RU2469172C1 - Wedge-like diverter for drilling of side holes - Google Patents

Wedge-like diverter for drilling of side holes Download PDF

Info

Publication number
RU2469172C1
RU2469172C1 RU2011128524/03A RU2011128524A RU2469172C1 RU 2469172 C1 RU2469172 C1 RU 2469172C1 RU 2011128524/03 A RU2011128524/03 A RU 2011128524/03A RU 2011128524 A RU2011128524 A RU 2011128524A RU 2469172 C1 RU2469172 C1 RU 2469172C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wedge
cavity
cutting tool
shear bolt
piston
Prior art date
Application number
RU2011128524/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алмаз Адгамович Мухаметшин
Фарит Фоатович Ахмадишин
Ильгиз Камаевич Кашапов
Марат Азатович Исмагилов
Владимир Борисович Оснос
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина filed Critical Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority to RU2011128524/03A priority Critical patent/RU2469172C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469172C1 publication Critical patent/RU2469172C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/061Deflecting the direction of boreholes the tool shaft advancing relative to a guide, e.g. a curved tube or a whipstock

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention includes a wedge-like diverter with hydraulic anchor, fluid supply channel connecting the cavity of drill pipes and cavity of cutting tool to working cavity of anchor, cutting tool attached to upper part of wedge-like diverter by means of a detaching device with a shear bolt. The latter is equipped with annular stress concentrator located below diverting surface of the wedge and cylindrical constriction on the side of cutting tool, which is equipped with a cylinder interconnected with cavity. Detaching device is made in the form of a radial piston inserted into the cylinder with possibility of restricted movement towards the shear bolt and fixed in transport position with a locking mechanism opening at the pressure exceeding the pressure of fastening of hydraulic anchor in the well shaft. Due to the fact that it is possible to detach the cutting tool from the wedge by the fluid pressure, the application of the device will be enlarged and its operating reliability in horizontal sections of inclined and multibranch wells will be improved.
EFFECT: probability of emergency situations is reduced.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта газонефтяных скважин, а именно для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных и необсаженных скважин.The invention relates to the field of drilling and overhaul of oil and gas wells, namely for drilling sidetracks from previously drilled cased and uncased wells.

Известен гидравлический отклонитель (пат. RU 2311522, МПК Е21В 7/08, опубл. 27.11.07 г. Бюл. №33), содержащий клин-отклонитель с наклонной рабочей поверхностью, режущий инструмент, закрепленный на клине срезным болтом, шланг высокого давления для гидравлической связи режущего инструмента с узлом опоры (гидравлическим пакером).Known hydraulic deflector (US Pat. RU 2311522, IPC ЕВВ 7/08, published on November 27, 2007, Bull. No. 33), comprising a deflector wedge with an inclined working surface, a cutting tool mounted on the wedge with a shear bolt, and a high pressure hose for hydraulic connection of the cutting tool with the support assembly (hydraulic packer).

Известное устройство не обеспечивает надежного закрепления его в скважине, особенно в открытом стволе, так как площадь плашек нельзя увеличивать до бесконечности, что конструктивно не оправдано, а их выход в рабочее положение ограничен, вследствие этого не будет достигнуто достаточного сцепления плашек со стенкой скважины и клин-отклонитель под действием осевых нагрузок будет смещаться с места установки, что может привести к тяжелой аварии и даже к потере основного ствола скважины. Резиновые пакерующие элементы хорошо герметизируют зазор между отклонителем и стенкой скважины, но из-за своей эластичности не выдерживают осевых и тангенциальных нагрузок, возникающих при работе режущего инструмента, и осевых ударных нагрузок при спускоподъемных операциях бурильного инструмента и хвостовика при креплении бокового ствола. Другим недостатком гидравлического отклонителя является конструкция отсоединительного устройства со срезным болтом, который выполнен сплошным и воспринимает на себе вес клина-отклонителя и все осевые и тангенциальные нагрузки, возникающие в процессе спуска, ориентирования и установки отклонителя. После установки клина-отклонителя в расчетном интервале необходимо разрушить срезной болт осевой нагрузкой, созданной весом колонны бурильных труб. В вертикальных скважинах, когда клин-отклонитель устанавливается на большой глубине, такая конструкция срабатывает, но с появлением необходимости забуривания боковых стволов на возвратные горизонты с малым радиусом кривизны и строительства скважин сложной архитектуры, когда дополнительные стволы необходимо забуривать на небольшой глубине, или из горизонтального участка наклонно направленных скважин, имеющих перегибы ствола, то отсоединительное устройство представленной конструкции не срабатывает, т.к. веса колонны бурильных труб может не хватить для разрушения срезного болта, а в горизонтальных участках силы трения препятствуют полной передаче осевой нагрузки на срезной болт. При доставке клина-отклонителя в интервал установки в местах резкого перегиба ствола скважины возникают большие осевые нагрузки, которые могут привести к преждевременному разрушению срезного болта. В горизонтальных участках, когда клин-отклонитель движется по нижней стенке скважины и собирает впереди себя буровой шлам, также возрастают осевые нагрузки на срезной болт, способные привести к его преждевременному разрушению. При ориентировании клина-отклонителя по азимуту в горизонтальных участках скважины, когда он лежит на нижней стенке скважины, возникают большие тангенциальные нагрузки, которые также могут привести к разрушению срезного болта и, как следствие, невозможности установки клина-отклонителя и даже к потере ствола скважины из-за невозможности его извлечения. Аварийные ситуации, перечисленные выше, ведут к увеличению сроков строительства скважин и их стоимости.The known device does not provide reliable fixing it in the well, especially in the open hole, since the area of the dies cannot be increased indefinitely, which is not structurally justified, and their entry into the working position is limited, as a result of which the dies do not sufficiently adhere to the wall of the well and the wedge - the deflector under the action of axial loads will be displaced from the installation site, which can lead to a severe accident and even to the loss of the main wellbore. Rubber packer elements well seal the gap between the diverter and the borehole wall, but because of their elasticity, they do not withstand the axial and tangential loads arising from the operation of the cutting tool and the axial impact loads during hoisting operations of the drilling tool and shank when attaching the sidetrack. Another disadvantage of the hydraulic deflector is the design of the disconnecting device with a shear bolt, which is solid and accepts the weight of the deflector wedge and all axial and tangential loads that occur during the descent, orientation and installation of the deflector. After installing the whipstock in the design interval, it is necessary to destroy the shear bolt with the axial load created by the weight of the drill pipe string. In vertical wells, when the deflector wedge is installed at a great depth, this design works, but with the need to drill sidetracks to return horizons with a small radius of curvature and construction of wells with complex architecture, when additional trunks must be drilled at a shallow depth, or from a horizontal section directional wells having kinks, the disconnecting device of the presented design does not work, because the weight of the drill pipe string may not be enough to destroy the shear bolt, and in horizontal sections the frictional forces prevent the axial load from completely transferring to the shear bolt. When the deflector wedge is delivered to the installation interval, large axial loads occur in places of sharp bending of the wellbore, which can lead to premature failure of the shear bolt. In horizontal sections, when the deflector wedge moves along the bottom wall of the well and collects drill cuttings ahead of itself, axial loads on the shear bolt also increase, which can lead to its premature destruction. When orienting the deflector wedge in azimuth in horizontal sections of the well, when it lies on the bottom wall of the well, large tangential loads arise, which can also lead to the destruction of the shear bolt and, as a consequence, the inability to install the deflector wedge and even to the loss of the wellbore from due to the impossibility of extracting it. The emergency situations listed above lead to an increase in the construction time of wells and their cost.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для забуривания боковых стволов из обсаженной скважины (пат. RU 2263196, МПК 7 Е21В 7/08, опубл. 27.10.05 г. Бюл. №30), включающее отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гофрированной трубы, один конец которой заглушен, между которыми размещен переводник, подвижное соединение между переводником и клином, режущий инструмент, канал для подачи жидкости в полость гофрированной трубы выполнен в виде размещенного в отклоняющем клине гидропровода, связывающего полость бурильных труб и полость режущего инструмента, прикрепленного к верхней части отклоняющего клина посредством срезного болта, с полостью гофрированной трубы.The closest in technical essence to the proposed is a device for drilling sidetracks from a cased hole (US Pat. RU 2263196, IPC 7 ЕВВ 7/08, publ. 10/27/05 Bul. No. 30), including a deflecting wedge with a fixing mechanism in the form corrugated pipe, one end of which is plugged, between which the sub is placed, a movable connection between the sub and the wedge, a cutting tool, a channel for supplying fluid to the cavity of the corrugated pipe is made in the form of a hydraulic conduit placed in the deflecting wedge connecting the cavity ryl pipes and the cavity of the cutting tool attached to the upper part of the deflecting wedge by means of a shear bolt, with the cavity of the corrugated pipe.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

- сложность создания надежного соединения гидропровода через срезной болт и тело клина-отклонителя из-за недостаточной толщины клина в верхней части, что снизит надежность устройства и приведет к аварии, увеличив стоимость строительства скважин;- the difficulty of creating a reliable connection of the hydraulic pipe through the shear bolt and the body of the deflecting wedge due to insufficient thickness of the wedge in the upper part, which will reduce the reliability of the device and lead to an accident, increasing the cost of well construction;

- низкая надежность работы узла отклонения «головы» клина к стенке скважины и его фиксации в таком положении, особенно в горизонтальных участках наклонно направленных и многозабойных скважин из-за малого плеча приложения отклоняющей силы в нижней части клина и, как следствие, малого усилия отклонения клина к стенке скважины и невозможности удержания его в таком положении в течение всего цикла строительства дополнительного ствола скважины, что ограничивает диапазон ориентирования клина-отклонителя по азимуту основного ствола скважины в пределах ±45° от нижней его стенки. Это в свою очередь ведет к усложнению профиля бокового ствола, увеличивая его длину, создает проблемы при доведении обсадного хвостовика до забоя из-за его большей жесткости по сравнению с бурильной колонной и соответственно к удорожанию строительства бокового ствола;- low reliability of the node of the deviation of the "head" of the wedge to the wall of the well and its fixation in this position, especially in the horizontal sections of directional and multilateral wells due to the small shoulder of the application of deflecting force in the lower part of the wedge and, as a result, the small effort of deflecting the wedge to the wall of the well and the impossibility of holding it in this position during the entire construction cycle of the additional wellbore, which limits the orientation range of the deflecting wedge in the azimuth of the main wellbore within ± 45 ° from its lower wall. This, in turn, leads to a complication of the sidetrack profile, increasing its length, creates problems when bringing the casing liner to the bottom due to its greater rigidity compared to the drill string and, accordingly, to the cost of building the sidetrack;

- высока вероятность аварийных ситуаций из-за неконтролируемого усилия отсоединения, а также отсутствия элементов устройства, позволяющих произвести аварийное отсоединение режущего инструмента от клина при возникновении внештатных ситуаций при установке клинового отклонителя в скважине;- there is a high probability of emergency situations due to uncontrolled disconnection efforts, as well as the absence of device elements that allow emergency disconnection of the cutting tool from the wedge in case of emergency when a wedge diverter is installed in the well;

- узкая область применения, связанная с невозможностью использования отсоединительного устройства данной конструкции в скважинах со сложным профилем из-за того, что при натяжении бурильной колонны она стремится принять прямолинейное положение и заклинивается на перегибах ствола скважины за счет утолщений в замковых соединениях, не позволяя контролировать величину осевой нагрузки, приходящейся на срезной болт и приводящей к невозможности отсоединения режущего инструмента от клина.- a narrow scope associated with the inability to use a disconnecting device of this design in wells with a complex profile due to the fact that when the drill string is tensioned, it tends to take a straight position and is jammed at the bends of the wellbore due to thickenings in the castle joints, not allowing to control the value axial load per shear bolt and making it impossible to disconnect the cutting tool from the wedge.

Техническими задачами настоящего изобретения являются:The technical objectives of the present invention are:

- увеличение области применения за счет возможности использования в скважинах со сложным профилем;- increasing the scope due to the possibility of use in wells with a complex profile;

- увеличение надежности работы устройства в горизонтальных участках наклонно направленных и многозабойных скважин из-за отсоединения режущего инструмента от клина давлением жидкости и механической силы пружины, снижение вероятности аварийных ситуаций за счет оснащения срезного болта кольцевым концентратором напряжения, расположенным ниже направляющей поверхности клина, что в совокупности позволит снизить стоимость строительства скважин сложной архитектуры со сложным профилем стволов.- increasing the reliability of the device in the horizontal sections of directional and multilateral wells due to the disconnection of the cutting tool from the wedge by fluid pressure and the mechanical force of the spring, reducing the likelihood of emergencies by equipping the shear bolt with a ring stress concentrator located below the wedge guide surface, which together will reduce the cost of building wells of complex architecture with a complex profile of the trunks.

Техническая задача решается клиновым отклонителем для забуривания боковых стволов из скважины, включающим отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гидравлического якоря с рабочей полостью, между которыми размещен переводник, узел отклонения и фиксации клина, установленный в переводнике, поворотное соединение между переводником и клином, канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с рабочей полостью якоря, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством отсоединительного устройства со срезным болтом.The technical problem is solved by a wedge diverter for drilling sidetracks from the well, including a deflecting wedge with a fixing mechanism in the form of a hydraulic anchor with a working cavity, between which there is a sub, a wedge deviation and fixation unit installed in the sub, a swivel connection between the sub and the wedge, a channel for fluid supply connecting the cavity of the drill pipe and the cavity of the cutting tool with the working cavity of the armature, a cutting tool attached to the upper part of the deflecting wedge means otsoedinitelnogo device with shear bolt.

Новым является то, что срезной болт оснащен кольцевым концентратором напряжения, расположенным ниже отклоняющей поверхности клина, цилиндрическим сужением с кольцевой проточкой со стороны режущего инструмента, который снабжен цилиндром, сообщенным с полостью, а отсоединительное устройство выполнено в виде радиального поршня, вставленного в цилиндр с возможностью ограниченного перемещения в сторону срезного болта и зафиксированного в транспортном положении замковым механизмом, открывающимся при давлении, превышающем давление закрепления гидравлического якоря в стволе скважины, причем поршень снабжен цилиндрической полостью с конусным сужением и упором со стороны срезного болта, в полости размещена подпружиненная наружу к упору обойма с шариками, взаимодействующими снаружи с конусным сужением в транспортном положении и цилиндрической полостью при перемещении обоймы внутрь поршня, и пружинный толкатель меньшего диаметра, при этом цилиндрическое сужение срезного болта выполнено меньшего диаметра, чем обойма поршня, его кольцевая проточка оснащена фасками с обеих сторон, а торец со стороны режущего инструмента - фаской, выполненной с возможностью взаимодействия с шариками обоймы изнутри при установке срезного болта внутрь поршня, причем торец болта выполнен с возможностью взаимодействия с пружинным толкателем, торец перед цилиндрическим сужением - с обоймой, а его кольцевая проточка - с шариками изнутри в транспортном положении.What is new is that the shear bolt is equipped with an annular stress concentrator located below the deflecting surface of the wedge, cylindrical narrowing with an annular groove on the side of the cutting tool, which is equipped with a cylinder in communication with the cavity, and the disconnecting device is made in the form of a radial piston inserted into the cylinder with the possibility limited movement towards the shear bolt and locked in the transport position by a locking mechanism that opens at a pressure exceeding the closing pressure a hydraulic anchor in the wellbore, the piston provided with a cylindrical cavity with a conical narrowing and a stop on the side of the shear bolt, a cage spring loaded outwardly to the stop with balls interacting externally with the conical narrowing in the transport position and the cylindrical cavity when moving the cage inside the piston, and a spring pusher of smaller diameter, while the cylindrical narrowing of the shear bolt is made of a smaller diameter than the piston holder, its annular groove is equipped with chamfers with both x sides, and the end from the side of the cutting tool is a chamfer made with the possibility of interacting with the cage balls from the inside when installing a shear bolt inside the piston, with the end of the bolt being able to interact with the spring pusher, the end face before the cylindrical narrowing is with the cage, and its annular groove - with balls inside the transport position.

На фиг.1 показан общий вид устройства с разрезами, на фиг.2 - узел соединения режущего инструмента с клином и отсоединительное устройство в транспортном положении, на фиг.3 - узел соединения режущего инструмента с клином и отсоединительное устройство в процессе отсоединения режущего инструмента от клина.In Fig.1 shows a General view of the device with cuts, in Fig.2 - the connection node of the cutting tool with the wedge and the disconnecting device in the transport position, Fig.3 - the connection node of the cutting tool with the wedge and the disconnecting device in the process of disconnecting the cutting tool from the wedge .

Устройство состоит из отклоняющего клина 1 (фиг.1), переводника 2, гидравлического якоря 3, выполненного, например, в виде профильной трубы, гидравлического якоря или пакера (см. патенты RU 2166058, RU 2164282, US 5113938, US 5816324). Клин 1 шарнирно соединен с переводником 2 осью 4. В переводнике 2 установлен узел отклонения и фиксации клина (на фиг.1 не показаны), выполненный аналогично (см. патент RU 2366793). Выше клина 1 установлены режущий инструмент в виде компоновки фрез, перепускной клапан, трубный фильтр, связанные с бурильными трубами (на фиг.1 не показаны), соединенные механически с клином 1 при помощи отсоединительного устройства со срезным болтом 5, и режущий инструмент 6. Канал для подачи жидкости из бурильных труб через режущий инструмент 6 в полость якоря 3 выполнен в виде трубки высокого давления 7. Направляющий желоб клина 1 состоит из двух отклоняющих поверхностей: верхней 8 и основной 9.The device consists of a deflecting wedge 1 (Fig. 1), a sub 2, a hydraulic armature 3, made, for example, in the form of a profile pipe, a hydraulic armature or a packer (see patents RU 2166058, RU 2164282, US 5113938, US 5816324). The wedge 1 is pivotally connected to the sub 2 by an axis 4. In the sub 2, a wedge deviation and fixation unit (not shown in FIG. 1) is installed, made in the same way (see patent RU 2366793). Above the wedge 1, a cutting tool is installed in the form of a cutter arrangement, a bypass valve, a pipe filter connected to drill pipes (not shown in Fig. 1), mechanically connected to the wedge 1 using a disconnecting device with a shear bolt 5, and a cutting tool 6. Channel for supplying fluid from the drill pipe through the cutting tool 6 into the cavity of the armature 3 is made in the form of a high pressure tube 7. The guide groove of the wedge 1 consists of two deflecting surfaces: the upper 8 and the main 9.

Срезной болт 5 оснащен кольцевым концентратором напряжения 10 (фиг.2), расположенным ниже отклоняющей поверхности 8 клина 1, цилиндрическим сужением 11 (фиг.3) с кольцевой проточкой 12 со стороны режущего инструмента 6, который снабжен цилиндром 13, сообщенным с полостью 14, а отсоединительное устройство выполнено в виде радиального поршня 15, вставленного в цилиндр 13 с возможностью ограниченного перемещения в сторону срезного болта 5 и зафиксированного в транспортном положении замковым механизмом 16, открывающимся при давлении, превышающем давление закрепления гидравлического якоря 3 (фиг.1) в стволе скважины (на фиг.1 не показана), причем поршень 15 (фиг.3) снабжен цилиндрической полостью 17 с конусным сужением 18 и упором 19 со стороны срезного болта 5, в полости размещена подпружиненная наружу к упору 19 обойма 20 (например, пружиной сжатия, см. фиг.2 и 3) с шариками 21, взаимодействующими снаружи с конусным сужением 18 поршня 15 и цилиндрической полостью 17 при перемещении обоймы 20 внутрь поршня 15, и пружинный толкатель 22 меньшего диаметра, при этом цилиндрическое сужение 11 срезного болта 5 выполнено меньшего диаметра, чем обойма 20 поршня 15, его кольцевая проточка 12 оснащена фасками с обеих сторон, а торец со стороны режущего инструмента 6 - фаской, выполненной с возможностью взаимодействия с шариками 21 обоймы 20 изнутри при установке срезного болта 5 внутрь поршня 15, причем торец болта 5 выполнен с возможностью взаимодействия с пружинным толкателем 22 (который может быть зафиксирован в полости 17 поршня 15, например, пайкой, сваркой, механическим креплением и т.п., на фиг.2 и 3 не показано), торец 23 перед цилиндрическим сужением 11 - с обоймой 20, а его кольцевая проточка 12 - с шариками 21 изнутри в транспортном положении.The shear bolt 5 is equipped with an annular stress concentrator 10 (Fig. 2) located below the deflecting surface 8 of the wedge 1, a cylindrical narrowing 11 (Fig. 3) with an annular groove 12 from the side of the cutting tool 6, which is equipped with a cylinder 13 in communication with the cavity 14, and the disconnecting device is made in the form of a radial piston 15 inserted into the cylinder 13 with the possibility of limited movement towards the shear bolt 5 and fixed in the transport position by the locking mechanism 16, which opens at a pressure exceeding the pressure securing the hydraulic anchor 3 (Fig. 1) in the wellbore (not shown in Fig. 1), and the piston 15 (Fig. 3) is provided with a cylindrical cavity 17 with a conical narrowing 18 and a stop 19 from the side of the shear bolt 5, in the cavity cage 20 spring-loaded outwardly to the stop 19 (for example, by a compression spring, see FIGS. 2 and 3) with balls 21 interacting externally with the conical narrowing 18 of the piston 15 and the cylindrical cavity 17 when the cage 20 is moved inside the piston 15, and the spring plunger 22 is smaller diameter, while the cylindrical narrowing of 11 shear bolt 5 is performed but smaller in diameter than the yoke 20 of the piston 15, its annular groove 12 is equipped with chamfers on both sides, and the end face of the cutting tool 6 has a chamfer made to interact with the balls 21 of the yoke 20 from the inside when the shear bolt 5 is inserted inside the piston 15, and the end face of the bolt 5 is configured to interact with a spring pusher 22 (which can be fixed in the cavity 17 of the piston 15, for example, by soldering, welding, mechanical fastening, etc., not shown in FIGS. 2 and 3), the end face 23 in front of the cylindrical narrowing 11 - with a clip 20, and its annular groove 12 - with balls 21 from the inside in the transport position.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Собранный на мостках буровой установки клиновой отклонитель на колонне бурильных труб, соединенных через перепускной клапан с режущим инструментом 6 (фиг.1), спускают в скважину на заданную глубину и ориентируют его, например, с помощью инклинометра или гироскопа (на фиг.1 не показаны) в нужном направлении. При спуске через перепускной клапан происходит заполнение полости компоновки фрез, бурильных труб и гидравлического якоря 3 рабочей жидкостью, находящейся в скважине, предотвращая их смятие под действием давления столба жидкости. Трубный фильтр задерживает крупные частицы загрязнений, попадающие в полость бурильных труб через перепускной клапан, предотвращая загрязнение трубки высокого давления 7 (фиг.1). Во время спуска, связанного с периодичностью спуска, и остановки колонны бурильных труб на клиньях ротора для наращивания бурильных труб в их полости возникают гидравлические удары, передающиеся через полость 14 (фиг.2) в цилиндр 13 режущего инструмента 6 и воздействующие на поршень 15. С целью исключения несанкционированного отсоединения режущего инструмента 6 от клина 1 установлен замковый механизм 16 (например, стопор, срезной винт, подпружиненная призма и т.п.), который в процессе спускоподъемных операций удерживает поршень 15 на месте.The wedge diaphragm assembled on the bridges of the drilling rig on the drill pipe string, connected through the bypass valve to the cutting tool 6 (Fig. 1), is lowered into the well to a predetermined depth and oriented, for example, using an inclinometer or a gyroscope (not shown in Fig. 1 ) in the right direction. During the descent through the bypass valve, the cavity of the layout of the cutters, drill pipes and hydraulic armature 3 is filled with a working fluid located in the well, preventing them from being crushed under the action of the pressure of the fluid column. The pipe filter retains large particles of contaminants entering the cavity of the drill pipe through the bypass valve, preventing contamination of the high-pressure pipe 7 (Fig. 1). During the descent associated with the periodicity of the descent and the stop of the drill pipe string on the wedges of the rotor to build up the drill pipe, hydraulic shocks occur in their cavity, transmitted through the cavity 14 (FIG. 2) to the cylinder 13 of the cutting tool 6 and acting on the piston 15. C In order to prevent unauthorized disconnection of the cutting tool 6 from the wedge 1, a locking mechanism 16 is installed (for example, a stopper, a shear screw, a spring-loaded prism, etc.), which holds the piston 15 in place during tripping operations.

Насосом с поверхности земли создают давление рабочей жидкости в полости бурильных труб, которое через режущий инструмент 6 (фиг.1) по трубке высокого давления 7 передается в гидравлический якорь 3, приводя его в рабочее положение и надежно закрепляя в стволе скважины. Натяжением колонны бурильных труб проверяют надежность установки клинового отклонителя. Затем созданием давления, превышающего давление закрепления гидравлического якоря 3, открывают замковый механизм 16 (например, срезают стопор) (фиг.2) и поршень 15 перемещается в цилиндре 13 режущего инструмента 6 в сторону срезного болта 5. При этом обойма 20 остановится на торце 23, а шарики 21 под действием реакции фаски кольцевой проточки 12 раздвигаются и перемещаются в цилиндрическую полость 17 поршня 15 и освобождают срезной болт 5 от режущего инструмента 6, который под действием пружинного толкателя 22 отходит к противоположной стенке скважины, выходя из зацепления с клином 1. Снижение веса инструмента, находящегося в скважине, показывает, что произошло отсоединение режущего инструмента 6 от клина 1 (фиг.1). Натяжением колонны бурильных труб разрушают трубку высокого давления 7, сообщая внутреннюю полость бурильных труб и полость 14 (фиг.2) режущего инструмента 6 со стволом скважины для промывки скважины.A pump from the surface of the earth creates a pressure of the working fluid in the cavity of the drill pipe, which, through the cutting tool 6 (Fig. 1), is transmitted through the high pressure pipe 7 to the hydraulic armature 3, bringing it into working position and reliably securing it in the wellbore. By tensioning the drill pipe string, the installation of the wedge diverter is checked. Then, by creating a pressure in excess of the fixing pressure of the hydraulic armature 3, the locking mechanism 16 is opened (for example, the stopper is cut off) (Fig. 2) and the piston 15 moves in the cylinder 13 of the cutting tool 6 towards the shear bolt 5. At the same time, the yoke 20 will stop at the end 23 and the balls 21 under the reaction of the chamfer of the annular groove 12 are moved apart and moved into the cylindrical cavity 17 of the piston 15 and release the shear bolt 5 from the cutting tool 6, which, under the action of the spring pusher 22, moves to the opposite wall of the well, coming out of engagement with the wedge 1. A decrease in the weight of the tool in the borehole indicates that the cutting tool 6 is disconnected from the wedge 1 (Fig. 1). The tension of the drill pipe string destroys the high pressure pipe 7, communicating the internal cavity of the drill pipe and the cavity 14 (figure 2) of the cutting tool 6 with the wellbore for flushing the well.

Выполнение отсоединительного устройства в виде поршня 15, установленного в цилиндре 13 режущего инструмента 6, позволяет применить в конструкции клина-отклонителя срезной болт 5 с большим сопротивлением усилию среза и производить отсоединение режущего инструмента 6 (фиг.1) от клина 1 под действием давления жидкости, а кольцевой концентратор напряжения 10 (фиг.2), расположенный ниже отклоняющей поверхности 8 клина 1, в случае аварийной ситуации, когда отсоединение режущего инструмента 6 от клина 1 под действием давления не произошло (например, произошло засорение полости бурильных труб окалиной, упавшим предметом или забыли установить пружинный толкатель 22 в процессе сборки клинового отклонителя и т.п.), служит концентратором, по которому происходит разрушение срезного болта 5 с расчетной нагрузкой, не превышающей грузоподъемность буровой установки, за счет натяжения колонны бурильных труб. Также в процессе фрезерования «окна», если отсоединение режущего инструмента 6 произошло в штатном режиме, кольцевой концентратор напряжения 10 срезного болта 5 способствует его быстрейшему разрушению, сохранению режущего инструмента 6 и ускорению процесса вырезания «окна» в стенке обсадной колонны и забуривания бокового ствола.The implementation of the disconnecting device in the form of a piston 15 installed in the cylinder 13 of the cutting tool 6, allows you to use a shear bolt 5 with high resistance to shear force in the design of the deflector wedge and disconnect the cutting tool 6 (Fig. 1) from the wedge 1 under the action of liquid pressure, and the annular stress concentrator 10 (Fig. 2), located below the deflecting surface 8 of the wedge 1, in the event of an emergency when the cutting tool 6 is not disconnected from the wedge 1 under pressure (for example, clogging of the drill pipe cavity with scale, a fallen object, or forgot to install a spring pusher 22 during the assembly of the wedge diverter, etc.), serves as a hub through which the shear bolt 5 is destroyed with a rated load not exceeding the rig's payload due to tension drill pipe strings. Also, in the process of milling the “window”, if the cutting tool 6 was disconnected in the normal mode, the annular stress concentrator 10 of the shear bolt 5 contributes to its faster destruction, preservation of the cutting tool 6 and acceleration of the process of cutting the “window” in the casing wall and drilling the side trunk.

Все это обеспечивает повышение надежности работы устройства и исключение аварийных ситуаций при установке клина-отклонителя в горизонтальных участках наклонно направленных и многозабойных скважин, связанных с малым сопротивлением усилию среза срезных болтов и невозможностью доставки устройства в интервал установки, а также невозможностью отсоединения режущего инструмента из-за недохождения осевой нагрузки до срезного болта в скважинах с резкими перегибами или сложным профилем ствола, что в совокупности позволит снизить стоимость строительства скважин сложной архитектуры со сложным профилем стволов.All this provides increased reliability of the device and the elimination of emergency situations when installing the deflector in the horizontal sections of directional and multilateral wells associated with low resistance to shear bolt shear force and the inability to deliver the device to the installation interval, as well as the inability to disconnect the cutting tool due to the axial load is not reached to the shear bolt in wells with sharp kinks or a complex trunk profile, which together will reduce the cost construction of wells of complex architecture with a complex profile of trunks.

Claims (1)

Клиновой отклонитель для забуривания боковых стволов из скважины, включающий отклоняющий клин с закрепляющим механизмом в виде гидравлического якоря с рабочей полостью, между которыми размещен переводник, узел отклонения и фиксации клина, установленный в переводнике, поворотное соединение между переводником и клином, канал для подачи жидкости, связывающий полость бурильных труб и полость режущего инструмента с рабочей полостью якоря, режущий инструмент, прикрепленный к верхней части отклоняющего клина посредством отсоединительного устройства со срезным болтом, отличающийся тем, что срезной болт оснащен кольцевым концентратором напряжения, расположенным ниже отклоняющей поверхности клина, цилиндрическим сужением с кольцевой проточкой со стороны режущего инструмента, который снабжен цилиндром, сообщенным с полостью, а отсоединительное устройство выполнено в виде радиального поршня, вставленного в цилиндр с возможностью ограниченного перемещения в сторону срезного болта и зафиксированного в транспортном положении замковым механизмом, открывающимся при давлении, превышающем давление закрепления гидравлического якоря в стволе скважины, причем поршень снабжен цилиндрической полостью с конусным сужением и упором со стороны срезного болта, в полости размещена подпружиненная наружу к упору обойма с шариками, взаимодействующими снаружи с конусным сужением в транспортном положении и цилиндрической полостью при перемещении обоймы внутрь поршня, и пружинный толкатель меньшего диаметра, при этом цилиндрическое сужение срезного болта выполнено меньшего диаметра, чем обойма поршня, его кольцевая проточка оснащена фасками с обеих сторон, а торец со стороны режущего инструмента - фаской, выполненной с возможностью взаимодействия с шариками обоймы изнутри при установке срезного болта внутрь поршня, причем торец болта выполнен с возможностью взаимодействия с пружинным толкателем, торец перед цилиндрическим сужением - с обоймой, а его кольцевая проточка - с шариками изнутри в транспортном положении. A wedge diverter for drilling sidetracks from the well, including a deflecting wedge with a fixing mechanism in the form of a hydraulic anchor with a working cavity, between which there is a sub, a wedge deviation and fixation unit installed in the sub, a rotary connection between the sub and the wedge, a fluid supply channel, connecting the cavity of the drill pipe and the cavity of the cutting tool with the working cavity of the anchor, a cutting tool attached to the upper part of the deflecting wedge by means of a disconnecting devices with a shear bolt, characterized in that the shear bolt is equipped with an annular stress concentrator located below the deflecting surface of the wedge, cylindrical narrowing with an annular groove on the side of the cutting tool, which is equipped with a cylinder in communication with the cavity, and the disconnecting device is made in the form of a radial piston inserted into the cylinder with the possibility of limited movement towards the shear bolt and locked in the transport position by a locking mechanism that opens when pressure and exceeding the pressure of fixing the hydraulic anchor in the wellbore, and the piston is provided with a cylindrical cavity with a conical narrowing and a stop on the side of the shear bolt, a cage spring loaded outwardly to the stop with balls interacting externally with the conical narrowing in the transport position and the cylindrical cavity when moving holders inside the piston, and a spring pusher of a smaller diameter, while the cylindrical narrowing of the shear bolt is made of a smaller diameter than the piston holder, its annular the point is equipped with chamfers on both sides, and the end on the side of the cutting tool has a chamfer made with the possibility of interacting with the balls of the cage from the inside when the shear bolt is inserted inside the piston, the end of the bolt being able to interact with the spring pusher, the end before the cylindrical narrowing with the cage, and its annular groove - with balls from the inside in a transport position.
RU2011128524/03A 2011-07-08 2011-07-08 Wedge-like diverter for drilling of side holes RU2469172C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011128524/03A RU2469172C1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Wedge-like diverter for drilling of side holes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011128524/03A RU2469172C1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Wedge-like diverter for drilling of side holes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2469172C1 true RU2469172C1 (en) 2012-12-10

Family

ID=49255764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011128524/03A RU2469172C1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Wedge-like diverter for drilling of side holes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2469172C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644364C2 (en) * 2013-10-09 2018-02-09 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Two-state shearing bolt, well node, method of connecting components through two-state shearing bolt
RU2659294C1 (en) * 2014-07-28 2018-06-29 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Support of torque of the mill blade
WO2019075126A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Weatherford Technology Holdings, Llc Retention system for bottom hole assembly and whipstock
US11560757B2 (en) 2018-12-14 2023-01-24 Weatherford Technology Holdings, Llc Release mechanism for a whipstock

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5109924A (en) * 1989-12-22 1992-05-05 Baker Hughes Incorporated One trip window cutting tool method and apparatus
EP1105617B1 (en) * 1998-08-03 2004-05-12 Smith International, Inc. Whipstock
RU2263196C1 (en) * 2004-06-07 2005-10-27 Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" Device for drilling side boreholes from cased well
RU2311522C1 (en) * 2006-05-19 2007-11-27 ООО "БИТТЕХНИКА" Общество с ограниченной ответственностью "БИТТЕХНИКА" Hydraulic whipstock
RU91100U1 (en) * 2009-09-29 2010-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Биттехника" HYDRAULIC DIVERS
EP2018463B1 (en) * 2006-05-16 2011-01-19 McGarian, Bruce A whipstock
RU2414580C1 (en) * 2009-12-22 2011-03-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Retractable deflector

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5109924A (en) * 1989-12-22 1992-05-05 Baker Hughes Incorporated One trip window cutting tool method and apparatus
EP1105617B1 (en) * 1998-08-03 2004-05-12 Smith International, Inc. Whipstock
RU2263196C1 (en) * 2004-06-07 2005-10-27 Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" Device for drilling side boreholes from cased well
EP2018463B1 (en) * 2006-05-16 2011-01-19 McGarian, Bruce A whipstock
RU2311522C1 (en) * 2006-05-19 2007-11-27 ООО "БИТТЕХНИКА" Общество с ограниченной ответственностью "БИТТЕХНИКА" Hydraulic whipstock
RU91100U1 (en) * 2009-09-29 2010-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Биттехника" HYDRAULIC DIVERS
RU2414580C1 (en) * 2009-12-22 2011-03-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Retractable deflector

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644364C2 (en) * 2013-10-09 2018-02-09 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Two-state shearing bolt, well node, method of connecting components through two-state shearing bolt
RU2659294C1 (en) * 2014-07-28 2018-06-29 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Support of torque of the mill blade
WO2019075126A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Weatherford Technology Holdings, Llc Retention system for bottom hole assembly and whipstock
US10704328B2 (en) 2017-10-11 2020-07-07 Weatherford Technology Holdings, Llc Retention system for bottom hole assembly and whipstock
GB2581625A (en) * 2017-10-11 2020-08-26 Weatherford Tech Holdings Llc Retention system for bottom hole assembly and whipstock
GB2581625B (en) * 2017-10-11 2022-06-22 Weatherford Tech Holdings Llc Retention system for bottom hole assembly and whipstock
US11560757B2 (en) 2018-12-14 2023-01-24 Weatherford Technology Holdings, Llc Release mechanism for a whipstock

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2484231C1 (en) Diverting wedge for spudding of offshoots from well
US8469096B2 (en) Whipstock
EP2622165B1 (en) Combination whipstock and completion deflector
US7325612B2 (en) One-trip cut-to-release apparatus and method
AU2010232894B2 (en) Lateral well locator and reentry apparatus and method
RU2539489C2 (en) Tail pipe for side hole attachment
RU2473768C1 (en) Device for spudding of offshoots from well
RU2469172C1 (en) Wedge-like diverter for drilling of side holes
US11519234B2 (en) Contingency release of mill from whipstock
RU2664522C1 (en) Support of torque of mill blade
RU2659294C1 (en) Support of torque of the mill blade
RU2677517C1 (en) Extractable whipstock for reentry to the multilateral well additional hole
RU2472913C1 (en) Deflecting device for drilling of branch holes
RU144330U1 (en) WEDGE-DIVER FOR DRILLING FROM A WELL OF SIDE BARKS
RU135698U1 (en) WEDGE DIVERS
RU2469171C1 (en) Side hole drilling device
RU2477779C1 (en) Wedge-shaped diverter
GB2496954A (en) Whipstock with lockable cutting tool
RU199979U9 (en) Self-orienting retrievable whipstock, multiple activation
RU107820U1 (en) DEVICE FOR DRILLING A SIDE WELL OF A WELL
RU2429335C1 (en) Diverting wedge for spudding of offshoots from well
RU195124U1 (en) WEDGE-RELIEF FOR CUTTING A SIDE BORE IN A PLUGED WELL
RU195113U1 (en) SELF-ORIENTED REMOVABLE WEDGE-DEFLECTOR
RU2390615C1 (en) Deflecting wedge for predrilling branch holes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180709