RU213913U1

RU213913U1 - Device for orienting whipstock in a well

Info

Publication number: RU213913U1
Application number: RU2022113956U
Authority: RU
Inventors: Андрей Анатольевич Торсунов; Тимур Ильдусович Сахаутдинов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сервисная компания "Буровое оборудование"
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2022-10-04

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для изменения направления бурения, например, для забуривания боковых стволов из скважин. Устройство содержит корпус 1, в котором установлен с возможностью продольного перемещения и поворота шток 2, на боковой поверхности которого выполнен продольный паз 3 для шарика 4. Паз 3 имеет возможность сообщения с камерой для шарика 4, образованной кольцевой канавкой 5 на боковой поверхности штока 2 и внутренней боковой поверхностью корпуса 1. Осевой канал подачи рабочей жидкости выполнен в виде полости 6 в штоке 2, которая соединена каналом 7 с полостью 8 корпуса 1, канал 9 в стенке корпуса 2 сообщает полость 6 штока 3 с затрубным пространством скважины. Узел перекрытия канала 7 выполнен в виде поршня 10, установленного на штоке 3 и подпружиненного пружиной 11 относительно штока 2. Повышается точность настройки, удобство эксплуатации и надежность работы за счет надежной, точной настройки относительного углового положения штока и корпуса, определяющего заданное положение клина-отклонителя, и получения надежного сигнала об установке клина-отклонителя под заданным углом наклона к апсидальной плоскости ствола скважины. 2 ил.

The utility model relates to devices for drilling oil and gas wells, namely, devices for changing the direction of drilling, for example, for drilling sidetracks from wells. The device comprises a housing 1, in which a rod 2 is installed with the possibility of longitudinal movement and rotation, on the side surface of which a longitudinal groove 3 for the ball 4 is made. the inner side surface of the housing 1. The axial channel for supplying the working fluid is made in the form of a cavity 6 in the rod 2, which is connected by a channel 7 to the cavity 8 of the housing 1, the channel 9 in the wall of the housing 2 communicates the cavity 6 of the rod 3 with the annulus of the well. The channel blocking unit 7 is made in the form of a piston 10 mounted on a rod 3 and spring-loaded by a spring 11 relative to the rod 2. The accuracy of adjustment, ease of use and reliability of operation are increased due to reliable, accurate adjustment of the relative angular position of the rod and the housing, which determines the predetermined position of the wedge-deflector , and obtaining a reliable signal about the installation of the whipstock at a given angle of inclination to the apsidal plane of the wellbore. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для изменения направления бурения, например для забуривания боковых стволов из скважин.The utility model relates to devices for drilling oil and gas wells, namely, devices for changing the direction of drilling, for example, for drilling sidetracks from wells.

Известен ориентатор-сигнализатор (патент RU №2189428 С2, МПК Е21В 7/06 (2000.01), опубл. 2002), содержащий корпус, имеющий две противоположно направленные винтовые поверхности и опорный бурт, подвижный вал с осевым каналом, радиальными отверстиями и перемычкой, подвижную прижимную втулку, пазы для размещения шарика и шарик, расположенный между корпусом и валом с возможностью взаимодействия с винтовыми поверхностями. Ориентатор-сигнализатор снабжен подвижной втулкой, установленной на валу в месте размещения перемычки, радиальных отверстий и подпружиненной относительно вала в направлении прижимной втулки, в подвижной втулке выполнена расточка для гидравлического соединения полостей над и под перемычкой, пазы для размещения шарика выполнены на верхнем торце подвижной втулки, последний снабжен упорным выступом.Known orientator signaling device (patent RU No. 2189428 C2, IPC E21V 7/06 (2000.01), publ. 2002), containing a housing having two oppositely directed helical surfaces and a support shoulder, a movable shaft with an axial channel, radial holes and a jumper, a movable clamping sleeve, grooves for accommodating the ball and a ball located between the housing and the shaft with the possibility of interacting with the screw surfaces. The signaling orientator is equipped with a movable sleeve mounted on the shaft at the location of the jumper, radial holes and spring-loaded relative to the shaft in the direction of the clamping sleeve, a bore is made in the movable sleeve for hydraulic connection of the cavities above and below the jumper, grooves for placing the ball are made on the upper end of the movable sleeve , the latter is provided with a thrust ledge.

Недостатком такого ориентатора-сигнализатора является сложность конструкции и низкая надежность работы, что объясняется наличием большого количества движущихся и взаимодействующих деталей, двух противоположно направленных винтовых поверхностей. При этом в процессе ориентирования возможно заклинивание шарика при перемещении по винтовым поверхностям, что приводит к ненадежному перекрытию канала подачи рабочей жидкости, свидетельствующему об окончании процесса ориентирования отклонителя.The disadvantage of such an orientator signaling device is the complexity of the design and low reliability, which is explained by the presence of a large number of moving and interacting parts, two oppositely directed helical surfaces. In this case, during the orientation process, the ball may jam when moving along the helical surfaces, which leads to an unreliable blocking of the working fluid supply channel, indicating the end of the whipstock orientation process.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является устройство для ориентирования клина-отклонителя в скважине (патент RU №2368753 С2, МПК Е21В 7/08 (2006.01), опубл. 2009), содержащее корпус, в котором установлен с возможностью продольного перемещения и поворота шток, на боковой поверхности которого выполнен продольный паз для шарика, сообщающийся с камерой для шарика, осевой канал подачи рабочей жидкости, канал в стенке корпуса для сообщения осевого канала с затрубным пространством и узел перекрытия этого канала. Камера для шарика образована перегородкой центрального осевого канала, и цилиндрическим удлинителем.Closest to the claimed and accepted as a prototype is a device for orienting the whipstock in the well (patent RU No. 2368753 C2, IPC E21B 7/08 (2006.01), publ. 2009), containing a housing in which it is installed with the possibility of longitudinal movement and rotation of the rod, on the side surface of which there is a longitudinal groove for the ball, which communicates with the chamber for the ball, the axial channel for supplying the working fluid, the channel in the housing wall for communicating the axial channel with the annulus and the blocking unit of this channel. The chamber for the ball is formed by a partition of the central axial channel, and a cylindrical extension.

Такое устройство для ориентирования клина-отклонителя имеет более простую конструкцию и позволяет несколько повысить надежность работы, однако, оно сложно и ненадежно в эксплуатации, а также низка точность настройки положения метки на диске, определяющей заданное положение клина-отклонителя. Это объясняется необходимостью приложения большого крутящего момента при настройке устройства перед спуском в скважину, что приводит к погрешности установки диска с меткой в полом корпусе относительно клина-отклонителя с заданным углом, при котором после спуска устройства в скважину и приведения его в рабочее положение клин-отклонитель занял бы необходимое расчетное положение относительно хвостовика. Кроме того, возможно заклинивание шарика в камере, образованной перегородкой центрального осевого канала, и цилиндрическим удлинителем из-за их возможного перекоса. Необходимость установки штока в корпусе с минимальным зазором может привести к повышению давления и искажению информации о положении элементов устройства и клина-отклонителя в скважине.Such a device for orienting the whipstock has a simpler design and allows you to somewhat increase the reliability of operation, however, it is difficult and unreliable in operation, as well as the accuracy of setting the position of the mark on the disk, which determines the specified position of the whipstock, is low. This is due to the need to apply a large torque when setting up the device before lowering it into the well, which leads to an error in installing the disk with a mark in the hollow body relative to the whipstock with a given angle, at which, after the device is lowered into the well and brought into the operating position, the whipstock would take the required calculated position relative to the shank. In addition, it is possible for the ball to jam in the chamber formed by the partition of the central axial channel and the cylindrical extension due to their possible misalignment. The need to install a rod in the body with a minimum clearance can lead to an increase in pressure and distortion of information about the position of the elements of the device and the whipstock in the well.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение точности настройки и надежности работы за счет надежной, точной настройки относительного углового положения штока и корпуса, определяющего заданное положение клина-отклонителя.The objective of the claimed utility model is to increase the accuracy of adjustment and reliability of operation due to reliable, accurate adjustment of the relative angular position of the rod and the housing, which determines the predetermined position of the whipstock.

Указанный технический результат достигается усовершенствованием устройства для ориентирования клина-отклонителя в скважине, содержащего корпус, в котором установлен с возможностью продольного перемещения и поворота шток, на боковой поверхности которого выполнен продольный паз для шарика, сообщающийся с камерой для шарика, осевой канал подачи рабочей жидкости, канал в стенке корпуса для сообщения осевого канала с затрубным пространством и узел перекрытия этого канала.The specified technical result is achieved by improving the device for orienting the whipstock in the well, containing a housing in which a rod is installed with the possibility of longitudinal movement and rotation, on the side surface of which there is a longitudinal groove for the ball communicating with the ball chamber, an axial channel for supplying the working fluid, a channel in the body wall for communicating the axial channel with the annulus and a blocking unit for this channel.

Это усовершенствование состоит в том, что камера образована кольцевой канавкой на боковой поверхности штока, осевой канал подачи рабочей жидкости выполнен в виде полости в штоке, полость штока соединена каналом с полостью корпуса, а узел перекрытия канала выполнен в виде поршня, установленного на штоке и подпружиненного относительно него.This improvement consists in the fact that the chamber is formed by an annular groove on the side surface of the rod, the axial channel for supplying the working fluid is made in the form of a cavity in the rod, the rod cavity is connected by a channel to the body cavity, and the channel overlap assembly is made in the form of a piston mounted on the rod and spring-loaded regarding him.

Такое конструктивное выполнение устройства позволяет повысить точность настройки и надежность работы за счет надежной, точной настройки относительного углового положения штока и корпуса, определяющего заданное положение клина-отклонителя.Such a design of the device allows to increase the accuracy of adjustment and reliability of operation due to reliable, accurate adjustment of the relative angular position of the rod and the body, which determines the predetermined position of the whipstock.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображено продольное сечение устройства в положении подачи рабочей жидкости в затрубное пространство, на фиг. 2 - в положении перекрытия подачи рабочей жидкости в затрубное пространство.The claimed utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the device in the position of supplying the working fluid to the annulus, in Fig. 2 - in the position of shutting off the supply of working fluid to the annulus.

Устройство для ориентирования клина-отклонителя (не показан) в скважине содержит корпус 1, в котором установлен с возможностью продольного перемещения и поворота шток 2, на боковой поверхности которого выполнен продольный паз 3 для шарика 4. Паз 3 имеет возможность сообщения с камерой для шарика 4, образованной кольцевой канавкой 5 на боковой поверхности штока 2 и внутренней боковой поверхностью корпуса 1. Осевой канал подачи рабочей жидкости выполнен в виде полости 6 в штоке 2, которая соединена каналом 7 с полостью 8 корпуса 1, канал 9 в стенке корпуса 2 сообщает (через полость 8) полость 6 штока 3 с затрубным пространством скважины (не показано). Узел перекрытия канала 7 выполнен в виде поршня 10, установленного на штоке 3 и подпружиненного пружиной 11 относительно штока 2. Устройство работает следующим образом.The device for orienting the whipstock (not shown) in the well contains a housing 1 in which a rod 2 is installed with the possibility of longitudinal movement and rotation, on the side surface of which a longitudinal groove 3 for the ball 4 is made. The groove 3 has the ability to communicate with the chamber for the ball 4 formed by an annular groove 5 on the side surface of the rod 2 and the inner side surface of the housing 1. The axial channel for supplying the working fluid is made in the form of a cavity 6 in the rod 2, which is connected by a channel 7 to the cavity 8 of the housing 1, the channel 9 in the wall of the housing 2 communicates (through cavity 8) cavity 6 of the rod 3 with the annulus of the well (not shown). The channel blocking unit 7 is made in the form of a piston 10 mounted on a rod 3 and spring-loaded by a spring 11 relative to the rod 2. The device operates as follows.

Определяют исходное положение ложки клина-отклонителя и наносят метку на корпусе 1 устройства. Клин-отклонитель, установленный в нижней части устройства, жестко связан с корпусом 1 и имеет возможность совместного с корпусом 1 вращения относительно штока 2.The initial position of the wedge-deflector spoon is determined and a mark is made on the body 1 of the device. The wedge-deflector, installed in the lower part of the device, is rigidly connected to the body 1 and has the possibility of joint rotation with the body 1 relative to the rod 2.

Перед спуском устройства в скважину производят его настройку. Для этого относительным поворотом корпуса 1 и штока 2 метку устанавливают относительно ложки клина-отклонителя под заданным углом, при котором после спуска устройства в скважину и приведения его в рабочее положение клин-отклонитель занял бы заданное расчетное положение относительно апсидальной плоскости ствола скважины.Before lowering the device into the well, it is adjusted. To do this, by relative rotation of the body 1 and rod 2, the mark is set relative to the whipstock spoon at a given angle, at which, after the device is lowered into the well and brought into the working position, the whipstock would take a given calculated position relative to the apsidal plane of the wellbore.

Устройство на колонне труб спускают в скважину на заданную глубину, включают насос и осуществляют подачу рабочей жидкости в полость 6 штока 1, далее рабочая жидкость по каналу 7 подается в полость 8 корпуса 1 и по каналу 9 в затрубное пространство скважины. При этом шарик 4, находящийся в кольцевой канавке 5, препятствует осевому перемещению штока 2 относительно корпуса 1. После появления циркуляции останавливают прокачку рабочей жидкости и, повернув корпус 1 устройства, например, на 10°, включают насос и повторяют эти операции до момента, когда положение продольного паза 3 совпадет с положением шарика 4, постоянно находящегося за счет сил гравитации в нижней части кольцевой канавки 5. В этом случае шарик 4 заходит в продольный паз 3, и шток 2 перемещается относительно поршня 10, который при этом перекрывает канал 8 сообщения с затрубным пространством. В результате прекращается циркуляция рабочей жидкости и давление в нагнетательной линии растет, что свидетельствует об окончании процесса ориентирования и установке клина-отклонителя в требуемое заданное положение относительно апсидальной плоскости ствола скважины.The device on the pipe string is lowered into the well to a predetermined depth, the pump is turned on and the working fluid is supplied to the cavity 6 of the rod 1, then the working fluid is fed through the channel 7 into the cavity 8 of the body 1 and through the channel 9 into the annulus of the well. In this case, the ball 4, located in the annular groove 5, prevents the axial movement of the rod 2 relative to the body 1. After the circulation appears, the pumping of the working fluid is stopped and, turning the body 1 of the device, for example, by 10 °, turn on the pump and repeat these operations until the moment when the position of the longitudinal groove 3 will coincide with the position of the ball 4, which is constantly located in the lower part of the annular groove 5 due to the forces of gravity. annular space. As a result, the circulation of the working fluid stops and the pressure in the injection line increases, which indicates the completion of the orientation process and the installation of the whipstock in the required predetermined position relative to the apsidal plane of the wellbore.

Таким образом, использование заявляемой конструкции устройства для ориентирования клина-отклонителя позволяет повысить точность настройки и надежность работы за счет надежной, точной настройки относительного углового положения штока и корпуса, определяющего заданное положение клина-отклонителя.Thus, the use of the proposed design of the device for orienting the whipstock makes it possible to increase the accuracy of adjustment and reliability of operation due to the reliable, precise adjustment of the relative angular position of the rod and the body, which determines the predetermined position of the whipstock.

Claims

A device for orienting a whipstock in a well, comprising a housing in which a rod is installed with the possibility of longitudinal movement and rotation, on the side surface of which a longitudinal groove for a ball is made, communicating with the ball chamber, an axial channel for supplying a working fluid, a channel in the wall of the housing for communication of the axial channel with the annulus and the blocking unit of this channel, characterized in that the chamber is formed by an annular groove on the side surface of the rod, the axial channel for supplying the working fluid is made in the form of a cavity in the rod, the rod cavity is connected by a channel to the body cavity, and the channel blocking unit is made in the form of a piston mounted on a rod and spring-loaded relative to it.