Вопрос 33. Устройства для отклонения бурового инструмента при строительстве боковых стволов.

Для отклонения бурового инструмента и набора кривизны (зенитного угла необходимой величины в заданном направлении) используются специальные о т к л о н я ю щ и е у ст р о й с т в а. На практике применяют две основные разновидности отклоняющих устройств:

- отклоняющие устройства в виде наклонного металлического к л и н а, устанавливаемого и закрепляемого в стволе скважины якорем или другим способом,

- искривленные направляющие устройства в виде кривых переводников или перекоса резьбовых соединений в корпусе забойного двигателя.

Для набора кривизны с малыми и ультрамалыми радиусами используют системы, приводимые в действие шарнирно сочлененным двигателем.

Устройства типа отклоняющего клина могут быть подвесными или устанавливаемыми на искусственный забой, стационарными (не извлекаемые) или извлекаемые.

Стандартный подвесной о т к л о н и т е л ь (уибсток) представляет собой плоский или в виде желоба клин.. Отклонитель закрепляют на забое в эксплуатационной колонне с помощью трехплашечной системы, исключающей его проворачивание при фрезеровании труб и бурении нового ствола. Отклонитель в сборе спускают в скважину на бурильных трубах. При достижении забоя скважины отклонитель закрепляют в колонне, срезают болты, соединяющие отклоняющий клин со спускным узлом и поднимают его на поверхность. Устанавливают устройство на забое и ориентируют в заданном направлении геофизическими методами.

Для отклонения бокового ствола из скважины с вырезанным участком колонны используют также системы, включающие специальные забойные двигатели (турбобуры, электробуры, винтовые двигатели), оборудованные стабилизаторами и отклоняющими (кривыми) переводниками. Отклоняющий переводник устанавливается между шпинделем и рабочей секцией двигателя.

В настоящее время для зарезки и бурения ответвлённых наклонных и горизонтальных стволов используют в основном гидравлические винтовые двигатели ВЗД.

ВНИИБТ разработано несколько вариантов компоновок винтовых двигателей для горизонтального бурения (рис.16.2):

«жёсткая» с прямым или жёстким переводником между шпиндельной и двигательной секциями (рис. а);

с регулируемым на поверхности искривленным жёстким переводником (рис. б);

с корпусными шарнирами;

односекционного ВЗД с шарниром (с одной степенью свободы) между шпиндельной и двигательной секциями (рис. в);

односекционного ВЗД с шарниром между шпиндельной и двигательной секциями и шарниром (с двумя степенями свободы) между двигателем и бурильной колонной (рис. 2);

многосекционного ВЗД с шарнирами между секциями (рис. д).

Варьируя геометрическими параметрами рассмотренных компоновок, а также диаметром и расположением опорно-центрирующих элементов на корпусе двигателя, можем бурить горизонтальные и наклонно-направленные скважины по заданному радиусу от 10 до 100 метров и более.

 

Рис.16. 2. Схемы компоновок для горизонтального бурения.

 

Выход из ствола скважины о б с а ж е н н о г о к о л о н н о й осуществляют вырезанием ОКНА в колонне или УЧАСТКА (секции) колонны.

Бурение боковых ответвлений (наклонно-направленных БНС и горизонтальных БГС) из обсадных колонн имеет свои особенности:

ориентирование отклонителей производится в обсадной колонне, т.е. в магнитной среде;

дополнительный ствол зарезают в ограниченных интервалах вырезанного УЧАСТКА или ОКНА в колонне (следовательно, малыми радиусами кривизны);

используется оборудование, инструмент и система навигации малых диаметров;

отклонение стволов ведётся на значительных глубинах;

крепление новых стволов производится, как правило «хвостовиками».

Для решения технологических задач при бурении БНС и БГС необходимо следующее специальное оборудование:

вырезающие устройства;

отклоняющие устройства;

забойные навигационные системы;

устройства для ориентации отклонителей в вертикальном стволе малых диаметров с гироскопическими датчиками азимута.

Искусственный забой для выхода из колонны устанавливают с таким расчётом, чтобы вырезание ОКНА или УЧАСТКА производилось между муфтами обсадной колонны. Местонахождение муфт определяют с помощью локатора муфт или гидрорасширителями.

ОКНО в колонне вырезают с помощью системы райберов и клинового отклонителя, установленного в скважине на заданной глубине и ориентированного в проектном азимуте.

Современные технологии позволяют осуществить выход из колонны через вырезанное ОКНО за один рейс (одну операцию спуска и подъема).

Система для реализации такой технологии состоит из клинового отклонителя с якорем или пакером, нижнего и верхнего райберов, соединённых между собой гибким сочленением и специальной оконной (зарезной) фрезы. В компоновку входят толстостенные бурильные трубы (УБТ), ударный ясс и бурильный инструмент. Для ориентирования клина в заданном направлении в компоновку включен патрубок с ориентирующим шплинтом (ориентирующий патрубок) или навигационная система. Положение наклонной поверхности клина совмещённого с ориентирующим шплинтом определяют гороскопами (гороскопическими инклинометрами), а совмещение клина с навигационной системой производится потоком промывочной жидкости.

 

Вырезающее устройство состоит из цилиндрического корпуса, в котором размещена игла, связанная с поршнем, толкателем и возвратной пружиной. Для пропуска промывочной жидкости поршень снабжён двумя насадками. Под поршнем в пазах размещены три рычага с резцами.

В ы р е з а ю щ е е устройство работает следующим образом: инструмент спускают в скважину до интервала, в котором запроектировано удаление обсадной колонны. В бурильный инструмент буровым насосом подают промывочную жидкость, которая, проходя через кольцевой зазор между иглой и втулкой цилиндра и через насадки поршня, создаёт перепад давления, под действием которого поршень и толкатель перемещаются по цилиндру вниз, сжимает возвратную пружину и выдвигает рычаги с пазов патрона до соприкосновения со стенкой колонны. При вращении инструмента резцы прорезают стенку обсадной колонны и выдвигаются из пазов патрона до упора рычагов в ограничители. Игла, перемещаясь вниз, выходит из втулки, и поток промывочной жидкости будет проходить только через насадки. Давление в нагнетательной линии при этом снизится, что служит сигналом полного прорезания стенок обсадной колонны.

Для отвода металла перед режущими элементами имеется канавки.

После выреза секции труб интервал промывают для удаления металлической стружки.