устройство для извлечения клина-отклонителя из скважины

Формула изобретения

Устройство для извлечения клина-отклонителя, включающее основной ствол с ловильным крюком и верхним соединением для колонны труб, отличающееся тем, что соединение выполнено большего диаметра, чем диаметр дополнительных пробуренных стволов, и снабжено аналогичным основному стволу дополнительным стволом с ловильным крюком, направленным навстречу ловильному крюку основного ствола, при этом стволы выполнены полыми, упругими и снабжены радиальными промывочными каналами, расположенными выше ловильных крюков и сонаправленными с ними, причем нижний торец соединения между стволами выполнен с возможностью взаимодействия с верхним концом клина-отклонителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно используется при строительстве многозабойных скважин (МЗС) и боковых стволов (БС) из ранее пробуренных и обсаженных скважин с сохранением для эксплуатации основного ствола скважины.

Известно устройство для извлечения уипстока («Использование съемного уипстока для бурения скважины с двумя горизонтальными стволами», Нефтегазовые технологии, 1994 г., № 1-2, стр.12-15), включающее ловильный колокол.

Недостатками устройства являются:

- сложность получения надежного соединения колокола с уипстоком, т.к. уипсток изготавливается с максимально возможным наружным диаметром, который проходит в основной ствол скважины для гарантированного сохранения направления траектории дополнительного ствола скважины, а для надежного захвата уипстока внутренний конусный диаметр колокола в заходной части должен превышать диаметр уипстока, плюс двойная толщина стенки, что приводит к увеличению его наружного диаметра, и тогда колокол не пройдет в основной ствол скважины, в свою очередь уменьшение внутреннего диаметра колокола приведет к невозможности захода в него уипстока и его захвата, уменьшение толщины стенки колокола приведет к его смятию или разрушению в процессе захвата и навинчивания на «голову» клина, т.к. при завинчивании конусной резьбы на конусный клин в теле колокола возникают большие радиальные разрывающие силы;

- сложность отсоединения колокола от уипстока 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.

Наиболее близким техническим решением является ловильный крюк («Использование съемного уипстока для бурения скважины с двумя горизонтальными стволами», Нефтегазовые технологии, 1994 г., № 1-2, стр.12-15), включающий основной ствол с ловильным крюком и верхним соединением для колонны труб, бородка крючка которого входит с лицевой стороны клина уипстока в сквозную прорезь в его теле, осуществляя тем самым его захват и извлечение из скважины.

Недостатками ловильного крюка являются:

- необходимость очень точного ориентирования ловильного крюка относительно прорези в теле клина уипстока при помощи геофизических приборов;

- возможность неизвлечения уипстока из скважины, т.к. у ловильного крюка всего одна точка опоры и уипсток может при извлечении перекоситься, что приведет к его заклиниванию и оставлению в скважине;

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

- отсутствие устройства для промывки и очистки прорези в теле клина от уплотненного бурового шлама и затвердевшего цемента, что затрудняет заход ловильного крюка в прорезь в теле клина уипстока;

- низкая надежность устройства от поломки с одним крюком по сравнению с устройством с несколькими крюками;

- невозможность извлечения из скважины двухстороннего клина-отклонителя;

- таким образом велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, которые приведут к большим незапланированным временным и материальным затратам и увеличению стоимости строительства многозабойных скважин.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежной конструкции устройства для извлечения двухстороннего клина-отклонителя из скважины, позволяющей исключить вызов геофизической партии для его ориентирования, производить очистку интервала прорезей в теле клина направленной струей жидкости и облегчить операцию захвата клина-отклонителя, максимально исключить случаи неизвлечения клина-отклонителя из скважины, исключив необходимость производства аварийных работ по отцепу устройства при невозможности извлечения клина-отклонителя из скважины, что приводит к значительному сокращению материальных и временных затрат при строительстве многозабойных скважин.

Техническая задача решается устройством для извлечения клина-отклонителя из скважины, включающим основной ствол с ловильным крюком и верхним соединением для колонны труб.

Новым является то, что соединение выполнено большего диаметра, чем диаметр дополнительных пробуренных стволов, и снабжено аналогичным основному стволу дополнительным стволом с ловильным крюком, направленным навстречу ловильному крюку основного ствола, при этом стволы выполнены полыми, упругими и снабжены радиальными промывочными каналами, расположенными выше ловильных крюков и сонаправленными с ними, причем нижний торец соединения между стволами выполнен с возможностью взаимодействия с верхним концом клина-отклонителя.

На фиг.1 показано устройство для извлечения клина-отклонителя, спущенное в скважину в интервал установки клина-отклонителя (продольный разрез).

На фиг.2 показано устройство для извлечения клина-отклонителя в процессе очистки прорезей в теле клина от уплотненного бурового шлама, стружки и затвердевшего цемента направленной струей жидкости (продольный разрез).

На фиг.3 показано устройство для извлечения клина-отклонителя в зацепленном с ним состоянии (продольный разрез).

На фиг.4 показано сечение А-А фиг.1 - исполнение ловильных крюков с двумя симметричными бородками.

На фиг.5 показано сечение А-А фиг.1 - исполнение ловильных крюков с двумя асимметричными бородками.

Устройство для извлечения клина-отклонителя из скважины (фиг.1) включает соединение 1 с колонной труб (не показано), представляющее собой переводник большего диаметра, чем диаметр дополнительных пробуренных стволов 2 и 2' с основным 3 и дополнительным 4 стволами и с ловильными крюками 5 и 5', направленными навстречу друг другу, при этом стволы выполнены полыми, упругими и снабжены радиальными промывочными каналами 6, расположенными выше ловильных крюков 5 и 5' и сонаправленными с ними, при этом струи воды направлены в прорези 7 в теле клина 8 (фиг.2) в тот момент, когда нижний торец 9 соединения 1, снабженный упругим элементом 10, войдет во взаимодействие с верхним концом 11 клина-отклонителя 8.

Устройство для извлечения клина-отклонителя из скважины работает следующим образом.

Устройство (фиг.1) на колонне труб (не показаны) спускают в скважину 12 до посадки его на верхний конец 11 клина-отклонителя 8, а так как диаметр соединения 1 больше диаметра дополнительных пробуренных стволов 2 и 2', оно не может опуститься в скважину глубже, чем нижний конец клина 13. По снижению веса колонны труб, которое контролируется по динамометру, установленному на устье скважины, и глубине спуска устройства, которое контролируется по длине колонны труб, определяют, что устройство 1 не попало на клин 8. Это может произойти, если клин-отклонитель установили в интервале мягких или средних по прочности породах и произошло увеличение диаметра поперечного сечения дополнительных 2 и 2' стволов в процессе их зарезки и бурения. Колонну труб с устройством 1 поднимают вверх так, чтобы низ устройства 1 находился выше верхнего конца 11 клина-отклонителя 8 на 0,5-1,0 м, включают буровой насос, и промывочная жидкость через колонну труб, соединение 1, основной 3 и дополнительный 4 стволы, радиальные каналы 6 и 6' вытекает из форсунок 14. Под действием реактивной тяги струй жидкости основной 3 и дополнительный 4 стволы отходят друг от друга (фиг.2) и устройство уже не может пройти в дополнительные пробуренные стволы 2 и 2', и оно либо войдет во взаимодействие с клином 8, либо упрется в верхний конец 11 клина 8. В случае, если устройство уперлось в верхний конец 11 клина-отклонителя 8 и далее не идет вниз, по динамометру, установленному на устье скважины, фиксируют снижение веса колонны труб, а глубину спуска устройства определяют по длине колонны труб. Устройство приподнимают вверх на 0,5-1,0 м, проворачивают ротором колонну труб вправо на 15-30° и вновь опускают и так повторяют, пока ловильные крюки 3 не попадут в желоба 15 клина-отклонителя 8, и устройство не достигнет заданной глубины, и верхний конец 11 клина-отклонителя 8 не войдет во взаимодействие с упругим элементом 10 нижнего торца 9 соединения 1. Заданная глубина спуска устройства определяется строго по мере колонны труб и будет находиться в среднем значении между двумя крайними замерами (±6-10 м). Упругий элемент 10 может быть самой различной формы, и изготовлен из различных материалов, например из резины или пружины винтовой или пластинчатой, и предназначен для предотвращения резкого удара при посадке устройства на верхний конец 11 клина 8 (фиг.1 и 2). Форма ловильных крюков 5 и 5' (фиг.4 и 5) выполнена в виде ответных деталей желобов 15 клина 8, а форма нижнего торца 9 соединения 1 (фиг.2) соответствует ответной детали верхнего конца 11 клина 8, что способствует точному ориентированию устройства по желобам 15 клина 7 (фиг.3), а бородок 16 ловильных крюков 5 и 5' - по прорезям 7 в теле клина 8. Включают буровой насос. Струи жидкости, вытекающие из форсунок 14 (фиг.2) под большим давлением, промывают и очищают прорези 7 в теле клина 8 от уплотненного бурового шлама, стружки и затвердевшего цемента, облегчая вхождение бородок 16 (фиг.3) ловильных крюков 5 и 5' в прорези 7 в теле клина 8 и обеспечивая надежный захват клина-отклонителя 8 устройством. Через определенное время (длительность которого определена эмпирическим путем на поверхности) буровой насос останавливают, основной 3 и дополнительный 4 стволы под действием упругих сил плотно прижимаются к желобам 15 клина 8. Основной 3 и дополнительный 4 стволы для увеличения упругости и прочности могут изготавливаться из различных материалов, например рессорной стали, и иметь различную форму поперечного сечения, например круглую, треугольную или эллипса, с промывочными каналами 17 внутри. При подъеме колонны труб бородки 16 ловильных крюков 5 и 5' входят в прорези 7 в теле клина 8, захватывают его и поднимают на поверхность. Ловильные крюки 5 и 5' могут изготавливаться с симметричными бородками 16 (фиг.4) или для уменьшения габаритных размеров устройства в зоне ловильных крюков 5 и 5' и одновременного увеличения его прочности ловильные крюки 5 и 5' могут изготавливаться с асимметричными бородками 16 (фиг.5) в различных сочетаниях: по одной бородке 16 на каждом из ловильных крюков 5 и 5' (не показаны), по два (фиг.5), на одном один, на другом два (не показаны) и т.п. в соответствии с прорезями 7 в теле клина 8.

В случае невозможности извлечения клина-отклонителя 8 из скважины 12 по каким-либо причинам устройство опускают до посадки его упругого элемента 10 нижнего торца 9 соединения 1 на верхний конец 11 клина-отклонителя 8. Включают буровой насос. Основной 3 и дополнительный 4 стволы под действием реактивной тяги струй жидкости отходят от желобов 15 клина 8 (фиг.2). Колонну труб поднимают вверх на 1,0-1,5 м, выключают насос, основной 3 и дополнительный 4 стволы под действием упругих сил возвращаются в транспортное положение и далее продолжают подъем устройства на поверхность без каких-либо осложнений.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность оборудования, т.к. нагрузка по извлечению клина-отклонителя распределяется на два ствола и на два ловильных крюка с двумя и более бородками;

- расширяются функциональные возможности устройства, появляется возможность по извлечению двухстороннего клина-отклонителя из скважины;

- увеличивается надежность устройства за счет увеличения габаритных размеров отдельных деталей без увеличения габаритных размеров всего устройства;

- устройство легко отсоединяется от клина при невозможности его извлечения из скважины и вследствие этого исключаются аварийные работы по отсоединению устройства от клина-отклонителя и извлечению его из скважины;

- облегчается операция извлечения клина-отклонителя из скважины за счет того, что верхний его конец при подъеме из скважины оказывается внутри устройства и центрируется им по оси скважины, предотвращая тем самым его перекашивание и заклинивание в скважинах со сложным профилем ствола;

- наличие радиальных каналов с форсунками и точная их ориентация по прорезям клина позволяют произвести их качественную очистку от бурового шлама, стружки и застывшего цемента, облегчая операцию захвата клина и повышая надежность извлечения его из скважины;

- конструкция устройства позволяет исключить вызов геофизической партии для его ориентирования.

В совокупности все это позволяет увеличить надежность работы устройства, расширить его функциональные возможности, облегчить операцию извлечения клина-отклонителя из скважины и исключить различные аварийные ситуации, что в итоге позволит значительно сократить сроки и стоимость строительства многозабойных скважин с сохранением для эксплуатации основного ствола скважины.