устройство для ориентирования клина-отклонителя в скважине

Формула изобретения

1. Устройство для ориентирования клина-отклонителя в скважине, включающее полый корпус, выполненный с возможностью соединения с транспортировочной колонной, седло, помещенное в корпусе и выполненное с центральным осевым каналом, по меньшей мере, с одним периферийным каналом и, по меньшей мере, с одним радиальным каналом, запорный элемент для седла, выполненный с цилиндрическим удлинителем под центральный осевой канал седла, имеющим со стороны свободного торца карман, перегородку центрального осевого канала, образующую с цилиндрическим удлинителем камеру, шарик, размещенный в камере, фиксирующий запорный элемент над седлом и имеющий возможность его размещения в кармане для посадки запорного элемента на седло в рабочем положении устройства, диск с центральным осевым каналом и, по меньшей мере, с одним периферийным осевым каналом, зафиксированный в корпусе над запорным элементом, подпружиненный шток, размещенный в центральном осевом канале диска и связанный одним концом с этим диском, а другим концом - с запорным элементом, хвостовик обсадной колонны с обратным клапаном и клин-отклонитель, размещенный между хвостовиком и корпусом, жестко связанный с нижней частью последнего и имеющий возможность вращения относительно хвостовика, при этом диск связан со штоком и имеет на его внешней стороне метку на одной оси с карманом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорный элемент выполнен тарельчатым.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зазор между запорным элементом и его седлом в транспортном положении устройства не менее сечения периферийного канала диска и составляет не менее 30% от полого канала корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин и, в частости, к устройствам, обеспечивающим возможность забуривания боковых стволов из скважин, закрепленных хвостовиком обсадной колонны.

Известно устройство для ориентированного забуривания бокового ствола из скважины, включающее полый корпус-колонну, клин-отклонитель для забуривания бокового ствола и сигнальный узел с телескопическим шлицевым соединением для механического контроля за установкой клина-отклонителя в заданное положение (см., например, SU 133833, 1960).

Недостатком известного устройства является его сложность, а также сложность улавливания истинного механического сигнала, свидетельствующего именно о заданном положении клина-отклонителя. Любые осевые непроизвольные перемещения устройства в скважине на транспортировочной колонне, подверженной разного рода деформациям, могут являться ложным сигналом работы этого устройства.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства и повышение надежности фиксации сигнала установки клина-отклонителя в скважине в его заданном положении.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для ориентирования клина-отклонителя в скважине включает полый корпус, выполненный с возможностью соединения с транспортировочной колонной, седло, помещенное в корпусе и выполненное с центральным осевым каналом, по меньшей мере с одним периферийным каналом и по меньшей мере с одним радиальным каналом, запорный элемент для седла, выполненный с цилиндрическим удлинителем под центральный осевой канал седла, имеющим со стороны свободного торца карман, перегородку центрального осевого канала, образующую с цилиндрическим удлинителем камеру, шарик, размещенный в камере, фиксирующий запорный элемент над седлом и имеющий возможность его размещения в кармане для посадки запорного элемента на седло в рабочем положении устройства, диск с центральным осевым каналом и по меньшей мере с одним периферийным осевым каналом, зафиксированный в корпусе над запорным элементом, подпружиненный шток, размещенный в центральном осевом канале диска и связанный одним концом с этим диском, а другим концом - с запорным элементом, хвостовик обсадной колонны с обратным клапаном и клин-отклонитель, размещенный между хвостовиком и корпусом, жестко связанный с нижней частью последнего и имеющий возможность вращения относительно хвостовика, при этом диск связан со штоком и имеет на его внешней стороне метку на одной оси с карманом.

Кроме того:

запорный элемент выполнен тарельчатым;

зазор между запорным элементом и его седлом в транспортном положении устройства не менее сечения периферийного канала диска и составляет не менее 30% полого канала корпуса.

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг.1 изображено устройство в транспортном положении;

на фиг.2 - устройство в момент его настройки перед спуском в скважину;

на фиг.3 - устройство в рабочем положении.

Устройство (фиг.1) включает полый (составной) корпус 1, выполненный с возможностью соединения с транспортировочной колонной (на фиг.1-3 условно не показана). В корпусе помещено седло 2, выполнен шпоночный паз 3, установлена перегородка 4, и выполнен радиальный канал 5, по меньшей мере один, и осевой канал 6, по меньшей мере один. Устройство имеет ориентирующий узел, который выполняет функцию дроссельно-запорного клапана. Этот узел установлен в полом корпусе 1 и состоит из запорного элемента (тарелки) 7 с цилиндрическим удлинителем 7^a под центральный осевой канал седла, штока 8, диска 9 со шлицами 10, центральным осевым каналом 10 ^a и периферийным осевым каналом 11, по меньшей мере одним, пружины 12, шайбы 13, гаек 14. Подпружиненный шток 8 размещен в центральном осевом канале диска 9. Этот диск закреплен от поворота на штоке 8 посредством шпонки 15 со стороны центрального осевого канала 10^a диска 9. В камере 16, образованной корпусом 1, перегородкой 4 и цилиндрическим удлинителем

7^а запорного элемента 7 расположен шарик 17. Со стороны свободного торца удлинителя запорного элемента 7 выполнен карман 18, на одной оси с которым на внешней (доступной для контроля) поверхности диска 9 выполнена метка 19.

Установка (фиксация) ориентирующего узла в корпусе 1 осуществлена с помощью шпонки 20. Регулировка давления срабатывания ориентирующего узла предусмотрена посредством сжатия пружины 12 гайками 14 перед спуском устройства в скважину.

Клин-отклонитель 21, установленный в нижней части устройства в исходном положении, жестко связан с полым корпусом 1 и имеет возможность совместного с устройством вращения относительно хвостовика 22. Гидравлически управляемые элементы хвостовика - якорный и пакерный узлы, механизм разъединения транспортировочной колонны от хвостовика, необходимые непосредственно для хвостовика (не показаны), расположены между устройством по данному изобретению и обратным клапаном 23, которым оборудован хвостовик 22.

Устройство может быть использовано в наклонном и горизонтальном участке ствола скважины.

Подготовку устройства к работе осуществляют в два этапа. На первом этапе необходимые операции осуществляют на поверхности, перед спуском устройства в скважину (фиг.2). Для этого метку 19 диска устанавливают в полом корпусе 1 относительно клина-отклонителя 21 с заданным углом, при котором после спуска устройства в скважину и приведения его в рабочее положение клин-отклонитель 21 занял бы необходимое расчетное положение относительно хвостовика.

После спуска устройства в скважину с расположением хвостовика на заданной глубине приступают ко второму этапу работ. Для этого включают насос с заданной производительностью и осуществляют циркуляцию бурового раствора через осевой периферийный канал 11 диска 9 и радиальный канал 5 корпуса 1. При этом шарик 17, находящийся в камере 16, не дает возможности запорному элементу (тарелке) 7 сесть в седло 2 и, таким образом, закрыть ориентирующий узел - дроссельно-запорный клапан устройства.

После появления циркуляции останавливают прокачку бурового раствора и, повернув устройство на 10-15 градусов относительно стола ротора, включают насос и повторяют эти операции до момента, когда положение кармана 18 запорного элемента 7 совпадет с положением шарика 17, постоянно находящегося за счет сил гравитации в нижней части камеры 16. В этом случае шарик 17 заходит в карман 18 и запорный элемент 7, при посадке в седло 2, закрывает радиальный канал 5 корпуса 1. В результате прекращается циркуляция и давление в нагнетательной линии растет.

Для проверки точности установки устройства отключают насос, снимают избыточное давление в устройстве и затем вновь его создают. Дополнительно убеждаются в отсутствии циркуляции и заданной установке устройства.

При дальнейшем увеличении давления приводятся в действие гидравлически управляемые элементы хвостовика - якорный и пакерный узлы и разъединение транспортировочной колонны с предлагаемым устройством. Клин-отклонитель в скважине может быть закреплен с применением известных приемов, например, порцией цемента, которая может быть подана через заколонное пространство транспортировочной колонны. Для отсоединения клина-отклонителя от транспортировочной колонны могут быть использованы тоже известные средства, например, левый переводник или срезные элементы. В результате, в скважине, после проведения описанных операций и подъема предлагаемого устройства, остается хвостовик 22 с обратным клапаном, а также зафиксированный в стволе скважины и сориентированный клин-отклонитель. Сориентированный клин-отклонитель обеспечивает возможность забуривания бокового ствола скважины. Эксплуатация спущенного в скважину хвостовика 22 предусмотрена через фильтровую часть колонны труб (не показана) и обратный клапан 23.