патент
№ RU 2695911
МПК E21B7/08

Способ строительства многоствольной скважины и направляющее устройство для установки обсадной колонны в её дополнительном стволе

Авторы:
Мухаметшин Алмаз Адгамович Ахмадишин Фарит Фоатович Насыров Азат Леонардович
Все (9)
Номер заявки
2018135817
Дата подачи заявки
09.10.2018
Опубликовано
29.07.2019
Страна
RU
Дата приоритета
14.07.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
3
Реферат

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для забуривания и крепления дополнительных стволов многоствольной скважины из ранее пробуренных обсаженных скважин. Способ строительства многоствольной скважины включает вскрытие окна в обсадной колонне первичного ствола скважины и бурение нового дополнительного ствола до проектной глубины с использованием извлекаемого клина-отклонителя, спуск хвостовика с обсадными трубами на устье нового дополнительного ствола скважины с последующей герметизацией дополнительного ствола скважины, обработку верхней части хвостовика для получения доступа в нижнюю часть первичного ствола, извлечение клина-отклонителя, причем внутренний диаметр обсадной колонны первичного ствола до спуска клина-отклонителя в зоне расположения окна и выше расширяют, клин-отклонитель с якорем извлекают до спуска хвостовика, который изготавливают в виде продольно-гофрированной трубы с увеличенным периметром в зоне расширения внутреннего диаметра обсадной колонны первичного ствола. Хвостовик, спускаемый на колонне труб, размещают в дополнительном стволе при помощи прикрепленного снизу направляющего башмака. Выправление гофрированных участков хвостовика осуществляют избыточным давлением с фиксацией развальцовыванием в дополнительном стволе. Обработку верхней части хвостовика осуществляют в два этапа, на первом из которых производят вырезание направляющего окна в хвостовике для создания сообщения с первичным стволом, на втором - развальцовку верхней части хвостовика до прижатия его к расширению заподлицо к стенкам первичного ствола. Направляющий башмак вставлен в нижнюю часть хвостовика с возможностью герметичного продольного перемещения. Хвостовик перед спуском оснащают изнутри с возможностью совместного вращения полой технологической колонной, сообщенной боковыми каналами с герметичной полостью хвостовика и соединенной снизу с направляющим башмаком, а сверху - с колонной труб. Ниже боковых каналов в технологической колонне размещают седло под бросовый с устья элемент, после сброса которого в скважину осуществляют выправление гофрированных участков хвостовика избыточным давлением с последующим отсоединением и извлечением направляющего башмака на поверхность. Обеспечивается повышение надежности способа и устройства, повышение производительности скважины и упрощение процесса изоляции зон осложнений, сокращение аварийности и сроков строительства многоствольных скважин. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения

1. Способ строительства многоствольной скважины, включающий вскрытие окна в обсадной колонне первичного ствола скважины и бурение нового дополнительного ствола до проектной глубины с использованием извлекаемого клина-отклонителя, спуск хвостовика с обсадными трубами на устье нового дополнительного ствола скважины с последующей герметизацией дополнительного ствола скважины, обработку верхней части хвостовика для получения доступа в нижнюю часть первичного ствола, извлечение клина-отклонителя, причем внутренний диаметр обсадной колонны первичного ствола до спуска клина-отклонителя в зоне расположения окна и выше расширяют, клин-отклонитель с якорем извлекают до спуска хвостовика, который изготавливают в виде продольно-гофрированной трубы с увеличенным периметром в зоне расширения внутреннего диаметра обсадной колонны первичного ствола, хвостовик, спускаемый на колонне труб, размещают в дополнительном стволе при помощи прикрепленного снизу направляющего устройства, выправление гофрированных участков хвостовика осуществляют избыточным давлением с фиксацией развальцовыванием в дополнительном стволе, обработку верхней части хвостовика осуществляют в два этапа, на первом из которых производят вырезание направляющего окна в хвостовике для создания сообщения с первичным стволом, на втором - развальцовку верхней части хвостовика до прижатия его к расширению заподлицо к стенкам первичного ствола, отличающийся тем, что направляющий башмак вставлен в нижнюю часть хвостовика с возможностью герметичного продольного перемещения, хвостовик перед спуском оснащают изнутри с возможностью совместного вращения полой технологической колонной, сообщенной боковыми каналами с герметичной полостью хвостовика и соединенной снизу с направляющим башмаком, а сверху - с колонной труб, при этом ниже боковых каналов в технологической колонне размещают седло под бросовый с устья элемент, после сброса которого в скважину осуществляют выправление гофрированных участков хвостовика избыточным давлением с последующим отсоединением и извлечением направляющего башмака на поверхность.
2. Направляющее устройство для установки обсадной колонны в дополнительном стволе скважины, включающее направляющий башмак с цилиндрической частью и направляющей частью, оснащенной косым срезом, боковое отверстие с соплом для прохода жидкости со стороны среза, расположенные выше косого среза седло и боковые каналы, отличающееся тем, что цилиндрическая часть башмака герметично вставлена в нижнюю часть продольно-гофрированного хвостовика с возможностью продольного перемещения и жестко соединена внутри хвостовика с технологической колонной, направляющая часть оснащена продольным отверстием меньшего диаметра, чем диаметр бокового отверстия, седло расположено в нижней части технологической колонны под боковыми каналами, при этом технологическая колонна сверху снабжена переводником, соединенным герметично с верхней частью хвостовика с возможностью отсоединения после расширения, переводник снизу оснащен выступами, выполненными с возможностью взаимодействия для совместного вращения с продольно-гофрированной трубой хвостовика.

Описание

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для забуривания и крепления дополнительных стволов многоствольной скважины из ранее пробуренных обсаженных скважин.

Известны способ обеспечения связи стволов бокового ответвления (дополнительного ствола) с обсаженным основным стволом скважины и устройство для его осуществления (пат. RU №2239041, МПК Е21В 7/08, 47/12 опубл. в бюл. №30 от 27.10.2004). Способ включает установку извлекаемого шаблона для бокового ответвления в основном стволе напротив окна, причем шаблон оборудован средством направления соединителя в боковой ствол и соединения их между собой элементами зацепления «гребень - канавка», а соединителя с хвостовиком - «конус - конус», при необходимости эти соединения могут комплектоваться уплотнителями для создания герметичного соединения обсадных колонн.

Устройство для обеспечения связи стволов боковых ответвлений, имеющих установленные хвостовики, с обсаженным основным стволом скважины в подземном пласте, имеющим по меньшей мере одно окно, через которое проходит ствол бокового ответвления, при этом устройство содержит шаблон для бокового ответвления, приспособленный для позиционирования и ориентирования внутри обсадной колонны основного ствола скважины с целью совмещения с окном и стволом бокового ответвления, причем шаблон имеет направляющее средство и первое средство взаимной блокировки и соединитель для бокового ответвления, приспособленный для вхождения во взаимодействие с направляющим средством и перемещения в продольном направлении относительно шаблона в положение соединения, в котором часть соединителя для бокового ответвления размещается внутри ствола бокового ответвления, причем соединитель включает второе средство взаимной блокировки для сопряжения с первым средством взаимной блокировки для образования узла, обеспечивающего связь с боковым ответвлением, создающего путь потока продукции, при этом первое средство взаимной блокировки шаблона и второе средство взаимной блокировки соединителя выполнены и расположены по существу соответственно продольно вдоль тела шаблона для бокового ответвления и продольно вдоль тела соединителя для бокового ответвления.

Недостатками данных способа и устройства являются:

- сложность конструкции оборудования, требующей предварительной сборки и разборки на устье скважины для проверки собираемости и, как следствие, высококвалифицированный обслуживающий персонал и высокий уровень культуры производства, что ведет к удорожанию работ;

- значительное уменьшение внутренних диаметров основного и дополнительного стволов после установки шаблона и соединителя, что ограничивает применение способа и устройства в скважинах малого диаметра;

- невозможность применения в существующих скважинах, так как в эксплуатационных колоннах нет прорезей для установки и позиционирования шаблона;

- сложность применения и высокая стоимость используемых конструктивных элементов, что приводит к высоким материальным затратам;

- необходимость изолирования всех зон осложнений перед спуском хвостовика в дополнительный ствол, так как недохождение хвостовика до забоя приведет к аварийной ситуации с невозможностью создания герметичного соединения стволов, ликвидация которой увеличит сроки и стоимость строительства многоствольной скважины;

- при необходимости углубления дополнительного ствола требуется дополнительный спуск инструмента для разбуривания башмака хвостовика. Дальнейшее бурение будет осуществляться долотом меньшего диаметра, что уменьшит добывные возможности скважины и увеличит ее стоимость.

Известен способ строительства многозабойных скважин (пат. RU №2279522, МПК Е21В 7/08, опубл. в бюл. №19 от 10.07.2006), включающий вырезание окна в обсадной колонне первичного ствола скважины и бурение нового дополнительного ствола до проектной глубины с использованием клина-отклонителя, оборудованного шлицами в нижней части и посадочной площадкой, который опирается на извлекаемый посадочный узел со шлицами, опирающейся на шлицы обсадной колонны первичного ствола скважины. После бурения дополнительного ствола клин-отклонитель извлекают из скважины и спускают хвостовик с обсадными трубами и узлом для герметизации устья при помощи вспомогательного клина. Хвостовик цементируют, а вспомогательный патрубок с манжетами в верхней части разбуривают долотом. По окончании освоения нового дополнительного ствола производят извлечение посадочного узла со вспомогательным клином.

Верхняя часть хвостовика обрабатывается устройством, включающим режущий инструмент (долото), спускаемый на колонне труб и выполненный с возможностью вращения.

Недостатками данного способа являются:

- невозможность применения в ранее построенных скважинах, так как в них отсутствует оборудование низа обсадной колонны основного ствола шлицами для посадки на них извлекаемого посадочного узла с посадочной обсадной трубой, на верхнем конце муфты которой устанавливается вспомогательный клин;

- увеличение количества дополнительных операций по установке и снятию извлекаемого оборудования, закачке вязкопластичной жидкости, разбуриванию вспомогательного патрубка с манжетами долотом, промывке основного ствола от вязкопластичной жидкости;

- значительное уменьшение диаметра хвостовика в зоне окна, так как размещенный на его поверхности клин для закрепления неустойчивых пород в зоне окна увеличивает диаметр конструкции и ее жесткость, что приведет к проблемам при прохождении хвостовика через окно и прокачивании тампонажной смеси в кольцевое пространство между породой и стенкой хвостовика, так как зазор между хвостовиком и стенками окна может уменьшиться до технологически недопустимого значения;

- невозможность создания герметичного соединения обсадных колонн основного и дополнительного стволов из-за большой разности диаметра окна и диаметра хвостовика и конструкции хвостовика в зоне окна, состоящей из нескольких трубных деталей, размещенных одна в другой (вспомогательный патрубок с манжетами и клин для разобщения неустойчивых пород), и применения цемента для герметизации зазора между обсадными колоннами в зоне окна;

- повышение процента аварийности при проведении работ при спуске и креплении хвостовика и разбуривании его верхней части, так как малейшая неточность установки хвостовика относительно окна приведет к заходу клина, предназначенного для закрепления неустойчивых пород в зоне окна, в основной ствол скважины и соответственно к необходимости разбуривания дополнительного металла, поломкам долота и дополнительным спуско-подъемным операциям, увеличению времени и материальных затрат при строительстве многоствольных и многозабойных скважин;

- снижение добывных возможностей скважины и ее рентабельности вследствие того, что крепление обсадной колонны дополнительного ствола осуществляется цементом, а это ведет к уменьшению диаметра дополнительного ствола в продуктивном пласте и загрязнению (кольматации) его цементом;

- сложность применения и высокая стоимость используемых конструктивных элементов, что приводит к высоким материальным затратам;

- необходимость изолирования всех зон осложнений перед спуском хвостовика в дополнительный ствол, так как недохождение хвостовика до забоя приведет к аварийной ситуации с необходимостью извлечения хвостовика из скважины и проведения дополнительных работ, что приведет к увеличению сроков строительства многозабойной или многоствольной скважины и ее стоимости;

- при необходимости углубления дополнительного ствола требуется дополнительный спуск инструмента для разбуривания башмака хвостовика. Дальнейшее бурение будет осуществляться долотом меньшего диаметра, что уменьшит добывные возможности скважины и увеличит ее стоимость.

Наиболее близким является способ строительства дополнительного ствола многоствольной скважины и устройство для его осуществления (пат.RU №2636608, МПК Е21В 7/08, 43/10, 33/10, опубл. в бюл. №33 от 24.11.2017), включающий вскрытие окна в обсадной колонне первичного ствола скважины и бурение нового дополнительного ствола до проектной глубины с использованием извлекаемого клина-отклонителя, спуск хвостовика с обсадными трубами на устье нового дополнительного ствола скважины с последующей герметизацией дополнительного ствола скважины, обработку верхней части хвостовика для получения доступа в нижнюю часть первичного ствола и извлечение клина-отклонителя. При этом внутренний диаметр обсадной колонны первичного ствола до спуска клина-отклонителя в зоне расположения окна и выше расширяют, а клин-отклонитель с якорем извлекают до спуска хвостовика, который оснащают в районе окна продольно-гофрированной подвеской или изготавливают в виде продольно-гофрированной трубы с увеличенным периметром в зоне расширения внутреннего диаметра первичной обсадной колонны. Хвостовик размещают в дополнительном стволе при помощи прикрепленного снизу направляющего башмака, при этом выправление гофрированных участков хвостовика осуществляют избыточным давлением с фиксацией развальцовыванием в дополнительном стволе. Обработку верхней части хвостовика осуществляют в два этапа, на первом из которых производят вырезание направляющего окна в хвостовике для создания сообщения с первичным стволом, на втором - развальцовку верхней части хвостовика до прижатия его к расширению заподлицо к стенкам первичного ствола.

Недостатками данного способа являются:

- увеличение числа спуско-подъемных операций при креплении скважины, так как недохождение хвостовика до забоя приводит к аварийной ситуации с необходимостью извлечения хвостовика из скважины и проведения дополнительных изоляционных работ. Все это ведет к увеличению сроков строительства многоствольной скважины и ее стоимости. Увеличение числа аварийных ситуаций с недохождением хвостовика до забоя связано с тем, что большинство дополнительных стволов из существующих скважин строятся на старых, давно эксплуатируемых месторождениях с горизонтальным участком в продуктивном пласте. При бурении в этих пластах встречаются осложнения в виде осыпей, обвалов верхней стенки скважины и зон полного (катастрофического) поглощения промывочной жидкости, которые могут проявляться на любом этапе строительства дополнительного ствола, в том числе при спуске и креплении хвостовика. На изоляцию их методами намыва различных наполнителей и цементных заливок расходуется большое количество материалов и времени, в большинстве случаев без положительного результата. Особенно трудно преодолимыми эти осложнения становятся на участках набора угла и бурения горизонтальной части дополнительных стволов вследствие особенности работы забойного двигателя с углом перекоса и малым диаметром таких стволов (Изоляция зон поглощений бурового раствора в боковых стволах с применением профильного перекрывателя / К.В. Мелинг, Ф.Ф. Ахмадишин, А.Л. Насыров, Д.В. Максимов, В.К. Мелинг // Нефтяное хозяйство. - 2009. - №11. - С. 107-109; Изоляция кыновских аргиллитов профильным перекрывателем ПБИ-144/130 / Ф.Ф. Ахмадишин, К.В. Мелинг, А.А. Мухаметшин, А.Л. Насыров, С.Н. Андронов // Нефтяное хозяйство. - 2010. - №7. - С. 16-17.);

- неизвлекаемый направляющий башмак хвостовика, не позволяющий устанавливать поэтапно элементы хвостовика, с проходом через установленный хвостовик из продольно-гофрированных труб, например, когда необходимо изолировать зону осложнения, встретившуюся в процессе бурения или крепления дополнительного ствола, а затем продолжить бурение долотом того же диаметра;

- при необходимости углубления дополнительного ствола требуется дополнительный спуск инструмента для разбуривания направляющего башмака хвостовика, что увеличит сроки строительства многоствольной скважины и ее стоимость.

Известен башмак с направляющим устройством (патент ПМ RU №89164, МПК Е21В 29/10, опубл. в бюл. №33 от 27.11.2009), присоединенный на резьбе к хвостовику из профильных труб, содержащий центральный канал, гидравлически связанный с полостью упомянутого хвостовика. При использовании самоориентирующегося направляющего устройства узел крепления выполнен в виде подвески, а в центральном канале башмака профрезерована радиальная проточка, образующая полку с двумя пазами по радиусу, в которые своими выступами вставлена упомянутая подвеска для крепления самоориентирующегося направляющего устройства. В пазы вставлены вкладыши, фиксирующие подвеску от осевого вращения, а сами вкладыши от продольных перемещений зафиксированы прижимной гайкой.

Недостатками известного башмака являются:

- наличие сложно изготавливаемых и дорогостоящих шлицевых и сопрягаемых сферических поверхностей, сложность их герметизации и, как следствие, высокая стоимость устройства;

- сложность конструкции самого башмака и захватного устройства развальцевателя для его извлечения и, как следствие, высокие материальные затраты на изготовление устройства;

- невозможность закрытия промывочного канала башмака с упором на забой, так как при изоляции зоны осложнения в виде осыпания породы забой рыхлый или отсутствует в зоне провала и катастрофического поглощения промывочной жидкости;

- сложность соединения конструктивного башмака с самоориентирующимся устройством, так как в конструкции самоориентирующегося устройства установлен гидродвигатель, работающий при большом расходе жидкости, что не осуществимо из-за конструктивно малого размера промывочного канала подвески.

Известен гидравлический скважинный отклоняющий узел (патент RU №2318112, МПК Е21В 23/00, опубл. в бюл. №06 от 27.02.2008), включающий корпус с центральным проходным каналом, сферической выборкой снизу и внутренней проточкой в средней части, в которую герметично вставлен с возможностью осевого перемещения вниз подпружиненный вверх поршень со штоком, оснащенный центральным проходным каналом. Отклоняющая головка с полусферой вверху герметично взаимодействует с возможностью поворота и отклонения с нижней частью сферической выборки корпуса и при этом подпружинена от корпуса. В корпусе между отклоняющей головкой и штоком установлен эксцентричный полый упор, взаимодействующий сверху с нижним торцом штока. Эксцентричный полый упор оснащен снизу снаружи полусферой и сегментом с нижнего торца, причем полусфера эксцентричного полого упора взаимодействует с верхней частью сферической выборки корпуса, а сегмент взаимодействует с верхней плоскостью полусферы отклоняющей головки с возможностью ее отклонения в противоположную сторону от сегмента при перемещении штока с поршнем вниз.

Недостатками данного устройства являются:

- наличие сложно изготавливаемых и дорогостоящих сопрягаемых сферических поверхностей, сложность их герметизации и, как следствие, высокая стоимость устройства;

- возможность несанкционированного выправления продольно-гофрированной подвески или хвостовика из продольно-гофрированных труб в основном стволе вследствие необходимости поддерживания большого расхода жидкости для отклонения отклоняющей головки на определенный угол от оси устройства при вхождении его в окно дополнительного ствола;

- невозможность определения момента попадания в окно дополнительного ствола, так как отсутствует фиксатор отклоняющей головки и она свободно вращается по оси устройства;

- невозможность отсоединения устройства от продольно-гофрированной перемычки и извлечения его из скважины из-за конструктивного отсутствия узла захвата;

- другое функциональное назначение устройства - отклонение гибкой трубы при проведении работ в многоствольных скважинах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство направляющее для ввода хвостовика в боковой ствол (патент RU №2483187, МПК Е21В 23/03, опубл. в бюл. №15 от 27.05.2011), включающее цилиндрическую часть и направляющую часть с косым срезом, боковое отверстие с соплом для прохода жидкости со стороны среза и выдвижной радиальный шток, расположенный в цилиндрической части со стороны бокового отверстия. При этом цилиндрическая часть выполнена сборной, состоящей из верхнего и нижнего блоков, соединенных между собой выше выдвижного штока шарнирным соединением с каналом с проходным сечением, большим, чем сечение сопла бокового отверстия, причем в цилиндрической части выше шарнирного соединения, позволяющего ограниченно отклонять нижний блок относительно верхнего в противоположную от штока сторону, выполнены радиальные отверстия, герметично перекрытые изнутри седлом бросового шарика, а между шарнирным соединением и седлом установлена пробка с боковым продольным проточным каналом, причем седло зафиксировано относительно верхнего блока в транспортном положении срезным элементом и выполнено с возможностью перемещения вниз до взаимодействия с пробкой, герметично перекрывающей проходной канал седла.

Недостатками устройства являются:

- невозможность извлечения из скважины, так как в его конструкции отсутствуют устройства для его отсоединения, захвата и извлечения из скважины;

- наличие сложно изготавливаемых и дорогостоящих сопрягаемых сферических поверхностей, сложность их герметизации и, как следствие, высокая стоимость устройства;

- невозможность прохождения зон осложнений в виде осыпей и обвалов породы с верхней стенки ствола скважины или шламовых пробок, так как отсутствует устройство для их разрушения и удаления из скважины, что приводит к дополнительным спуско-подъемным операциям;

- при необходимости углубления дополнительного ствола ниже установленного хвостовика требуется дополнительный спуск инструмента для разбуривания устройства, что увеличит сроки строительства многоствольной скважины и ее стоимость.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются:

- повышение надежности способа и устройства за счет исключения аварийных ситуаций, связанных с недохождением хвостовика до проектной глубины, благодаря использованию гидромониторных насадок (сопел);

- повышение производительности скважины (дебита) за счет сохранения диаметра дополнительного ствола после изоляции зон осложнений;

- упрощение процессов изоляции зон осложнений (крепи неустойчивых пород) и углубление дополнительного ствола долотом того же диаметра за счет использования в качестве обсадной колонны продольно-гофрированных труб с извлекаемым после установки башмаком;

- сокращение аварийности и сроков строительства многоствольных скважин и их стоимости.

Технические задачи решаются способом строительства многоствольной скважины, включающим вскрытие окна в обсадной колонне первичного ствола скважины и бурение нового дополнительного ствола до проектной глубины с использованием извлекаемого клина-отклонителя, спуск хвостовика с обсадными трубами на устье нового дополнительного ствола скважины с последующей герметизацией дополнительного ствола скважины, обработку верхней части хвостовика для получения доступа в нижнюю часть первичного ствола, извлечение клина-отклонителя, причем внутренний диаметр обсадной колонны первичного ствола до спуска клина-отклонителя в зоне расположения окна и выше расширяют, клин-отклонитель с якорем извлекают до спуска хвостовика, который изготавливают в виде продольно-гофрированной трубы с увеличенным периметром в зоне расширения внутреннего диаметра обсадной колонны первичного ствола, хвостовик, спускаемый на колонне труб, размещают в дополнительном стволе при помощи прикрепленного снизу направляющего устройства, выправление гофрированных участков хвостовика осуществляют избыточным давлением с фиксацией развальцовыванием в дополнительном стволе, обработку верхней части хвостовика осуществляют в два этапа, на первом из которых производят вырезание направляющего окна в хвостовике для создания сообщения с первичным стволом, на втором - развальцовку верхней части хвостовика до прижатия его к расширению заподлицо к стенкам первичного ствола.

Новым является то, что направляющий башмак вставлен в нижнюю часть хвостовика с возможностью герметичного продольного перемещения, хвостовик перед спуском оснащают изнутри с возможностью совместного вращения полой технологической колонной, сообщенной боковыми каналами с герметичной полостью хвостовика и соединенной снизу с направляющим башмаком, а сверху - с колонной труб, при этом ниже боковых каналов в технологической колонне размещают седло под бросовый с устья элемент, после сброса которого в скважину осуществляют выправление гофрированных участков хвостовика избыточным давлением с последующим отсоединением и извлечением направляющего башмака на поверхность.

Технические задачи также решаются направляющим устройством для установки обсадной колонны в дополнительном стволе скважины, включающим направляющий башмак с цилиндрической частью и направляющей частью, оснащенной косым срезом, боковое отверстие с соплом для прохода жидкости со стороны среза, расположенные выше косого среза седло и боковые каналы.

Новым является то, что цилиндрическая часть башмака герметично вставлена в нижнюю часть продольно-гофрированного хвостовика с возможностью продольного перемещения и жестко соединена внутри хвостовика с технологической колонной, направляющая часть оснащена продольным отверстием меньшего диаметра, чем диаметр бокового отверстия, седло расположено в нижней части технологической колонны под боковыми каналами, при этом технологическая колонна сверху снабжена переводником, соединенным герметично с верхней частью хвостовика с возможностью отсоединения после расширения, переводник снизу оснащен выступами, выполненными с возможностью взаимодействия для совместного вращения с продольно-гофрированной трубой хвостовика.

На фиг. 1 показан хвостовик из продольно-гофрированных труб с направляющим устройством в первичном стволе скважины.

На фиг. 2 показан хвостовик из продольно-гофрированных труб в дополнительном стволе.

На фиг. 3 показан разрез А-А фиг. 2.

На фиг. 4 показан хвостовик в скважине после расширения давлением жидкости и отсоединенное направляющее устройство.

Способ строительства многоствольной скважины 1 (фиг. 1) включает вскрытие окна 2 (фиг. 2) в обсадной колонне 3 (фиг. 1) первичного ствола 4 скважины 1 и бурение нового дополнительного ствола 5 (фиг. 2) до проектной глубины с использованием извлекаемого клина-отклонителя (например, см. патент РФ №2414580 и т.п. - на фиг. 1 и 2 не показан), спуск хвостовика 6 (фиг. 2) с обсадными трубами на устье нового дополнительного ствола 5 скважины 1 с последующей герметизацией дополнительного ствола 5 скважины 1, обработку верхней части хвостовика 6 (например, см. патент РФ №2636608 и т.п. - на фиг. 1 не показана) для получения доступа в нижнюю часть первичного ствола 4 и извлечение клина-отклонителя. Внутренний диаметр обсадной колонны 3 (фиг. 1) первичного ствола 4 до спуска клина-отклонителя в зоне расположения окна 2 (фиг. 2) и выше расширяют (например, фрезерованием - не показано). Клин-отклонитель с якорем извлекают до спуска хвостовика 6, который изготавливают в виде продольно-гофрированной трубы 7 с увеличенным периметром (например, см. патент РФ №2636608 и т.п. - на фиг. 1 и 2 не показаны) в зоне расширения внутреннего диаметра обсадной колонны 3 первичного ствола 4 (на фиг. 1 и 2 не показано). Хвостовик 6 (фиг. 2), спускаемый на колонне труб 8, размещают в дополнительном стволе 5 при помощи прикрепленного снизу направляющего устройства 9 (фиг. 1, 2 и 4). Выправление гофрированных участков (фиг. 1-4) хвостовика 6 осуществляют избыточным давлением с фиксацией развальцовыванием (например, см. патент РФ №2636608 и т.п. - на фиг. 4 не показано) в дополнительном стволе 5 (фиг. 4). Обработку верхней части хвостовика 6 осуществляют в два этапа, на первом из которых производят вырезание направляющего окна (на фиг. 4 не показано) в хвостовике 6 для создания сообщения с первичным стволом 4, на втором -развальцовку верхней части хвостовика 6 до прижатия его к расширению заподлицо к стенкам первичного ствола 4 (например, см. патент №2636608 - на фиг. 4 не показано).

Направляющее устройство 9 (фиг. 1) для установки хвостовика 6 в дополнительном стволе 5 (фиг. 2) скважины 1 включает в себя направляющий башмак 10 (фиг. 1) с цилиндрической частью 11 и направляющей частью 12, оснащенной косым срезом 13, боковое отверстие 14 с соплом 15 для прохода жидкости со стороны среза 13, расположенные выше косого среза 13 седло 16 и боковые каналы 17. Цилиндрическая часть 11 башмака 10 герметично вставлена в нижнюю часть хвостовика 6 из продольно-гофрированных труб 7 с возможностью продольного перемещения и жестко соединена внутри хвостовика 6 с технологической колонной 18. Направляющая часть 12 башмака 10 оснащена продольным отверстием 19 меньшего диаметра, чем диаметр бокового отверстия 14. Седло 16 расположено в нижней части технологической колонны 18 под боковыми каналами 17. Технологическая колонна 18 сверху снабжена переводником 20, соединенным герметично с верхней частью хвостовика 5 с возможностью отсоединения после расширения. Переводник 20 снизу оснащен выступами 21, выполненными с возможностью взаимодействия для совместного вращения с продольно-гофрированной трубой 7 хвостовика 6.

Технические соединительные и уплотнительные элементы, не влияющие на работоспособность устройства, для упрощения чертежей и описания на фигурах 1-4 не показаны или показаны условно.

Направляющее устройство работает следующим образом.

На устье скважины (на фиг. 1 не показано) собирают хвостовик 6 из продольно-гофрированных труб 7 с увеличенным периметром (например, см. патент РФ №2636608 и т.п. - на фиг. 1 и 2 не показаны). К нижней трубе присоединяют направляющий башмак 10 направляющего устройства 9, который герметично вставлен в нижнюю цилиндрическую часть первой снизу продольно-гофрированной трубы 7 хвостовика 6 с возможностью продольного перемещения. Направляющий башмак 10 жестко соединяют с первой трубой технологической колонны 18, располагая ее внутри продольно-гофрированной трубы 7 хвостовика 6. Затем присоединяют следующую продольно-гофрированную трубу 7 и соединяют их по профильной части, например, сваркой, пайкой и т.п. способами или резьбой по цилиндрическим концам (например, см. патент РФ №1367586 и т.п. - на фиг. 1 и 2 не показаны). Располагают в ней следующую трубу технологической колонны 18, которую соединяют резьбой. Таким образом собирают хвостовик 6 с направляющим устройством 9 расчетной длины, фиксируя сверху переводником 20, и спускают в скважину 1 на колонне труб 8.

Герметизация направляющего башмака 10 и переводника 20 с хвостовиком 6 может осуществляться герметизирующими элементами (не показаны). Закрепление переводника 20 в цилиндрической части верхней профильной трубы 7 может производиться усаживанием кольцом (см. патент РФ №2387799) или завальцовыванием (см. а.с №1782079) (на фиг. 1 и 2 не показано), или левой резьбой (фиг. 1) и т.п. способами.

Спустив хвостовик 6 (фиг. 1) в скважину 1 в интервал окна 2 (фиг. 2), колонну труб 8 (фиг. 1) соединяют на устье с ведущей трубой (на фиг. 1 не показана) и буровым насосом или цементировочным агрегатом (на фиг. 1 не показаны) и начинают прокачивать промывочную жидкость через колонну труб 8 и направляющее устройство 9 с расходом не более 25 м3/ч (7 л/с), при котором не происходит изменения геометрических размеров профильных труб хвостовика 6 - они не выправляются, а реактивная тяга струи жидкости достаточна для отклонения (на 2°-4°) направляющего башмака 10 в окно 2 (фиг. 2) обсадной колонны 3 для размещения хвостовика 6 в дополнительном стволе 5 скважины 1 (Стендовые испытания башмака для расширяемого хвостовика /А.Л. Насыров, М.А. Исмагилов, А.А. Мухаметшин // Сборник научных трудов ТатНИПИнефть. Выпуск 84. - М.: ЗАО «Издательство «НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО», 2016. - С. 136-140.). С целью предотвращения размыва бокового отверстия 14 абразивными частицами промывочной жидкости сопло 15 может быть изготовлено из износостойкого материала при большой длине дополнительного ствола 5 (более 150 м).

Отклонив направляющий башмак на расчетный угол (2°-4°), начинают проворачивать хвостовик 6 колонной труб 8 ротором на устье (на фиг. 2 не показано) скважины 1 и плавно спускать в скважину 1, при этом переводник 20 выступами 21 (фиг. 3) взаимодействует с продольно-гофрированной трубой 7 хвостовика 6 (фиг. 2 и 3) для совместного вращения. При попадании направляющего башмака 10 (фиг. 2) в окно 2 обсадной колонны 3 его направляющая часть 12 упирается в стенку дополнительного ствола 5, вследствие чего возрастает крутящий момент на роторе (измеряется моментомером на пульте бурильщика - не показан). Это является сигналом того, что хвостовик 6 вошел в дополнительный ствол 5. Останавливают насос и производят спуск хвостовика 6 до проектной глубины дополнительного ствола 5. В случае если хвостовик 6 прошел в обсадной колонне 3 интервал окна 2 свободно и на пульт бурильщика не поступило никакого сигнала, значит отклоняющий башмак 10 отклонялся в противоположную сторону от окна 2 и упирался в стенку обсадной колонны 3 в момент прохождения хвостовиком 6 интервала окна 2. В этом случае останавливают спуск, приподнимают колонну труб 8 с хвостовиком 6 на 5-6 м выше окна 2 и повторяют операцию. После гарантированного попадания хвостовика 6 в дополнительный ствол 5 при дальнейшем его движении по дополнительному стволу 5 могут встречаться зоны осложнений в виде осыпей, обвалов или шламовых пробок (на фиг. 2 не показаны), что фиксируется снижением веса колонны труб 8 на индикаторе веса на устье скважины (не показано). Включают буровой насос и плавным движением вниз с вращением струей жидкости из продольного отверстия 19 направляющей части 11 башмака 9 разрушают и удаляют осыпавшуюся породу или буровой шлам из зоны осложнений дополнительного ствола 5, а струя жидкости из бокового отверстия 14 подхватывает их и выносит на поверхность, что исключает аварийные ситуации, связанные с недохождением хвостовика до проектной глубины, сокращает количество спуско-подъемных операций в процессе крепления дополнительного ствола 5, позволяет упростить такие работы в скважине, сократить время и стоимость строительства многоствольных скважин 1. При этом продольное отверстие 19 так же, как и боковое отверстие 14, может быть защищено от размыва абразивными частицами промывочной жидкости соплом (не показано), аналогичным соплу 15. Затем в колонну труб 8 с устья (на фиг. 4 не показано) скважины 1 вводят бросовый элемент 22 (пробку 22 или шар - не показан) и потоком промывочной жидкости доводят ее через технологическую колонну 18 до седла 16. Продолжая закачку жидкости в колонну труб 8 осуществляют выправление гофрированных участков продольно-гофрированной трубы 7 (фиг. 3) хвостовика 6 (фиг. 2) избыточным давлением через боковые каналы 17. Натяжением колонны труб 8 (фиг. 4) проверяют закрепление хвостовика 6 (увеличение веса колонны труб 8 на индикаторе веса на пульте бурильщика - не показано).

Останавливают насос и вращением колонны труб 8 вправо отсоединяют переводник 20 от хвостовика 6 в случае их соединения по левой резьбе и извлекают направляющий башмак 10 на поверхность. При этом выправленные продольные гофры продольно-гофрированной трубы 7 (фиг. 3) хвостовика 6 не препятствуют вращению переводника 20 с выступами 21.

В случае соединения переводника 20 с хвостовиком 6 способом усаживания кольцом или завальцовыванием (на фиг. 1, 2 и 4 не показаны) его отсоединяют следующим способом. Убедившись в надежном закреплении хвостовика 5 созданием осевой нагрузки весом колонны труб 8 (фиг. 4), включают насос и создают давление жидкости, равное по величине давлению выправления гофрированных участков продольно-гофрированной трубы 7 хвостовика 6. Одновременно натяжением колонны труб 8 с необходимым усилием (определяют эмпирически для каждого размера диаметра продольно-гофрированных труб 7) расширяют усаженный участок хвостовика 6 и освобождают переводник 20 (на фиг. 4 не показано) (например, см. патент SU №1782079 и т.п.) с направляющим башмаком 10 и извлекают направляющее устройство 9 на поверхность. Спуском развальцевателей (не показаны) производят окончательную фиксацию хвостовика 6 в дополнительном стволе 5 скважины 1 (например, см. патент РФ №2636608 и т.п.- на фиг. 4 не показано). При необходимости углубления дополнительного ствола 5 (фиг. 2 и 4) дальнейшее его бурение ведут долотами того же диаметра, что и до установки хвостовика 6 из продольно-гофрированных труб 7 (Изоляция зон поглощений бурового раствора в боковых стволах с применением профильного перекрывателя / К.В. Мелинг, Ф.Ф. Ахмадишин, А.Л. Насыров, Д.В. Максимов, В.К. Мелинг // Нефтяное хозяйство. - 2009. - №11. - С. 107-109; Изоляция кыновских аргиллитов профильным перекрывателем ПБИ-144/130 / Ф.Ф. Ахмадишин, К.В. Мелинг, А.А. Мухаметшин, А.Л. Насыров, С.Н. Андронов // Нефтяное хозяйство. - 2010. - №7. - С. 16-17).

Способ строительства многоствольной скважины и направляющее устройство для установки обсадной колонны в ее дополнительном стволе обеспечивают повышение надежности способа и устройства за счет исключения аварийных ситуаций, связанных с недохождением хвостовика до проектной глубины, благодаря использованию гидромониторных насадок (сопел), что сокращает количество спуско-подъемных операций в процессе крепления дополнительных стволов, позволяет повысить производительность скважины (дебит) и упростить процессы изоляции зон осложнений (крепи неустойчивых пород), так как углубление дополнительных стволов осуществляется долотом того же диаметра, что и до изоляции зон осложнений за счет использования в качестве обсадной колонны (хвостовика) продольно-гофрированных труб с извлекаемым после установки башмаком, и, как следствие, сократить аварийность и сроки строительства многоствольных скважин и их стоимость.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты