз 6 патрубка 4. Делают замер азимута направления продольного паза 6 несколько раз, т.е. приподнимают и сажают компоновку несколько раз на посадочное место патрубка 5 до единтичности показаний азимута по гироскопическому инклинометру. Компоновку поднимают на поверхность. Затем отворачивают кожух с гироскопическим инклинометром от удлинителя 16 и на освободившееся резьбовое соединение 18 удлинителя 16 наворачивают извлекаемый клин 17. После чего производят ориентацию отклоняющей плоскости извлекаемого клина относительно шпонки 14. Для чего на валу 8 ориентирующего фиксатора 7 откручивают зажимную втулку 15 для создания зазора между ней и посадочной втулкой 12, после чего производят разъединение посадочной втулки 12 с опорной втулкой 9 по зубчатым поверхностям 10 и 11. Поворачивают посадочную втулку 12 вместе со шпонкой 14 на валу 8 относительно отклоняющей плоскости извлекаемого клина 17 на угол, составляющий разницу между проектным азимутом бурения бокового ствола и замеренного азимута, по которому направлен продольный паз 6. Путем закручивания зажимной втулки 15 в резьбовом соединении на валу 8 фиксируют посадочную втулку в зубчатом соединении с опорной втулкой 9. Производят спуск в скважину извлекаемого клина на врезном устройстве 19 на бурильных трубах 20. При посадке ориентирующего фиксатора 7 шпонка 14 скользит по наклонной посадочной поверхности 5 патрубка 4 и заходит в продольный паз, разворачивая извлекаемый клин, при этом опорная поверхность 13 ориентирующего фиксатора 7 садится на посадочное место патрубка 4, что исключает осевую нагрузку на шпонку. Происходит самоориентация отклоняющей плоскости извлекаемого клина по проектному азимуту. При создании осевой нагрузки на врезное устройство срезается штифт 21 крепежа 22 на извлекаемом клине 17 и по существующим технологиям производится вырезка направленного окна в обсадной колонне согласно проектному азимуту. После чего производится бурение и крепление бокового ствола 23. Извлекаемый клин поднимают на поверхность для переориентации его для забуривания последующего бокового ствола по заданному азимуту. При забуривании бокового ствола с другой глубины согласно проекта разработки сетки месторождения между ориентирующим фиксатором 7 и извлекаемым клином 17 жестко устанавливают сменный удлинитель 16 расчетной длины на вал 8 ориентирующего фиксатора 7 посредством резьбового соединения 18 и жестко закрепляют извлекаемый клин 17 на удлинитель посредством резьбового соединения, после чего ориентируют отклоняемую плоскость извлекаемого клина относительно шпонки 14. Все операции по ориентации отклоняющей плоскости извлекаемого клина повторяются.

По окончании строительства всех боковых стволов из основного ствола скважины для эксплуатации нижней части скважины производят разбуривание втулки 3 переводника 2 и в нижней части корпуса 1 заглушки долотом соответствующего диаметра и восстанавливают проходимость в нижнюю часть ствола.

Предлагаемое устройство позволяет бурить несколько боковых стволов из одной скважины с выходом каждого ствола из колонны сразу в заданном направлении, делать зарезки стволов как с одного уровня, так и с разных глубин, по окончании работ оставлять проходное сечение в скважине до забоя основного ствола достаточным для всех работ по эксплуатации скважины в целом.

Технология изготовления устройства включает использование стандартных узлов и деталей, используемых в нефтяной промышленности.

Предлагаемое изобретение позволяет производить строительство многозабойных скважин в целом с наименьшими временными и материальными затратами.