[1]Изобретение относится к области бурения, крепления и ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно используется для создания герметичного соединения обсадных колонн основного и дополнительных стволов многозабойных скважин (МЗС).
[2]Известны способ создания разветвленных скважин из исходной скважины, разветвляющая втулка, способ ее установки в ствол скважины, способ и устройство для расширения и формирования элементов выводных отверстий разветвляющей втулки, способ крепления скважины обсадными трубами и устройство для его осуществления (патент RU №2189429, МПК Е21В 7/08, Е21В 43/10, опубл. в бюл. №26 от 20.09.2002 г.).
[3]Способ установки в ствол скважины, разветвляющей втулки, включающей разветвляющую камеру, имеющую цилиндрический первый конец и второй конец и элементы выводных отверстий, соединенные со вторым концом разветвляющей камеры и расположенные в отведенном положении, по существу, полностью внутри воображаемого цилиндра, коаксиального с цилиндрическим первым концом разветвляющей камеры, и имеющего радиус, равный радиусу этого конца, при этом соединяют первый конец разветвляющей камеры втулки с нижним концом обсадной трубы, спускают обсадную трубу и втулку в ствол скважины к положению узла, где должен быть создан разветвленный ствол скважины, спускают формирующий инструмент через обсадную трубу в разветвляющую камеру втулки, ориентируют формирующий инструмент внутри втулки для введения его в, по крайней мере, один элемент выводных отверстий на втором конце разветвляющей камеры, и расширяют, по крайней мере, один элемент выводных отверстий этим инструментом до выхода, по крайней мере, одного из указанных элементов из соединения со вторым концом разветвляющей камеры наружу от воображаемого цилиндра.
[4]Устройство для крепления обсадной трубой ствола скважины, содержащее обсадную трубу и разветвляющую втулку, расположенную на нижнем конце обсадной трубы и включающую разветвляющую камеру, имеющую открытый цилиндрический первый конец и второй конец и предназначенную для уплотненного соединения своим первым концом с обсадной трубой в стволе скважины, и элементы выводных отверстий, каждый из которых соединен за одно целое со вторым концом разветвляющей камеры, и сообщен с разветвляющей камерой, при этом в отведенном положении для введения в ствол скважины каждый из элементов выводных отверстий расположен, по существу, полностью внутри воображаемого цилиндра, коаксиального с первым концом разветвляющей камеры, и имеющего тот же радиус, что этот конец, в расширенном положении, по крайней мере, один элемент выводных отверстий проходит от разветвляющей камеры снаружи воображаемого цилиндра.
[5]Недостатками известного способа создания разветвленных скважин из исходной скважины с помощью разветвляющей втулки и устройства для расширения и формирования элементов выводных отверстий разветвляющей втулки являются:
[6]- способ и устройство применимы только для строительства МЗС, эксплуатирующих один продуктивный пласт, так как разветвляющая втулка закрепляется на нижнем конце обсадной колонны исходной скважины (основного ствола) и дополнительные стволы могут буриться только с этого интервала расположения разветвляющей втулки меньшим диаметром по сравнению с основным стволом;
[7]- необходимость кратного расширения места установки разветвляющей втулки, что сопряжено с большими трудностями;
[8]- все выводные отверстия из разветвляющей втулки значительно меньше диаметра основного ствола;
[9]- центральная часть стенки (опорное устройство) в центре разветвляющей втулки и элементы закрепления и ориентирования расширяющего устройства в разветвляющей втулке уменьшают ее внутренний диаметр относительно внутреннего диаметра обсадной колонны основного ствола и тем самым еще больше уменьшают диаметр выходных отверстий разветвляющей втулки, что в свою очередь уменьшает диаметр бурового инструмента, которым бурятся дополнительные стволы;
[10]- подвеска обсадных колонн дополнительных стволов и их герметизация с разветвляющей втулкой производится обычными подвесными пакерными вкладышами, что еще больше уменьшает диаметр дополнительных стволов, пробуренных из выходных отверстий разветвляющей втулки;
[11]- сложное устройство выправления деформированных элементов выводных отверстий разветвляющей втулки, которое при разности диаметров выводных элементов будет перекашиваться из-за разности упругости труб различного диаметра, а также из-за разности упругости материала труб по длине и, так же из-за разности давлений в фасонных головках различного размера, застревая в различных положениях по высоте разветвляющей втулки, создавая аварийные ситуации;
[12]- устройство для установки формирующего инструмента в разветвляющей втулке подвешено на кабеле и практически не управляется в процессе спуска в скважину, имеет множество выступающих элементов, таких как, например, фасонные прокладки, захватывающие и ориентирующие приспособления и т.п., что связано с большой вероятностью с зацеплением устройства в муфтовых соединениях обсадной колонны основного ствола и созданием аварийной ситуации, так как в этом случае формирующее устройство невозможно ни провернуть, ни выправить при помощи кабеля;
[13]- все элементы выводных отверстий разветвляющей втулки должны быть выправлены до цементирования обсадной колонны основного ствола, что увеличивает время нахождения основного ствола в незакрепленном состоянии и повышает вероятность проявления зон осложнений, пройденных основным стволом, и созданием аварийных ситуаций, не позволяющих произвести крепление основного ствола скважины и место расширения для разветвляющей втулки;
[14]- для установки и расширения разветвляющей втулки необходимо создание твердого забоя, в который будут упираться опора со стойкой, являющиеся продолжением центральной части стенки, принимающего на себя осевые нагрузки, в случае отсутствия упора выводные элементы разветвляющей втулки будут расширяться в произвольном направлении или усилия, возникающие при проталкивании фасонных головок в выводные элементы, превысят прочность резьбового соединения в верхней части разветвляющей втулки, и произойдет ее разрушение, перекашивание и заклинивание, что приведет к ликвидации скважины.
[15]Известно устройство опорная плита для бурения и обустройства скважин и способ ее использования (патент RU №2186190, МПК Е21В 7/08, опубл. в бюл. №21 от 27.07.2002 г.).
[16]Опорная плита для бурения и обустройства скважин, содержащая связанный с первой обсадной трубой при помощи резьбы или сварки в верхней части корпус, имеющий в нижней части, по крайней мере, два полых элемента, выполненных с возможностью деформирования симметрично или асимметрично, и обладающих способностью расширяться в симметричное или несимметричное положение относительно оси устройства, при этом один из упомянутых полых элементов длиннее другого полого элемента.
[17]Способ для бурения и обустройства скважин, включающий бурение первого ствола скважины и расширение его нижней части по диаметру, крепление его первой обсадной трубой, оснащенной в нижней части опорной плитой с двумя полыми элементами, которые размещаются в расширенной части первого ствола, расширение полых элементов, установку уипстока или ориентирующего кулачка в первом полом элементе опорной плиты, бурение первого дополнительного ствола через второй полый элемент опорной плиты и крепление его колонной - хвостовиком, после этого установку уипстока или ориентирующего кулачка в следующий полый элемент, бурение через первый полый элемент второго дополнительного ствола и его крепление обсадной колонной - хвостовиком.
[18]Недостатками данного способа являются:
[19]- необходимость кратного расширения основного ствола (любого дополнительного ствола) для создания места установки опорной плиты, что сопряжено с большими трудностями и ведет к увеличению сроков и стоимости строительства МЗС;
[20]- первая опорная плита устанавливается выше первого продуктивного пласта по глубине скважины, так как необходимо определенное расстояние для того, чтобы выйти буровым инструментом из опорной плиты, набрать нужный зенитный угол и войти в продуктивный пласт. В связи с этим все стволы, бурящиеся ниже опорной плиты, меньше диаметра основного (дополнительного) ствола, так как диаметр бурового инструмента, который проходит через полые элементы опорной плиты, всегда меньше их диаметра, а значит самый продуктивный пласт, как правило лежащий ниже, будет эксплуатироваться не в полном объеме, так как к нему будет подходить эксплуатационная труба меньшего диаметра, чем необходимо, как и трубы других дополнительных стволов;
[21]- все полые элементы опорной плиты должны быть выправлены до цементирования основного ствола, что увеличивает время нахождения основного ствола в незакрепленном состоянии и повышает вероятность проявления зон осложнений, пройденных основным стволом, и создания аварийных ситуаций, не позволяющих произвести крепление основного ствола скважины и место расширения для опорной плиты;
[22]- цементирование опорной плиты и обсадной колонны производят после извлечения или разбуривания поплавкового клапана (в описании изобретения не описано), затем производят ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ), которое в зависимости от марки цемента длится от 8 до 48 ч, что ведет к увеличению сроков и стоимости строительства МЗС;
[23]- необходимость разбуривать цемент и металлические утяжеленные пробки или крышки полых элементов перед началом бурения дополнительных стволов, ведет к увеличению числа спуско-подъемных операций, сроков и стоимости строительства МЗС;
[24]- подвеска обсадных колонн дополнительных стволов и их герметизация с опорной плитой производится обычными пакерными узлами, что еще больше уменьшает диаметр дополнительных стволов, пробуренных из полых элементов опорной плиты.
[25]Недостатки данного устройства:
[26]- в описании изготовления опорной плиты отмечено, что полые элементы закрыты утяжеленными пробками или приваренными крышками, а удлиненная недеформируемая часть снабжена поплавковым клапаном (не показан), которые при деформировании не будут сминаться, как показано на фигурах, а будут вминаться в полые элементы друг друга, создавая зоны предельной деформации, в которых могут происходить или разрушение полых элементов, или необратимые пластические деформации, которые приведут к разрушению полых элементов в процессе их выправления гидравлическим давлением или механического выправления роликами развальцевателей;
[27]- после гидравлического расширения опорной плиты, которое предполагает герметично закрытое ее состояние, невозможно произвести закачку цементного раствора через опорную плиту в затрубное пространство и произвести крепление обсадной колонны и опорной плиты цементом, вначале необходимо произвести извлечение или разбуривание поплавкового клапана (в описании изобретения не описано), что ведет к увеличению числа спуско-подъемных операций, сроков и стоимости строительства МЗС.
[28]Известно устройство для проведения и крепления многозабойных скважин (авторское свидетельство SU №663825, МПК Е21В 43/10, Е21В 7/08, опубл. в бюл. №19 от 25.05.1979 г.), содержащее обсадную колонну основного ствола, включающую патрубок с готовым окном, обсадную колонну дополнительного ствола с соединительным патрубком в верхней части, жестко соединенную с ним гофрированную втулку, размещенную в основном стволе, на наружной поверхности которой размещены уплотнительные средства.
[29]Способ строительства МЗС включает строительство основного ствола с вырезанным окном в обсадной колонне, бурение дополнительного ствола через окно, спуск обсадной колонны дополнительного ствола с соединительным патрубком, изготовленным в виде патрубка с гофрированной втулкой, которую обрабатывают дорнированием до получения герметичного соединения.
[30]Недостатками данного способа являются:
[31]- невозможность его применения в ранее построенных скважинах с диаметром менее 750 мм, так как осуществление способа и применение устройства возможны только во вновь строящихся скважинах большого диаметра - более 750 мм, где диаметр дополнительного ствола очень мал, иначе габаритные размеры устройства не позволят спустить его в интервал установки;
[32]- высокая вероятность аварийных ситуаций, так как спуск гофрированной втулки в скважину с приваренным к ней патрубком под определенным углом связан с большими трудностями, так как происходит ее заклинивание, а попытки освободить приводят к деформации и поломкам втулки;
[33]- большие сложности с креплением обсадной колонны основного ствола цементом, так как для зарезки и бурения дополнительного ствола применяют обсадные трубы с готовыми окнами в составе обсадной колонны для крепления основного ствола скважины, что создает большие трудности с ориентированием окон в заданном положении.
[34]Недостатки данного устройства:
[35]- требуются дополнительные спуско-подъемные операции для извлечения спускного инструмента и спуска дорна;
[36]- за один проход дорна возможно увеличить проходной диаметр втулки на небольшую величину, поэтому требуется несколько спусков и подъемов бурильного инструмента с дорнами различного диаметра;
[37]- при прижатии втулки к стенке обсадной колонны основного ствола для получения герметичного соединения необходимо равное противодавление по всей окружности ствола;
[38]- высокие требования к подготовке внутренней поверхности обсадной колонны основного ствола, так как малейшее загрязнение или повреждение колонны приведет к увеличению осевой нагрузки на дорн, его заклиниванию, невозможности освобождения и созданию аварийной ситуации в скважине;
[39]- отсутствие центрирующих устройств дорна ведет к его неравномерному движению и неравномерному прижатию гофрированной втулки по ее длине вследствие эллипсности и разностенности трубы, из которой изготовлена гофрированная втулка, а значит и невозможности получения герметичного соединения обсадных колонн МЗС;
[40]- невозможность создания герметичного соединения в зоне окна, так как дорн не будет испытывать противодавления в этой зоне и будет стремиться сместиться в сторону окна и даже зайти в окно, тем самым втулка в этой зоне не будет прижиматься к стенке обсадной колонны основного ствола и не будет герметичного соединения втулки с обсадной колонной;
[41]- невозможность создания герметичного соединения обсадных колонн МЗС при помощи гофрированной втулки, которая выправляется и прижимается дорном из-за остаточного внутреннего напряжения в теле гофрированной втулки, которое при небольшом перепаде давлений будет стремиться вернуться к прежнему состоянию внутреннего равновесия (гофрированной форме) и разгерметизирует соединение.
[42]Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату является устройство для крепления многозабойных скважин (авторское свидетельство SU №829882, МПК Е21В 43/10, Е21В 7/08, опубл. в бюл. №18 от 15.05.1981 г.), включающее обсадные колонны основного и дополнительного стволов, гофрированную втулку с уплотнительными средствами, размещенную в основном стволе и связанную с соединительным патрубком, установленным в верхней части обсадной колонны дополнительного ствола, при этом с целью повышения надежности соединения обсадных колонн скважины гофрированная втулка имеет гладкий участок и продольные прорези на его границе с гофрами, причем соединительный патрубок связан с гладким участком втулки.
[43]Способ, которым осуществляют строительство МЗС, включает строительство основного ствола с вырезанным окном в обсадной колонне, бурение дополнительного ствола через окно, спуск обсадной колонны дополнительного ствола с присоединенной к последней трубе гофрированной втулкой с соединительным патрубком, при этом гофрированная втулка имеет гладкий участок и продольные прорези, позволяющие отгибать патрубок внутрь втулки при спуске колонны и возвращать его в первоначальное положение в зоне окна, а гофрированную втулку фиксируют в основном стволе скважины дорном. Гофрированная втулка обрабатывается устройством, включающим дорн, прижимающий втулку к стенкам скважины.
[44]Недостатками данного способа являются:
[45]- большие трудности с введением обсадной колонны дополнительного ствола с соединительным патрубком в окно обсадной колонны основного ствола (не указано в описании изобретения);
[46]- невозможность создания герметичного соединения обсадной колонны дополнительного ствола с породой в зоне окна, так как диаметр соединительного патрубка гофрированной втулки меньше диаметра дополнительного ствола, а в зазоре невозможно установить ни уплотняющие элементы, не закачать ни цемент, ни смолу и т.п. аналогичные вещества для герметизации;
[47]- невозможность создания герметичного соединения обсадных колонн многозабойных скважин при обработке гофрированной втулки дорном, так как она имеет продольные прорези и ее конструктивная целостность нарушена, под действием внутренних упругих сил она будет стремиться вернуться в первоначальное положение и перекрывать проходное сечение основного ствола;
[48]- уменьшение диаметра основного ствола скважины на величину, равную двойной толщине стенки гофрированной втулки, и вероятность посадки муфт насосно-компрессорных труб на выступающие стенки гофрированной втулки при спуско-подъемных операциях;
[49]- большая вероятность заклинивания спускного инструмента (метчика, внутренней труболовки и т.п.) после отгибания отрезанной гладкой пластины с приваренным патрубком в свое первоначальное положение и ввода в дополнительный ствол, так как произойдут перекос осей патрубка и спускного инструмента и их взаимное заклинивание.
[50]Недостатки данного устройства:
[51]- требуются дополнительные спуско-подъемные операции для извлечения спускного инструмента и спуска дорна;
[52]- за один проход дорна возможно увеличить проходной диаметр втулки на небольшую величину, поэтому требуется несколько спусков и подъемов бурильного инструмента с дорнами различного диаметра;
[53]- высокие требования к подготовке внутренней поверхности обсадной колонны основного ствола, так как малейшее загрязнение или повреждение колонны приведет к увеличению осевой нагрузки на дорн, его заклиниванию, невозможности освобождения и созданию аварийной ситуации в скважине;
[54]- невозможность создания герметичного соединения втулки с обсадной колонной основного ствола в зоне окна, так как для плотного прижатия втулки к стенке обсадной колонны основного ствола и получения герметичного соединения необходимо равное противодавление на дорн по всей его окружности, но в зоне окна такого противодавления на дорн нет, поэтому он будет стремиться сместиться в сторону окна и даже зайти в окно, тем самым втулка в этой зоне не будет прижиматься к стенке обсадной колонны основного ствола и не будет создано герметичного соединения втулки с обсадной колонной;
[55]- отсутствие центрирующих устройств дорна ведет к его неравномерному движению и неравномерному прижатию гофрированной втулки по ее длине вследствие эллипсности и разностенности трубы, из которой изготовлена гофрированная втулка, а значит и невозможности получения герметичного соединения обсадных колонн МЗС;
[56]- невозможность создания герметичного соединения обсадных колонн МЗС при помощи гофрированной втулки, которая выправляется и прижимается дорном, из-за остаточного внутреннего напряжения в теле гофрированной втулки, которое при небольшом перепаде давлений будет стремиться вернуться к прежнему состоянию внутреннего равновесия (гофрированной форме) и разгерметизирует соединение.
[57]Техническими задачами настоящего изобретения являются:
[58]- создание надежного герметичного соединения между собой обсадных колонн стволов МЗС;
[59]- сохранение проходного сечения основного ствола скважины после создания соединения между собой обсадных колонн стволов МЗС;
[60]- увеличение проходного диаметра дополнительного ствола скважины за счет исключения обычных пакеров, герметизирующих соединение обсадной колонны дополнительного ствола с обсадной колонной основного ствола;
[61]- сокращение сроков строительства МЗС и их стоимости за счет уменьшения числа спуско-подъемных операций в процессе их крепления;
[62]- проведение цементирования основного ствола скважины сразу после спуска обсадной колонны труб с одновременным выправлением соединительного патрубка, закрывающего готовое окно во втулке, избыточным давлением и его последующим механическим расширением до отверждения цементного раствора;
[63]- повышение надежности соединения стволов с породой в зоне окна путем заполнения расширения основного ствола цементом и развальцовывания соединительного патрубка с уплотнительными элементами на наружной поверхности в цементе и предотвращения тем самым заколонных перетоков пластовой жидкости в зоне окна и вдоль обсадной колонны - хвостовика дополнительного ствола;
[64]- исключение аварийных ситуаций, связанных с конструкцией втулки и технологией ее применения, что позволит тем самым сократить сроки и стоимость строительства МЗС.
[65]Технические задачи решаются способом строительства многозабойной скважины, включающим бурение основного ствола, спуск обсадной колонны основного ствола скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола, содержащего втулку с соединительным патрубком, вжатым во втулку, цементирование обсадной колонны, вывод наружу соединительного патрубка в интервале установки, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола с его креплением.
[66]Новым является то, что перед спуском обсадной колонны в интервале установки втулки производят расширение основного ствола для обеспечения отклонения соединительного патрубка втулки на необходимый угол, во время спуска в состав обсадной колонны для размещения в интервале установки включают втулку с заглушенным на конце соединительным патрубком, ниже которого размещают упор для установки и ориентации соответствующего клина-отклонителя, вывод наружу и выправление до механического расширения соединительного патрубка производят избыточным давлением в обсадной колонне после цементирования до отверждения цементного раствора, после чего в обсадную колонну спускают клин-отклонитель до взаимодействия с соответствующим упором с ориентацией относительно соединительного патрубка для последующего его механического расширения, разбуривания заглушенного конца и бурения дополнительного ствола с креплением этого ствола хвостовиком.
[67]Новым является также то, что перед спуском обсадной колонны в нескольких интервалах установки втулок производят расширение основного ствола, в состав обсадной колонны для размещения в интервалах установки включают несколько одинаковых втулок с разнонаправленными по периметру и заглушенными на концах соединительными патрубками, ниже которых размещают упоры для соответствующих клиньев-отклонителей, вывод наружу и выправление до механического расширения соединительных патрубков производят одновременно, спуск клиньев-отклонителей производят последовательно снизу вверх или сверху вниз до взаимодействия с соответствующими упорами для механического расширения соответствующих соединительных патрубков, разбуривания заглушенных концов и бурения соответствующих дополнительных стволов с их креплением соответствующими хвостовиками.
[68]Технические задачи также решаются устройством для крепления дополнительного ствола, включающим втулку, выполненную с возможностью взаимодействия с обсадной колонной основного ствола, жестко соединенный с втулкой соединительный патрубок с возможностью взаимодействия с верхней частью хвостовика, расположенного продольно относительно втулки в транспортном положении.
[69]Новым является то, что соединительный патрубок в транспортном положении изготовлен заглушенным на конце и деформированным без разрушения до прижатия к стенке втулки, которая выполнена с возможностью жесткого соединения сверху и снизу с обсадной колонной основного ствола при спуске в скважину в интервал установки, при этом соединительный патрубок изготовлен с возможностью выправления и отклонения от втулки на заданный при изготовлении угол под действием избыточного давления в обсадной колонне основного ствола с его последующим механическим расширением.
[70]На фиг. 1 показаны продольные разрезы основного ствола МЗС, обсадной колонны со втулкой с прижатым к ее стенке соединительным патрубком в транспортном положении.
[71]На фиг. 2 показаны продольные разрезы основного ствола МЗС, обсадной колонны со втулкой с соединительным патрубком в выправленном положении после цементирования основного ствола МЗС.
[72]На фиг. 3 показано поперечное сечение А-А фиг. 1.
[73]На фиг. 4 показаны продольные разрезы основного ствола МЗС, обсадной колонны со втулкой с соединительным патрубком в выправленном положении, клин-отклонитель, установленный на соответствующий упор, механически расширенный соединительный патрубок, у которого разбурен заглушенный конец, и пробуренный дополнительный ствол МЗС.
[74]Устройство для крепления дополнительного ствола 1 (фиг. 4) включает втулку 2, выполненную с возможностью взаимодействия с обсадной колонной 3 основного ствола 4, жестко соединенный с втулкой 2 соединительный патрубок 5 с возможностью взаимодействия с верхней частью хвостовика (не показано), расположенного продольно относительно втулки 2 (фиг. 1) в транспортном положении. Соединительный патрубок 5 в транспортном положении изготовлен заглушенным на конце 6 (фиг. 1 и 2) и деформированным без разрушения до прижатия к стенке втулки 2 (фиг. 1 и 3), которая выполнена с возможностью жесткого соединения сверху и снизу с обсадной колонной 3 (фиг. 1) основного ствола 4 при спуске в скважину в интервал установки 7. Соединительный патрубок 5 (фиг. 2) изготовлен с возможностью выправления и отклонения от втулки 2 на заданный при изготовлении угол а под действием избыточного давления в обсадной колонне 3 основного ствола 4 с его последующим механическим расширением.
[75]Хвостовиками называются обсадные колонны, закрепляющие часть ствола скважины или дополнительные стволы многозабойных скважин, с перекрытием предыдущей обсадной колонны на некоторую величину, не доходя до устья скважины (Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. В 2-х томах. Том 1. - М.: Недра, 1985. - с. 41).
[76]Втулку 2 (фиг. 1) с соединительным патрубком 5 изготавливают на заводе, что гарантирует высокое качество соединения их между собой и сохранение герметичности соединения в сложных скважинных условиях. Соединяют их между собой, например, электросваркой, пайкой и т.п. способами. Затем деформируют соединительный патрубок 5 без разрушения так, чтобы он был прижат к стенке втулки 2 (фиг. 1 и 3) и вписывался в габаритный размер муфты обсадной колонны 3, и не препятствовал ее спуску в основной ствол 4 скважины, например, на вертикальном прессе в специальной оправке, кузнечным молотом, на волочильном стане в обжимных роликах и т.п. устройствах. Втулку 2 оснащают устройствами для жесткого соединения сверху и снизу с обсадной колонной 3, например, резьбовыми муфтами, патрубками под сварку, фасками для безмуфтовой сварки и т.п. соединениями.
[77]Втулку 2 можно изготавливать из обсадной трубы, из которых будет собираться обсадная колонна 3 для крепления основного ствола 4 скважины. Во втулке 2 (фиг. 1 и 3) прорезают окно 8 под углом а (фиг. 1). Накладывают соединительный патрубок 5 на окно 8 втулки 2 и соединяют их, например, электросваркой, лазерной сваркой, пайкой и т.п. способами, обеспечивающими герметичность соединения после выправления соединительного патрубка 5 (фиг. 2) под действием избыточного давления в обсадной колонне 3 и с его последующим механическим расширением в сложных скважинных условиях. На волочильном стане прокатывают втулку 2 с присоединенным к ней соединительным патрубком 5 через обжимные ролики (не показано) до прижатия соединительного патрубка 5 к наружной поверхности обсадной трубы 2 (фиг. 1 и 3). Сверху к втулке 2 (фиг. 1) прикрепляют муфту 9, например, свинчиванием, сваркой и т.п. способами, с жесткой фиксацией, оборудованную устройством (не показано) для взаимодействия с геофизическими приборами и для азимутального ориентирования готового окна 8 втулки 2, например, гироскопом, телесистемой, ориентатором и т.п. устройствами. В предлагаемом устройстве муфта 9 снабжена магнитной меткой 10, для ориентирования окна 8 втулки 2 в составе обсадной колонны 3 в заданном направлении по азимуту. Упор 11 может располагаться в любом месте обсадной колонны 3 и быть одним для ориентирования всех клиньев-отклонителей 12 (фиг. 2 и 4), чтобы не мешать эксплуатировать основной ствол 4 скважины, или крепиться сразу ниже окна 8 (фиг. 1), может выполняться внутри втулки 2 или внутри муфты 13 (переводника), который крепится к втулке 2 снизу. Конструкция упора 11 может быть самой различной, например, в виде шпонки, в виде выступа, в виде штифтов, установленных внутри втулки 2, или специального переводника 13, или стандартной муфты 13 обсадной колонны 3 (см. пат. RU №2279522). Также упор может выполняться в виде проточки в стенке втулки 2, специального переводника 13, или стандартной муфты 13 обсадной колонны 3 (см. пат. RU №2239041, RU №2147665). Кроме этого, упор 11 может выполняться в нижней части обсадной колонны 3 и иметь самые различные конструкции (см. пат. RU №2197593), поэтому авторы не претендуют на конструкцию упора 11 и место его расположения в обсадной колонне 3 по глубине. На способы изготовления втулок 2 с соединительными патрубками 5 авторы не претендуют.
[78]Технические соединительные и уплотнительные элементы, не влияющие на работоспособность устройства, для упрощения чертежей и описания на фигурах 1-4 не показаны или показаны условно.
[79]Способ строительства многозабойной скважины с устройством для крепления дополнительного ствола реализуется в следующей последовательности.
[80]Способ строительства многозабойной скважины включает бурение основного ствола 4 (фиг. 1), спуск обсадной колонны 3 основного ствола 4 скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола 1 (фиг. 4), содержащего втулку 2 с соединительным патрубком 5, вжатым во втулку 2 (фиг. 1 и 3), цементирование обсадной колонны 3 (фиг. 2), вывод наружу соединительного патрубка 5 в интервале установки 7, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола 1 (фиг. 4) с его креплением (не показано). При этом перед спуском обсадной колонны 3 (фиг. 1) в интервале установки 7 втулки 2 производят расширение основного ствола 4 стандартными расширителями (не показано) до диаметра, достаточного для обеспечения отклонения соединительного патрубка 5 (фиг. 2) втулки 2 на необходимый угол а. Во время спуска в состав обсадной колонны 3 (фиг. 1), для размещения в интервале установки 7 включают втулку 2 с заглушенным на конце 6 соединительным патрубком 5, ниже которого размещают упор 11 для установки и ориентации соответствующего клина-отклонителя 12 (фиг. 2 и 4). Ориентируют втулку 2 (фиг. 1) с соединительным патрубком 5 по азимуту готового вырезанного окна 9 во втулке 2 стандартными геофизическими приборами, например, гироскопом, телесистемой, ориентатором и т.п. устройствами, которые взаимодействуют с устройствами, установленными в верхней муфте 8 для азимутального ориентирования. В предлагаемом устройстве муфта 8 снабжена магнитной меткой 10 для ориентирования окна 9 втулки 2 в составе обсадной колонны 3 в заданном направлении по азимуту стандартной телесистемой (не показано). Затем осуществляют привязку обсадной колонны 3 по глубине, чтобы втулка 2 находилась в интервале установки 7, расширенных участках основного ствола 4 скважины. Вывод наружу и выправление до механического расширения соединительного патрубка 5 (фиг. 2) производят избыточным давлением в обсадной колонне 3 после цементирования до отверждения цементного раствора 14. Например, в момент посадки продавочной пробки в седло башмака (не показано) создают давление внутри обсадной колонны 3, достаточное для полного выправления соединительного патрубка 5, закрывающего окно 8 во втулке 2. Соединительный патрубок 5, выправляясь, отодвигают обсадную колонну 3 в расширенные участки 7 основного ствола 4, тем самым полностью используя небольшое расширение 7 основного ствола 4 для своего полного выправления. Закрывают кран на поверхности (не показано) и оставляют обсадную колонну 3 под давлением на время ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). После чего в обсадную колонну 3 (фиг. 2) до полного застывания цемента спускают клин-отклонитель 12 до взаимодействия с соответствующим упором 11 с ориентацией относительно соединительного патрубка 5 для последующего его механического расширения, например, развальцевателем 15 или дорном и т.п. инструментами (не показаны).
[81]При включении в состав обсадной колонны 3 нескольких одинаковых втулок 2 с разнонаправленными по периметру и заглушенными на концах 6 соединительными патрубками 5 спуск клиньев-отклонителей 12 производят последовательно снизу вверх или сверху вниз до взаимодействия с соответствующими упорами 11 для механического расширения соответствующих соединительных патрубков 5, разбуривания заглушенных концов 6 и бурения соответствующих дополнительных стволов 1 с их креплением соответствующими хвостовиками (не показано). Извлекаемый клин-отклонитель 12 могут спускать, например, в компоновке с фрезой 16 и развальцевателем 15 и устанавливать его на упор 11 нижней муфты 13 втулки 2.
[82]Производят механическое расширение - развальцовывание соединительного патрубка 5 (фиг. 2) с плотной прикаткой его к еще пластичному цементному раствору 14. При подходе к нижнему заглушенному концу 6 соединительного патрубка 5 производят разбуривание небольшой порции цемента 14, попавшего в соединительный патрубок 5 в процессе его прокачивания. Разбуривание заглушенного конца 6 производят фрезами 16, райберами, долотами и т.п. инструментами для резки металла (не показано). После чего происходит полное застывание цементного раствора 14, который не оказывает сдавливающего воздействия на втулку 2 и соединительный патрубок 5. Для сокращения числа спуско-подъемных операций и центрирования режущего инструмента - фрезы 16 - возможно соединение клина-отклонителя 12 с фрезой 16 и развальцевателем 15 и проведение описанных выше работ по установке клина-отклонителя 12, механического расширения соединительного патрубка 5 и разбуривания его заглушенного конца 6 за одну спуско-подъемную операцию.
[83]Наличие герметизирующего элемента 17, расположенного на поверхности соединительного патрубка 5, дополнительно герметизирует заколонное пространство между соединительным патрубком 5 и стенками дополнительного ствола 1, препятствуя заколонному перетоку жидкости в зоне окна 8 и вдоль хвостовика (не показано).
[84]Бурение дополнительного ствола 1 (фиг. 4 - не показано) производят стандартными инструментами по известной технологии. Крепление дополнительного ствола 1 производят колонной обсадных труб (хвостовиком), колонной профильных труб или обсадных труб с готовыми отверстиями (фильтром), которые прикрепляют к соединительному патрубку 5 при помощи подвески из профильной трубы или других известных устройств, позволяющих создать герметичное соединение обсадных труб с минимальным уменьшением внутреннего диаметра дополнительного ствола 1 (см. пат. RU №2079633 или пат. RU №2365728). Извлекают клин-отклонитель 12 из скважины и спускают устройство или устройства (не показано) для эксплуатации МЗС по любой из известных технологий.
[85]На способы ориентации и привязки втулки 2 в интервале установки 7, механического расширения соединительного патрубка 5, разбуривания заглушенного конца 6 соединительного патрубка 5, бурения дополнительного ствола 1 и способы эксплуатации МЗС авторы не претендуют.
[86]В случае необходимости проведения ремонтных работ в основном стволе 4 МЗС устанавливают клин-отклонитель 12 на упор 11 нижней муфты 13 втулки 2, в дополнительный ствол 1 спускают и устанавливают пакер-отсекатель (не показано), извлекают клин-отклонитель 12 и проводят необходимые работы. Пакер-отсекатель может быть установлен в дополнительном стволе 1 и без установки клина-отклонителя 12, а при помощи направляющего устройства - башмака (см. пат. RU №2483187) или других аналогичных устройств. Ремонтные работы в дополнительном стволе 1 могут производиться с использованием клина-отклонителя 12 или направляющего устройства.
[87]Предлагаемый способ строительства МЗС и устройство для ее крепления обеспечивают упрощение строительства МЗС и, как следствие, снижение временных, трудовых и материальных затрат за счет сокращения числа спуско-подъемных операций в процессе их крепления, объединения операций по цементированию основного ствола сразу после спуска обсадной колонны труб и одновременного выправления соединительного патрубка, совмещения операций по разбуриванию заглушенного конца соединительного патрубка с его механическим расширением (развальцовыванием) до отверждения цементного раствора, сокращения аварийности и тем самым сокращения сроков и стоимости строительства МЗС. Кроме этого, сохранение проходного сечения основного ствола и увеличение проходного диаметра дополнительного ствола с созданием надежного герметичного соединения между собой обсадных колонн стволов МЗС и повышение надежности соединения стволов с породой в зоне окна позволит расширить технологические возможности при эксплуатации скважин за счет применения технологии и оборудования одновременно-раздельной эксплуатации нескольких продуктивных горизонтов и повысить добывные возможности скважины.
