RU2173761C2

RU2173761C2 - Single-pass device with whipstock for formation of window in well casing

Info

Publication number: RU2173761C2
Application number: RU98101913A
Authority: RU
Inventors: Макгариан Брюс; ШТАЙНКАМП Манфред
Original assignee: Смит Интернэшнл, Инк.
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 2001-09-20

Abstract

FIELD: well drilling equipment lowered into well. SUBSTANCE: device has mining tool secured to upper end of whipstock. Connected to lower end of whipstock is a packer or anchor which may be installed with the help of corresponding means up to disconnection of milling cutter from whipstock. The packer may be hydraulic and installed with the help of installing tool located above milling cutter which has washing windows initially isolated from milling cutter central chamber. Upper end is made in the form of inclined surface whose angle of inclination to well axis is larger than angle of inclination of main surface to well. Place of transition between inclined surface and main deflecting surface is located so that in combination action of end and side cutters of milling tool at moment when leading edge comes off the inclined surface onto main deflecting surface, cutting through of casing takes place. EFFECT: cutting of window for one lowering of tool. 13 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к однопроходному устройству с уипстоком, которое может быть полностью опущено в ствол скважины, установлено там и подготовлено для фрезерования окна в обсадной трубе скважины и вскрытия отвода в окружающей породе за один проход. The invention relates to a one-pass device with whipstock, which can be completely lowered into the wellbore, installed there and prepared for milling a window in the casing of the well and opening the tap in the surrounding rock in one pass.

При бурении нефтяных и газовых скважин иногда необходимо сделать ответвление от существующего ствола. Такие ответвления (обычно известные как "отводы") обычно образуются помещением конусообразного отклоняющего устройства (известного как "уипсток") в существующий ствол скважины и затем использованием уипстока для отклонения фрезерного инструмента в горизонтальном направлении относительно оси ствола скважины для фрезерования окна в окружающей обсадной трубе. When drilling oil and gas wells, sometimes it is necessary to make a branch from an existing trunk. Such branches (commonly known as “bends”) are usually formed by placing a cone-shaped diverting device (known as “whipstock”) in an existing wellbore and then using a whipstock to deflect the milling tool horizontally relative to the axis of the wellbore to mill the window in the surrounding casing.

После того, как окно выфрезеровано, бурение окружающей породы может продолжаться с использованием фрезерного инструмента или же фрезерный инструмент может быть поднят из скважины и заменен другим устройством, подходящим для бурения породы. After the window has been milled, drilling of the surrounding rock can continue using a milling tool, or the milling tool can be lifted from the well and replaced with another device suitable for drilling the rock.

До сих пор выполнение начальной стадии бокового отвода при использовании системы с уипстоком требует несколько отдельных проходов в скважину. Until now, the implementation of the initial stage of lateral withdrawal using a system with whipstock requires several separate passages into the well.

Типично, когда пакер сначала опускают в скважину и, применяя соответствующее оборудование, располагают его на нужной глубине, ориентируют и устанавливают. Пакерную колонну труб затем поднимают из скважины, оставляя пакер в установленном положении, и уипсток, возможно соединенный с одной или более фрезами, спускают в скважину для соединения с пакером перед началом фрезерования. Typically, when the packer is first lowered into the well and, using the appropriate equipment, positioned at the desired depth, oriented and set. The packer pipe string is then lifted from the well, leaving the packer in the installed position, and the whipstock, possibly connected to one or more cutters, is lowered into the well to connect to the packer before milling begins.

Предпринимались различные попытки для увеличения эффективности образования боковых отводов с использованием системы с уипстоком и, в частности, патент США N 5109924 иллюстрирует фрезерное устройство для осуществления вырезания и фрезерования за один проход, а патент США N 5425419 иллюстрирует устройство, в котором отклоняющая головка наверху уипстока используется для расположения фрезерного инструмента. Однако все до сих пор известные системы требуют применения каких-либо видов анкеров или пакеров для расположения уипстока на нужной глубине и его ориентации. Такие анкеры или пакеры должны быть опущены в скважину в течение отдельного от уипстока прохода, требующего, по крайней мере, двух проходов при любой операции фрезерования с уипстоком. Various attempts have been made to increase the efficiency of lateral branching using a Whipstock system, and in particular, US Pat. No. 5,109,924 illustrates a milling device for cutting and milling in one pass, and US Pat. No. 5,425,419 illustrates a device in which a deflector head at the top of the Whipstock is used. for the location of the milling tool. However, all hitherto known systems require the use of some kind of anchors or packers to position the whipstock at the desired depth and its orientation. Such anchors or packers must be lowered into the well during a passage separate from the whipstock, requiring at least two passes during any whipstock milling operation.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение известных технических приемов образования бокового отвода с использованием системы с уипстоком путем создания устройства с уипстоком, которое включает пакер или анкер и которое может быть опущено в скважину, установлено там и подготовлено для работы за один проход. The technical result of the present invention is to improve the known techniques for forming a lateral branch using a whipstock system by creating a whipstock device that includes a packer or anchor and which can be lowered into the well, installed there and prepared for operation in one pass.

Этот технический результат достигается тем, что однопроходное устройство с уипстоком для образования окна в обсадной трубе скважины содержит уипсток с основной отклоняющей поверхностью, имеющий фрезерный инструмент, прикрепленный к его верхнему концу с возможностью разъединения, пакер или анкер, прикрепленный к его нижнему концу и выполненный с возможностью установки для фиксации глубины расположения уипстока до прорезания фрезерным инструментом окна в стенке обсадной трубы в течение того же самого прохода, отличающееся тем, что верхний конец уипстока выполнен в виде наклонной поверхности, угол наклона которой к оси скважины больше, чем угол наклона основной отклоняющей поверхности к оси скважины, при этом место перехода между наклонной поверхностью и основной отклоняющей поверхностью расположено так, что при совместном действии концевых и боковых резцов фрезерного инструмента в момент, когда его ведущая кромка переходит с наклонной поверхности на основную отклоняющую поверхность, происходит прорезание обсадной трубы. This technical result is achieved in that a single-pass device with a whipstock for forming a window in the casing of the well contains a whipstock with a main deflecting surface having a milling tool attached to its upper end with the possibility of separation, a packer or anchor attached to its lower end and made with the ability to install to fix the depth of the whipstock before the milling tool cuts through the window in the casing wall during the same passage, characterized in that The tip of the Whipstock is made in the form of an inclined surface, the angle of inclination of which to the axis of the well is greater than the angle of inclination of the main deflecting surface to the axis of the well, while the transition between the inclined surface and the main deflecting surface is located so that, when the end and side cutters of the milling are combined tool at the moment when its leading edge passes from the inclined surface to the main deflecting surface, the casing is cut.

Место перехода между наклонной поверхностью и основной отклоняющей поверхностью может отстоять радиально от внешней поверхности обсадной трубы на расстояние, по существу, равное диаметру фрезерного инструмента, причем внешняя поверхность обсадной трубы является поверхностью обсадной трубы, ограничивающей наружные габариты обсадной трубы, при этом указанное место по существу соответствует моменту сквозного прорезания фрезерным инструментом обсадной трубы при его действии. The transition point between the inclined surface and the main deflecting surface can be radially separated from the outer surface of the casing by a distance substantially equal to the diameter of the milling tool, the outer surface of the casing being the surface of the casing restricting the outer dimensions of the casing, while the specified location is essentially corresponds to the moment of through cutting of the casing with the milling tool during its operation.

Наклонная поверхность может быть закалена, наращена твердыми сплавами или снабжена износоустойчивыми вставками. The inclined surface can be hardened, extended by hard alloys or provided with wear-resistant inserts.

Соединение между уипстоком и пакером или анкером может быть способным предотвращать их взаимное вращение относительно друг друга так, что после опускания устройства в скважину на требуемую глубину устройство может быть приспособлено ориентироваться перед установкой пакера или анкера и соединение между уипстоком и пакером или анкером после этого обеспечит сохранение требуемой ориентации уипстока. The connection between the Whipstock and the packer or anchor may be able to prevent their mutual rotation relative to each other so that after lowering the device into the well to the required depth, the device can be adapted to orient itself before installing the packer or anchor and the connection between the Whipstock and the packer or anchor will then preserve required whipstock orientation.

Фрезерный инструмент может быть закреплен непосредственно на верхнем конце уипстока с помощью разъединяемых крепежных средств, например срезаемых болтов. The milling tool can be fixed directly to the upper end of the Whipstock using releasable fasteners, such as shear bolts.

Фрезерный инструмент может включать главную фрезу, имеющую торцевые резцы на ее торцевой поверхности и боковые резцы на ее радиальной периферии. The milling tool may include a main mill having end cutters on its end surface and side cutters on its radial periphery.

Устройство может включать, по меньшей мере, одну дополнительную фрезу, например шаровую фрезу, расположенную выше по стволу скважины относительно главной фрезы. The device may include at least one additional cutter, for example a ball cutter, located upstream of the wellbore relative to the main cutter.

Пакер или анкер может быть выполнен гидравлическим, и средство для установки пакера содержит гидрогенератор давления, расположенный выше по стволу скважины относительно уипстока, и разъединяемое соединение между гидрогенератором давления и гидравлическим пакером. The packer or anchor may be hydraulic, and the means for installing the packer comprises a pressure generator located upstream of the whipstock and a disconnectable connection between the pressure generator and the hydraulic packer.

Гидрогенератор давления может содержать цилиндр, наполненный гидравлической жидкостью и сообщающийся с разъединяемым соединением, и поршень, способный действовать под давлением промывочной жидкости, поступающей через буровую колонну, на которой установлено устройство с уипстоком для создания давления гидравлической жидкостью. The pressure hydrogenerator may comprise a cylinder filled with hydraulic fluid and in communication with a disconnectable joint, and a piston capable of acting under the pressure of the flushing fluid supplied through the drill string, on which the device with whipstock to create pressure of the hydraulic fluid is installed.

Гидрогенератор давления может быть соединен с разъединяемым соединением через камеру, расположенную внутри фрезерного инструмента. The pressure generator may be connected to a disconnectable connection through a chamber located inside the milling tool.

Главная фреза может включать промывочные окна, обеспечивающие во время фрезерования циркуляцию промывочной жидкости из камеры фрезерного инструмента в пространство, окружающее фрезерный инструмент, и фрезерный инструмент может быть снабжен отводящим средством, первоначально изолирующее промывочные окна от камеры фрезерного инструмента для обеспечения передачи гидравлического давления, созданного гидрогенератором давления, разъединяемому соединению. The main milling cutter may include flushing windows that circulate flushing fluid from the milling tool chamber into the space surrounding the milling tool during milling, and the milling tool may be provided with a diverting means, initially isolating the washing windows from the milling tool chamber to ensure the transmission of hydraulic pressure generated by the hydrogenerator pressure disconnectable connection.

Поршень гидрогенератора давления выполнен с возможностью перевода в обходное положение, позволяющее промывочной жидкости протекать мимо поршня в камеру фрезерного инструмента после завершения установки гидравлического пакера, и движение поршня гидрогенератора давления в его обходное положение одновременно открывает промывочные окна фрезерного инструмента в его камеру. The piston of the pressure generator is configured to be in a bypass position, allowing the flushing fluid to flow past the piston into the chamber of the milling tool after the installation of the hydraulic packer, and the movement of the piston of the pressure generator in its bypass position simultaneously opens the washing windows of the milling tool in its chamber.

Пакер или анкер может быть выполнен донным опускным. The packer or anchor may be made bottom bottom.

Изобретение будет лучше понято из следующего описания его предпочтительного варианта выполнения, приведенного только в качестве примера, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 иллюстрирует первый вариант выполнения изобретения;
фиг. 2 иллюстрирует второй вариант выполнения изобретения;
фиг. 3 иллюстрирует способ соединения главной фрезы устройства, показанного на фиг. 1 и 2, с уипстоком;
фиг. 4 иллюстрирует в увеличенном масштабе поперечное сечение установочного инструмента и главной фрезы устройства на фиг. 1 с ее внутренними компонентами в начальном положении;
фиг. 5 изображает в увеличенном масштабе главную фрезу и нижнюю часть установочного инструмента, показывая внутренние их компоненты в конечном положении.The invention will be better understood from the following description of its preferred embodiment, given only as an example, with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 illustrates a first embodiment of the invention;
FIG. 2 illustrates a second embodiment of the invention;
FIG. 3 illustrates a method for joining a main cutter of the apparatus shown in FIG. 1 and 2, with Whipstock;
FIG. 4 illustrates, on an enlarged scale, a cross-section of a mounting tool and a main cutter of the apparatus of FIG. 1 with its internal components in the initial position;
FIG. 5 shows on an enlarged scale the main cutter and the lower part of the setting tool, showing their internal components in the final position.

На фиг. 1 показано однопроходное устройство с уипстоком, содержащее многоцикловый перепускной клапан 1, шаровую фрезу 2, гибкое соединение 3, установочный инструмент 4, главную фрезу 5, уипсток 6 и гидравлический пакер 7. In FIG. 1 shows a one-pass device with a whipstock comprising a multi-cycle bypass valve 1, a ball mill 2, a flexible connection 3, a mounting tool 4, a main mill 5, a whipstock 6 and a hydraulic packer 7.

Перепускной клапан 1, шаровая фреза 2, гибкое соединение 3, установочный инструмент 4 и главная фреза 5 соединены между собой обычными штифтовыми соединениями, и уипсток 6 соединен с гидравлическим пакером 7 обычным штифтовым соединением. Главная фреза 5 соединена с уипстоком 6 соответствующими разъединяемыми средствами крепления, описанными более детально в дальнейшем. При использовании устройство опускают в скважину в скомплектованном виде на соответствующей колонне труб на требуемую глубину, правильно ориентируют, например, используя информацию от измерительного прибора бурового инструмента, который расположен над перепускным клапаном, и затем устанавливают пакер. Соединение между главной фрезой 5 и уипстоком 6 затем разъединяется, чтобы допустить фрезерование окна в окружающей обсадной трубе и начать бурение бокового отвода, используя главную фрезу 5. Окно, образованное главной фрезой 5, затем развальцовывается и расчищается шаровой фрезой 2. The bypass valve 1, the ball mill 2, the flexible connection 3, the setting tool 4 and the main mill 5 are interconnected by conventional pin connections, and the Whipstock 6 is connected to the hydraulic packer 7 by a conventional pin connection. The main milling cutter 5 is connected to the whipstock 6 by corresponding releasable fastening means, described in more detail below. In use, the device is lowered into the well in the assembled form on the corresponding pipe string to the required depth, correctly oriented, for example, using information from the measuring tool of the drilling tool, which is located above the bypass valve, and then the packer is installed. The connection between the main cutter 5 and the whipstock 6 is then disconnected to allow the window to be milled in the surrounding casing and to start drilling the lateral branch using the main cutter 5. The window formed by the main cutter 5 is then flared and cleared with a ball mill 2.

В собранном виде главная фреза 5 соединена с крайним верхним концом уипстока 6 посредством разъединяемых креплений, например, срезаемых болтов 8, 9, как иллюстрирует фиг. 3. Для этой цели верхний конец уипстока 6 изготовлен с хвостовиком 10, который имеет прорези для болтов 8, 9. When assembled, the main cutter 5 is connected to the extreme upper end of the Whipstock 6 by means of disconnectable fasteners, for example, shear bolts 8, 9, as illustrated in FIG. 3. For this purpose, the upper end of the Whipstock 6 is made with a shank 10, which has slots for the bolts 8, 9.

Срезаемые болты ввинчиваются в резьбовые отверстия, выполненные в торце 11, который приварен к корпусу 12 главной фрезы 5 или является его частью. Главная фреза 5 снабжена множеством концевых резцов 13, которые располагаются поперек концевой поверхности фрезы 5, и множеством боковых резцов 14, которые располагаются вдоль боковой поверхности корпуса 12 на расстоянии от концевых резцов 13. Торец 11 находится между смежными боковыми резцами 14. Прочность срезаемых болтов 8, 9 выбрана так, что все устройство может быть надежно спущено в скважину, и пакер 7 может быть установлен и проверен без опасности срезания болтов 8, 9. После этого может быть приложена соответствующая нагрузка вверх или вниз к устройству для того, чтобы срезать болты 8, 9 и, таким образом, освободить от уипстока главную фрезу 5, установочный инструмент 4, гибкое соединение 3, шаровую фрезу 2 и клапан 1. Фрезерование трубы после этого может начаться, как это описано ниже. Cut bolts are screwed into threaded holes made in the end 11, which is welded to the housing 12 of the main cutter 5 or is part of it. The main cutter 5 is equipped with a plurality of end cutters 13, which are located across the end surface of the cutter 5, and a plurality of side cutters 14, which are located along the side surface of the housing 12 at a distance from the end cutters 13. The end face 11 is located between adjacent side cutters 14. The strength of the cut bolts 8 , 9 is selected so that the entire device can be reliably lowered into the well, and the packer 7 can be installed and tested without danger of cutting the bolts 8, 9. After that, the corresponding load can be applied up or down to device in order to cut off the bolts 8, 9 and, thus, to free the main mill 5, installation tool 4, flexible connection 3, ball mill 2 and valve 1 from the whipstock. Milling of the pipe can then begin, as described below.

Надо заметить, что внутренний диаметр обсадной трубы 15 определяется общим размером главной фрезы 5 и хвостовика 10. Из этого следует, что диаметр главной фрезы 5 будет меньше, чем внутренний диаметр обсадной трубы 15. Например, в обсадной трубе, имеющей внутренний диаметр 8,68 дюйма, действующий диаметр уипстока должен быть порядка 8,0 дюйма, следовательно, диаметр фрезы должен быть порядка 7,76 дюйма. В результате диаметр просвета окна, которое нужно выфрезеровать главной фрезой, может быть меньше, чем внутренний диаметр обсадной трубы 15. Однако шаровая фреза 2 может иметь действующий диаметр, равный внутреннему диаметру обсадной трубы 15 (за вычетом необходимого зазора), и соответственно окно, выфрезерованное главной фрезой 5, будет развальцовано до полного диаметра шаровой фрезой. It should be noted that the inner diameter of the casing 15 is determined by the total size of the main cutter 5 and the shank 10. It follows that the diameter of the main cutter 5 will be smaller than the inner diameter of the casing 15. For example, in the casing having an inner diameter of 8.68 The effective diameter of the Whipstock should be about 8.0 inches, therefore, the diameter of the cutter should be about 7.76 inches. As a result, the diameter of the lumen of the window to be milled by the main cutter may be smaller than the inner diameter of the casing 15. However, the ball cutter 2 may have an effective diameter equal to the inner diameter of the casing 15 (minus the required clearance), and accordingly the window milled the main mill 5, will be expanded to a full diameter with a ball mill.

Перепускной клапан 1, шаровая фреза 2 и гибкое соединение могут быть стандартными, известными по опыту бурения скважин, и их устройство, конструкция и эксплуатация хорошо известны специалистам в этой области. Bypass valve 1, ball mill 2 and flexible connection can be standard, known from experience in drilling wells, their device, design and operation are well known to specialists in this field.

Фиг. 4 иллюстрирует более детально установочный инструмент 4 и главную фрезу 5. FIG. 4 illustrates in more detail the installation tool 4 and the main cutter 5.

Установочный инструмент 4, показанный на фиг. 4, является гидравлическим устройством, создающим давление, который состоит из цилиндра 16 и поршня 17, плотно скользящего в цилиндре 16. Поршень 17 показан в начальном положении или близком к нему. Цилиндр 16 над поршнем 17 образует камеру 18 для промывочной жидкости, которая соединена через центральные отверстия в гибком соединении 3 и шаровой фрезе 2 с перепускным клапаном 1. Цилиндр 16 под поршнем 17 образует гидравлическую камеру 19, которая вначале наполняется гидравлической текучей средой. Для наполнения цилиндра 19 поршень 17 предпочтительно снабжен заправляющей трубой 20' со съемной концевой крышкой 21'. The installation tool 4 shown in FIG. 4 is a hydraulic device that creates pressure, which consists of a cylinder 16 and a piston 17 that slides tightly in the cylinder 16. The piston 17 is shown in the initial position or close to it. The cylinder 16 above the piston 17 forms a flushing fluid chamber 18, which is connected through central openings in the flexible connection 3 and the ball mill 2 to the bypass valve 1. The cylinder 16 below the piston 17 forms a hydraulic chamber 19, which is initially filled with hydraulic fluid. To fill the cylinder 19, the piston 17 is preferably provided with a filling tube 20 'with a removable end cap 21'.

Указанная камера 19 соединена с гидравлическим пакером через дополнительную камеру 20, образованную в главной фрезе, и гибкий шланг или трубу 21, проходящую от ниппеля 22, присоединенного к главной фрезе 5, вдоль поверхности верхней части уипстока 6 и дальше через осевое отверстие 23, выполненное в уипстоке 6. На нижнем конце уипстока 6 труба 21 открывается в рабочую камеру 24 гидравлического пакера 7. Гидравлический пакер 7 может быть любой подходящей конструкции. Камера 20 во время фрезерования используется для прохождения промывочной жидкости от буровой колонны к промывочным окнам 25 в главной фрезе 5. Для предотвращения потерь гидравлической жидкости через промывочные окна 25 перед началом фрезерования внутри камеры 20 расположено средство 26, отводящее поток, показанное в начальном положении, которое изолирует камеру 20 от промывочных окон 25. Средство, отводящее поток, удерживается в начальном положении срезаемым кольцом 27. The specified chamber 19 is connected to the hydraulic packer through an additional chamber 20 formed in the main cutter, and a flexible hose or pipe 21 passing from the nipple 22 connected to the main cutter 5, along the surface of the upper part of the whipstock 6 and further through the axial hole 23 made in Whipstock 6. At the lower end of Whipstock 6, pipe 21 opens into the working chamber 24 of the hydraulic packer 7. The hydraulic packer 7 may be of any suitable design. The chamber 20 during milling is used to pass the flushing fluid from the drill string to the flushing windows 25 in the main mill 5. To prevent loss of hydraulic fluid through the flushing windows 25 before starting milling, a means 26 is located inside the chamber 20, which diverts the flow shown in the initial position, which isolates the chamber 20 from the washing windows 25. The means for diverting the flow is held in its initial position by a shear ring 27.

При использовании все устройство, показанное на фиг.1, вместе с любым необходимым оборудованием для ориентации опускают в скважину на необходимую глубину, поворачивают для совмещения лицевой поверхности уипстока с требуемым направлением и затем устанавливают гидравлический пакер. При установке пакера скорость потока через буровую колонну увеличивают для закрытия перепускного клапана и создания статического давления текучей среды внутри буровой колонны. Статическое давление текучей среды прилагается к поршню 17 для того, чтобы поднять давление гидравлической текучей среды в гидравлической камере 19. Гидравлическая текучая среда под давлением течет из камеры 19 через камеру 20, ниппель 22 и шланг 21 в рабочую камеру 24 гидравлического пакера. In use, the entire device shown in FIG. 1, together with any necessary equipment for orientation, is lowered into the well to the required depth, turned to align the face of the Whipstock with the desired direction, and then install the hydraulic packer. When the packer is installed, the flow rate through the drill string is increased to close the bypass valve and create static fluid pressure inside the drill string. Static fluid pressure is applied to the piston 17 in order to raise the pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic chamber 19. The hydraulic fluid under pressure flows from the chamber 19 through the chamber 20, the nipple 22 and the hose 21 into the working chamber 24 of the hydraulic packer.

После того как соответствующее давление в буровой колонне будет выдерживаться достаточное время для установки пакера 7, установку пакера можно проверить применением соответствующей нагрузки вверх или вниз на буровую колонну. Если этот тест подтвердит установку пакера, то применяется более высокая нагрузка вверх или вниз на буровую колонну для того, чтобы срезать болты 8, 9, которые соединяют главную фрезу 5 с хвостовиком 10 уипстока 6. Фреза 5 затем оттягивается от уипстока 6 для того, чтобы разорвать шланг 21 или разрушить концевое соединение шланга 21 и ниппеля 22. Предпочтительно, чтобы разрыв шланга 21 происходил или у ниппеля 22, или выше места, где шланг 21 входит в проход 23. Разрыв шланга 21 позволяет вытеснить гидравлическую текучую среду, оставшуюся в камере 19, в кольцевой зазор, в результате чего поршень 17 будет быстро двигаться вниз под влиянием давления жидкости буровой колонны в камере 18. Поршень 17 затем ударит по отводящему средству 26 и разрушит срезаемое кольцо 27, позволяя отводящему средству 26 и поршню 17 занять положения, показанные на фиг. 5. В этих положениях поршень 17 выдвинулся из цилиндра 16 для создания прохода вокруг поршня 17, как показано стрелкой A. Окна 28, выполненные в поршне 17, позволяют жидкости течь из внешнего пространства поршня в его внутреннее пространство и затем в камеру 20 через внутреннюю часть отводящего устройства 26. Центрированные окна 29 и 30 в отклоняющем средстве 26 и монтажной муфте 31 позволяют по току течь из камеры 20 к промывочным окнам 25. В соответствии с положением компонентов, показанных на фиг. 5, жидкость из буровой колонны может течь наружу через промывочные окна 25 для охлаждения и смазки резцов 13, 14 и удаления отходов фрезерования от резцов и передвижения их по кольцевому проходу вверх скважины. After the appropriate pressure in the drill string is maintained for a sufficient time to install the packer 7, the installation of the packer can be verified by applying the appropriate load up or down on the drill string. If this test confirms the installation of the packer, then a higher load up or down on the drill string is applied in order to cut off the bolts 8, 9, which connect the main mill 5 to the shaft 10 of the upstream 6. The mill 5 is then pulled away from the upstream 6 in order to break the hose 21 or break the end connection of the hose 21 and the nipple 22. It is preferable that the rupture of the hose 21 occurs either at the nipple 22 or above the place where the hose 21 enters the passage 23. The rupture of the hose 21 allows the hydraulic fluid remaining in the chamber 19 to be displaced , in the clearance, as a result of which the piston 17 will quickly move downward under the influence of the fluid pressure of the drill string in the chamber 18. The piston 17 will then hit the outlet means 26 and destroy the shear ring 27, allowing the outlet means 26 and the piston 17 to take the positions shown in FIG. 5. In these positions, the piston 17 extends from the cylinder 16 to create a passage around the piston 17, as shown by arrow A. The windows 28 made in the piston 17 allow fluid to flow from the outer space of the piston into its interior and then into the chamber 20 through the inside a diverting device 26. The centered windows 29 and 30 in the deflecting means 26 and the mounting sleeve 31 allow current to flow from the chamber 20 to the washing windows 25. In accordance with the position of the components shown in FIG. 5, fluid from the drill string can flow out through the flushing windows 25 to cool and lubricate the cutters 13, 14 and remove milling waste from the cutters and move them along the annular passage up the well.

Как только болты 8, 9 будут срезаны и открываются окна 25, как описано выше, фрезерный инструмент сможет вращаться и может быть опущен, чтобы начать фрезерование окна в обсадной трубе. На конце уипстока 6, непосредственно ниже хвостовика 10, выполнена наклонная поверхность 32, которая наклонена под относительно большим углом, например 5^o, к продольной оси ствола скважины. Наклонная поверхность 32 закаливается или покрывается твердым материалом или снабжается износоустойчивыми вставками, например карбид вольфрамовыми или алмазными, для предотвращения чрезмерного износа наклонной поверхности 32 в результате контакта с ней боковых резцов 14 главной фрезы. Боковые резцы закалены таким же образом или же изготовлены из твердого и износоустойчивого материала, например из карбида вольфрама, так что они не будут чрезмерно изнашиваться в результате трения при контакте с наклонной поверхностью 32. При опускании фрезерного инструмента действие наклонной поверхности 32 заключается в смещении главной фрезы 5 горизонтально по отношению к стволу скважины, приводя тем самым внешнюю кромку концевых резцов 13 и боковых резцов 14 в положение контакта с обсадной трубой. Обсадная труба, которая относительно мягче, чем материал резцов 13, 14, будет расфрезерована действием этих резцов. Хотя некоторая часть фрезерования будет производиться вначале концевыми резцами 13, основная часть начального фрезерования производится боковыми резцами 14, так как главная фреза смещается по боковым направляющим наклонной поверхности 32.As soon as the bolts 8, 9 are cut and the windows 25 open, as described above, the milling tool can rotate and can be lowered to start milling the window in the casing. At the end of the whipstock 6, immediately below the liner 10, an inclined surface 32 is made, which is inclined at a relatively large angle, for example 5 ^o , to the longitudinal axis of the wellbore. The inclined surface 32 is hardened or coated with hard material or provided with wear-resistant inserts, such as tungsten or diamond carbide, to prevent excessive wear of the inclined surface 32 as a result of contact with the side cutters 14 of the main cutter. The side cutters are hardened in the same way or made of a hard and wear-resistant material, such as tungsten carbide, so that they will not wear out excessively due to friction when in contact with the inclined surface 32. When lowering the milling tool, the action of the inclined surface 32 is to offset the main cutter 5 horizontally with respect to the wellbore, thereby bringing the outer edge of the end cutters 13 and side cutters 14 into contact with the casing. The casing, which is relatively softer than the material of the cutters 13, 14, will be milled by the action of these cutters. Although some of the milling will be done initially by the end cutters 13, the main part of the initial milling is done by the side cutters 14, since the main mill is shifted along the side guides of the inclined surface 32.

Главная (основная) отклоняющая поверхность 33 уипстока 6 переходит в наклонную поверхность 32 в точке 34, которая соответствует моменту прорезания обсадной трубы главной фрезой. Главная отклоняющая поверхность 33 наклонена на относительно меньший угол от оси ствола скважины, например на 2,8^o. Продолжающееся движение вниз фрезерного инструмента приводит к вскрытию требуемого окна. В течение этой фазы операции (то есть после прорезания обсадной трубы и до завершения окна) основная часть фрезерования выполняется концевыми резцами 13, а боковые резцы 14 используются для подчистки периферии окна, которое было прорезано концевыми резцами 13, и для приведения к заданному диаметру. Надо заметить, что концевые резцы 13, которые необходимы для производства основной работы при фрезеровании окна, ни на какой стадии не трутся о поверхность уипстока 6 и поэтому сохраняют максимальную остроту для требуемого окончательного фрезерования. Боковые резцы 14, произведя начальное прорезание окна, во время остальной части формирования окна требуются для выполнения сравнительно небольшого объема фрезерования, и соответственно, если зубцы тупятся в результате трения об уипсток, это не представляет опасности для инструмента.The main (main) deflecting surface 33 of the whipstock 6 passes into an inclined surface 32 at a point 34, which corresponds to the moment of cutting the casing with the main cutter. The main deflecting surface 33 is inclined at a relatively smaller angle from the axis of the wellbore, for example, 2.8 ^o . Continued downward movement of the milling tool leads to the opening of the desired window. During this phase of the operation (that is, after cutting the casing and before the window is completed), the main part of the milling is performed by the end cutters 13, and the side cutters 14 are used to clean the periphery of the window, which was cut by the end cutters 13, and to bring to a given diameter. It should be noted that the end cutters 13, which are necessary for the main work during window milling, do not rub against the surface of the Whipstock 6 at any stage and therefore maintain maximum sharpness for the required final milling. The lateral cutters 14, having made the initial cutting of the window, are required to perform a relatively small volume of milling during the rest of the window formation, and accordingly, if the teeth become blunt as a result of friction against the wipstocks, this does not constitute a danger to the tool.

Как упоминалось выше, размер главной фрезы 5 несколько меньше, чем размер внутреннего диаметра обсадной трубы главного ствола скважины. При желании иметь максимально возможный диаметр отвода выбирают шаровую фрезу максимального размера, соответствующего главному стволу скважины, в результате чего окно и боковой ствол скважины будут расфрезерованы шаровой фрезой, когда она проходит через участок прохода, первоначально прорезанный главной фрезой 5. As mentioned above, the size of the main cutter 5 is slightly smaller than the size of the inner diameter of the casing of the main wellbore. If you want to have the maximum possible bore diameter, choose a ball mill of the maximum size corresponding to the main wellbore, as a result of which the window and side wellbore will be milled with a ball mill when it passes through the passage section originally cut by the main mill 5.

Фиг. 2 иллюстрирует альтернативный вариант выполнения изобретения, который в некоторых случаях может быть полезным. В этом варианте гидравлический пакер 7 предыдущего варианта заменяется донным опускным анкером, который не требует гидравлической установки. Следовательно, установочный инструмент 7 и гидравлические соединения, описанные выше со ссылкой на фиг. 1, не требуются для устройства, показанного на фиг. 2. Главная фреза 36 устройства фиг. 2 укреплена на хвостовике 37 уипстока 38 таким же образом, как главная фреза 5 укреплена на хвостовике 10 уипстока, показанного на фиг. 1, что более детально показано на фиг. 3. Уипсток 38 имеет такую же наклонную поверхность 32, главную отклоняющую поверхность 33 и место 34 перехода, как уипсток 6, и соответственно, как только донный опускной анкер 35 установлен, и срезаемые болты, соединяющие главную фрезу 36 и хвостовик 37, срезаны, фрезерование может начинаться, как описано выше со ссылкой на фиг. 1. FIG. 2 illustrates an alternative embodiment of the invention, which in some cases may be useful. In this embodiment, the hydraulic packer 7 of the previous embodiment is replaced by a bottom lowering anchor, which does not require a hydraulic installation. Therefore, the installation tool 7 and the hydraulic connections described above with reference to FIG. 1 are not required for the device shown in FIG. 2. The main mill 36 of the device of FIG. 2 is mounted on the shank 37 of the Wipstock 38 in the same way that the main cutter 5 is mounted on the shank 10 of the Wipstock shown in FIG. 1, which is shown in more detail in FIG. 3. Whipstock 38 has the same inclined surface 32, the main deflecting surface 33 and the transition place 34, as the Whipstock 6, and accordingly, as soon as the bottom lowering anchor 35 is installed, and the shear bolts connecting the main mill 36 and the shank 37 are cut off, milling may begin as described above with reference to FIG. 1.

Конечно, надо принять во внимание, что одна или больше дополнительных фрез, например шаровая фреза, как было описано выше со ссылкой на фиг. 1, могут быть нормально присоединены к устройству фиг. 2 над фрезой 36. Например, шаровая фреза, показанная на фиг. 1, вместе с гибким соединением, показанным на фиг. 1, могут быть присоединены над фрезой 36 посредством подходящих соединений. Of course, it will be appreciated that one or more additional cutters, for example a ball mill, as described above with reference to FIG. 1 can be normally connected to the device of FIG. 2 above the mill 36. For example, the ball mill shown in FIG. 1, together with the flexible joint shown in FIG. 1 can be attached above mill 36 through suitable joints.

Надо принять во внимание специалистам, что в обеих вариантах, представленных на фиг. 1 и фиг. 2, после прорезания требуемого окна в обсадной трубе и начального фрезерования бокового отвода последующее бурение бокового отвода может быть эффективным при использовании главной фрезы 5 или 36, если требуемый размер бокового отвода и его образование допускают применение таких инструментов. В альтернативном варианте фрезерный инструмент должен быть убран из ствола скважины и может быть использована соответствующая буровая колонна для продолжения бурения бокового отвода. В общем, желательно, чтобы уипсток можно было убирать после завершения бокового отвода, и для этой цели верхний конец уипстока предпочтительно изготавливается с резьбой на тыльной поверхности 39 для того, чтобы извлекающий инструмент, имеющий внутреннюю резьбу на своем переднем конце, мог опускаться над верхним концом уипстока для соединения с винтовой резьбой и был способен извлечь уипсток. Если требуется извлечение уипстока, то должны быть предусмотрены средства для обеспечения отделения уипстока от соединенного с ним пакера или анкера или, в альтернативном варианте, конструкция пакера или анкера должна допускать извлечение с помощью обычной техники извлечения. It will be appreciated by those skilled in the art that in both of the embodiments shown in FIG. 1 and FIG. 2, after cutting through the required window in the casing and initial milling of the lateral outlet, subsequent drilling of the lateral outlet can be effective using the main cutter 5 or 36, if the required size of the lateral outlet and its formation allow the use of such tools. Alternatively, the milling tool should be removed from the wellbore and an appropriate drill string may be used to continue drilling the lateral branch. In general, it is desirable that the whipstock can be removed after completion of the lateral retraction, and for this purpose, the upper end of the whipstock is preferably threaded on the back surface 39 so that an extraction tool having an internal thread at its front end can fall over the upper end a wipstock for connection to a screw thread and was able to extract a wipstock. If whipstock removal is required, means should be provided to ensure that the whipstock is separated from the packer or anchor connected to it or, alternatively, the design of the packer or anchor should be capable of being removed using a conventional extraction technique.

Claims

1. A one-pass device with a whipstock for forming a window in the casing of the well, containing a whipstock with a main deflecting surface, having a milling tool attached to its upper end with the possibility of separation, a packer or anchor attached to its lower end and made with the possibility of installation for fixing the depth of the location of the whipstock before the milling tool cuts through the window in the wall of the casing during the same passage, characterized in that the upper end of the whipstock is made obliquely the surface, the angle of inclination of which to the axis of the well is greater than the angle of inclination of the main deflecting surface to the axis of the well, while the transition point between the inclined surface and the main deflecting surface is located so that when the end and side cutters of the milling tool are combined when the leading edge passes from the inclined surface to the main deflecting surface, the casing is cut.

2. The one-pass device with whipstock according to claim 1, characterized in that the transition point between the inclined surface and the main deflecting surface is radially separated from the outer surface of the casing by a distance substantially equal to the diameter of the milling tool, the outer surface of the casing being the casing surface pipe, limiting the outer dimensions of the casing, while the specified location essentially corresponds to the moment of through cutting of the casing with the milling tool during its operation .

3. A one-pass device with whipstock according to claim 1 or 2, characterized in that the inclined surface is hardened, extended by hard alloys or equipped with wear-resistant inserts.

4. A one-pass device with a whipstock according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the connection between the whipstock and the packer or anchor is able to prevent their mutual rotation relative to each other so that after lowering the device into the well to the required depth, the device is adapted to orient itself before installation packer or anchor and the connection between the upstream and the packer or anchor will then ensure that the desired orientation of the upstream is maintained.

5. A one-pass device with a whipstock according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the milling tool is mounted directly on the upper end of the whipstock using releasable fastening means, for example, sheared bolts.

6. A one-pass device with whipstock according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the milling tool includes a main mill having end cutters on its end surface and side cutters on its radial periphery.

7. A one-pass device with whipstock according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it includes at least one additional cutter, for example a ball cutter, located higher up the borehole relative to the main cutter.

8. A one-pass device with whipstock according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the packer or anchor is made hydraulic and the means for installing the packer comprises a pressure generator located higher up the wellbore relative to the upstream and a disconnectable connection between the pressure generator and the hydraulic packer .

9. A one-pass device with upset according to claim 8, characterized in that the pressure hydrogenerator comprises a cylinder filled with hydraulic fluid and communicating with a disconnectable connection, and a piston capable of acting under the pressure of the flushing fluid supplied through the drill string on which the device with the upstream is installed , to create pressure with hydraulic fluid.

10. A one-pass device with whipstock according to claim 9, characterized in that the pressure hydrogenerator is connected to a disconnectable connection through a chamber located inside the milling tool.

11. A one-pass device with whipstock according to claim 10, characterized in that the main mill includes flushing windows that circulate flushing fluid from the chamber of the milling tool during milling into the space surrounding the milling tool, and the milling tool is equipped with a diverting means that initially isolates the washing windows from the chamber of the milling tool to ensure the transfer of hydraulic pressure generated by the pressure hydrogenerator to the disconnectable connection.

12. A one-pass device with whipstock according to claim 11, characterized in that the piston of the pressure hydrogenerator is arranged to be in the bypass position, allowing the flushing fluid to flow past the piston into the chamber of the milling tool after the installation of the hydraulic packer, and the movement of the piston of the pressure hydrogenerator in its bypass the position simultaneously opens the washing windows of the milling tool into its chamber.

13. A one-pass device with whipstock according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the packer or anchor is made bottom bottom.