Устройство для создания скважинных ответвлений из ствола скважины, образованной в геологической формации

 

Изобретение относится к бурению наклонных скважин и представляет собой отклоняющее устройство, которое включает узел обсадной трубы с предварительно выполненными в ней окнами, соединенной с эксплуатационной колонной, установочную трубу, расположенную в обсадной трубе для размещения стержня отклонителя; шпонку, расположенную в трубе для взаимодействия с J-образным пазом на стержне отклонителя. Отклонитель состоит из верхней части и нижней части, которые фиксируют в зависимости от относительного вращения шпонками. Узел обсадной трубы с установочной трубой располагают в скважине, используя гиросъемочный инструмент для точной ориентации окон. После бурения первой боковой скважины верхнюю часть поднимают и вращают для того, чтобы установить отклоняющую поверхность для бурения второй боковой скважины. Трубу первоначально закрывают крышкой, содержащей маркирующую жидкость, после рассверливания крышки маркирующая жидкость указывает на удаление крышки. Изобретение обеспечивает снижение затрат на бурение наклонных скважин из основного ствола скважины и упрощает процесс создания скважинных ответвлений. 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству для создания скважинных ответвлений из ствола скважины, образованной в геологической формации. Более конкретно, изобретение относится к устройству, которое позволяет селективно направлять инструменты ствола скважины, например, буровые инструменты или эксплуатационные стимулирующие инструменты, в различные отклоненные скважинные ответвления и позволяет инструментам контролированный повторный вход в скважину.

Отклонители обычно используют при бурении скважины для того, чтобы отклонить ствол скважины от, по существу, вертикального направления до желаемого наклона. Такие отклонители включают конусообразные секции круглого твердого стержня, которые помешают в ствол скважины на желаемую глубину и устанавливают в желаемом направлении. Отклонители обычно закрепляют с помощью механизма скользящей клиновой плашки и используют для проведения инструментов в стволе скважины в выбранном направлении. Обычно требуется прорезать окно через обсадные трубы в желаемой точке ствола скважины, чтобы начать бурение бокового ствола, для того чтобы дать возможность доступа к горной породе вокруг обсадных труб. Если только бурят одну отклоненную скважину, отклонитель иногда оставляют на месте для того, чтобы он выступал в качестве проводника для повторного ввода оборудования. Однако когда из ствола скважины бурят две или более скважины в различных направлениях, то становится необходимым удаление отклонителя из ствола для осуществления бурения каждой из отклоненных скважин. После удаления отклонителя избирательное контролированное повторное введение в любую из отклоненных скважин является трудным и требует расходов, так как съемный отклонитель должен быть помещен в точное положение, требуемое для повторного введения.

Из авторского свидетельства СССР N 192114, кл. E 21 B 7/08, 1967 года известно устройство для создания скважинных ответвлений из ствола скважины, образованной в геологической формации, содержащее проводник для инструмента и позиционирующее средство, определяющее установочное положение проводника инструмента, располагаемого в его установочном положении, по крайней мере, в двух различных ориентациях, включающих первую ориентацию и вторую ориентацию. При первой ориентации проводник инструмента направляет инструмент вниз через обсадную трубу в направлении первого из указанных скважинных ответвлений. При второй ориентации проводник инструмента направляет инструмент в направлении второго из указанных скважинных ответвлений. Позиционирующее средство соединено с обсадной трубой ствола скважины и включает трубу, расположенную, по существу, концентрически в обсадной трубе. Проводник инструмента включает направляющий элемент для его расположения в указанной трубе, когда проводник инструмента находится в установочном положении.

В качестве проводника для инструмента в этом устройстве использована распределительная головка, устанавливаемая при бурении скважинных ответвлений в указанной трубе и снабженная поворотной наклонной направляющей, механизмом для однонаправленного поворота направляющей вокруг вертикальной оси на угол, соответствующий углу расположения окон, и приспособлением для фиксирования по высоте так, чтобы ее направляющая располагалась против окон.

Указанная труба образует часть обсадной трубы скважины, которая закреплена в стволе скважины цементом, при этом в процессе цементирования цемент подается через обсадную трубу в ее нижнюю часть и далее через кольцевое пространство между обсадной трубой и стенкой ствола скважины. В процессе цементирования внутреннее пространство позиционирующей трубы загрязняется цементом, который затвердевает и препятствует правильному позиционированию распределительной головки в ней.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего упрощение процесса создания скважинных ответвлений из ствола скважины и снижение его стоимости.

Этот технический результат достигается тем, что в устройстве для создания скважинных ответвлений из ствола скважины, образованной в геологической формации, содержащем проводник для инструмента и позиционирующее средство, определяющее установочное положение проводника инструмента, располагаемого в его установочном положении, по крайней мере, в двух различных ориентациях, включающих первую ориентацию, при которой проводник инструмента направляет инструмент вниз через обсадную трубу в направлении первого из указанных скважинных ответвлений, и вторую ориентацию, при которой проводник инструмента направляет инструмент в направлении второго из указанных скважинных ответвлений, при этом позиционирующее средство соединено с обсадной трубой ствола скважины и включает трубу, расположенную, по существу, концентрически в обсадной трубе, а проводник инструмента включает направляющий элемент для его расположения в указанной трубе, когда проводник инструмента находится в установочном положении, согласно изобретению, труба закрыта в ее нижней части днищем и снабжена удаляемым герметизирующим средством для герметизации внутренней части трубы от внутренней части обсадной трубы в процессе установки обсадной трубы в ствол скважины.

Позиционирующее средство определяет точное установочное положение для проводника инструмента таким образом, что повторное позиционирование проводника инструмента в скважине в то же самое положение может быть достигнуто без труда. Различные ориентации проводника инструмента, когда он находится в установочном положении, позволяют вводить инструменты ствола скважины в различные скважинные ответвления. Изобретение может быть использовано на новых скважинах, пробуренных с поверхности, или на существующих скважинах, которые следует увеличить.

Для создания скважинных ответвлений в различных азимутных углах соответственно проводник инструмента в его первой ориентации ориентируют в первой угловой ориентации относительно оси ствола скважины, а в его второй ориентации ориентируют во втором угловом положении относительно оси ствола скважины.

Таких различных угловых ориентаций достигают, если проводник инструмента включает верхнюю часть и нижнюю часть, соединенные с позиционирующим средством, при этом верхняя часть является ориентируемой относительно нижней части в указанных угловых ориентациях.

Желательно, чтобы верхняя часть и нижняя часть были снабжены действующими совместно шпонками для облегчения указанной угловой ориентации.

Возможно, чтобы проводник инструмента включал вертлюг, обеспечивающий вращение верхней части проводника инструмента относительно его нижней части вдоль продольной оси проводника для инструмента.

Целесообразно, чтобы для скважинных ответвлений, отклоняемых из ствола скважины на различных уровнях, проводник для инструмента был выполнен более длинным, а различие в длине проводника инструмента соответствовало различию в уровнях указанных скважинных ответвлений.

Предпочтительно, чтобы проводник инструмента включал промежуточную часть, содержащую, по крайней мере, одну промежуточную штангу, при этом количество промежуточных штанг выбирали в соответствии с длиной проводника инструмента.

Возможно, чтобы герметизирующее средство образовало крышку, покрывающую верхний конец трубы.

Герметизирующее средство может быть выполнено удаляемым из трубы за счет действия вращения бурового долота, опущенного через обсадную трубу.

Желательно, чтобы труба была снабжена маркирующим средством, высвобождающимся при высверливании герметизирующего средства и вытекающим с буровой жидкостью к поверхности для обеспечения указания удаления герметизирующего средства.

Можно, чтобы на внутренней поверхности трубы была выполнена ориентационная шпоночная канавка, взаимодействующая совместно с ориентационной шпонкой, установленной в направляющем элементе, для ориентации проводника инструмента при введении проводника в установочное положение.

Для того чтобы избежать прорезки окон в обсадных трубах при бурении скважинных ответвлений, предпочтительно, чтобы обсадная труба включала, по крайней мере, одну оконную секцию, имеющую, по крайней мере, одно удлиненное отверстие, выровненное с одним из скважинных ответвлений. Внутри каждой оконной секции может быть расположена удаляемая втулка для временного закрытия каждого отверстия оконной секции в процессе установки обсадной трубы в ствол скважины.

Далее изобретение будет подробно описано с помощью варианта его выполнения со ссылкой на сопровождающие фигуры, на которых: фиг. 1 изображает схематически вариант выполнения устройства для создания двух противоположных скважинных ответвлений из вертикального ствола скважины, образованной в геологической формации, согласно изобретению, фиг. 2 - устройство, показанное на фиг. 1, установленное в стволе скважины; фиг. 3 - устройство, показанное на фиг. 1, до расположения проводника инструмента в стволе скважины; фиг. 4 - устройство, показанное на фиг. 1, после расположения проводника инструмента в стволе скважины; фиг. 5 - схематически вариант выполнения проводника инструмента, использованного в устройстве, показанном на фиг. 1-4; фиг. 6 - схематически обсадную трубу ствола скважины для использования в комбинации с другим вариантом выполнения устройства, согласно изобретению; фиг. 7 - схематически проводник для инструмента в первом его выполнении для использования с обсадной трубой ствола скважины; фиг. 8 - проводник для инструмента во втором варианте его выполнения для использования с обсадной трубой ствола скважины.

На фигурах 1-4 показана полая обсадная труба 1 для введения в ствол 2 скважины, расположенной в геологической формации 3. Обсадная труба 1 ствола 2 скважины включает верхнюю часть, образующую эксплуатационную колонну 4, и нижнюю часть, образующую сборную обсадную трубу 5, проходящую до нижнего конца ствола 2 скважины. Сборная обсадная труба 5 состоит из следующих секций в нижеследующем порядке в нисходящем направлении: цементирующей и ориентирующей секции 6, оконной секции 7, установочной секции 8 и трубного хвостового соединения 9. Трубное хвостовое соединение 9 снабжено в его нижней части башмаком с обратным клапаном (на чертеже не показан), который предотвращает вытекание текучей среды и обломков породы обратно в обсадную трубу 1 ствола 2 скважины. Различные секции 4, 5, 6, 7, 8, 9 взаимосвязаны посредством соединительных муфт 10, 11, 12, 13 или других подходящих средств, а стабилизирующие муфты 14, 15, 16 размещены на обсадной трубе 1 с одинаковыми интервалами для центрирования обсадной трубы 1 в стволе 3 скважины.

Установочная секция 8 снабжена позиционирующим средством в виде концентрической трубы 17, зафиксированной на внутренней стенке установочной секции 8 с помощью промежуточных колец 18 таким образом, что образуется кольцевое пространство 19 между трубой 17 и внутренней поверхностью обсадной трубы 1. Труба 17 закрыта в ее нижней части днищем 20, снабженным запорным клапаном (на чертеже не показан) для уравновешивания давления в процессе операций цементирования и предотвращения вытекания жидкости из трубы 17. Верхний конец трубы 17 временно закрывают алюминиевой крышкой 21, которая должна быть рассверлена, когда извлекаемый отклонитель, описанный далее, должен быть введен в установочную секцию 8. Маркер из яркоокрашенного красителя помещен в крышку 21 красителя, который высвобождается при бурении через верхнюю часть крышки 21, циркулирует к поверхности с буровой жидкостью и делается видимым на поверхности, обеспечивая показания состояния бурения. Внутренняя стенка трубы 17 снабжена шпонкой 22 для обеспечения ориентации извлекаемого отклонителя, описываемого далее.

Оконная секция 7 обсадной трубы 1 снабжена двумя окнами в форме удлиненных отверстий 23, 24, противоположно расположенных и имеющих их продольную ось, проходящую в продольном направлении оконной секции 7 таким образом, что каждое отверстие 23, 24 соответствует пересечению обсадной трубы 1 с одним из отклоненных ответвлений скважины, которое должно быть пробурено через отверстие 23, 24. Профиль отверстий 23, 24 будет поэтому меняться в зависимости от внешнего диаметра обсадной трубы 1, диаметра отклоненных ответвлений скважины и радиуса изгиба от ствола скважины к отклоненным ответвлениям скважины. Отверстия 23, 24 выровнены или установлены под выбранным углом по отношению к шпонке 22 трубы 17. Стекловолокнистая втулка 25 размещена с внутренней стороны в оконной секции 7 для временного закрытия удлиненных отверстий 23, 24 в процессе установки обсадной трубы 1 в ствол 2 скважины, тем самым предотвращая прохождение текучей среды через предварительно прорезанные оконные отверстия 23, 24.

Цементирующая и ориентирующая секция 6 обсадной трубы 1 снабжена трубчатым элементом 26 с внешним диаметром, меньшим чем внутренний диаметр обсадной трубы 1 и снабженным с внутренней стороны шпонкой 27 для создания установочного профиля для азимутального установочного приспособления (на фигуре не показано). Шпонка 27 выровнена или посажена на место с выбранным углом по отношению к шпонке 22 в установочной секции 8 обсадной трубы.

Трубчатый элемент 26 фиксирован в секции 6 обсадной трубы с помощью промежуточного кольца 28. Одноходовой клапан в форме обратного клапана 29 расположен ниже трубчатого элемента 26, обратный клапан 29 позволяет цементу вытекать через обсадную трубу 1 только в направлении вниз. Все компоненты 26, 27, 28, 29, расположенные в секции 6 обсадной трубы, являются удаляемыми из нее за счет действия вращающегося бурильного долота (на чертеже не показано), опущенного в обсадную трубу 1.

На фиг. 5 показан проводник для инструмента в форме извлекаемого отклонителя 30, имеющего внешний диаметр несколько меньше, чем внутренний диаметр обсадной трубы 1. Отклонитель 30 состоит из верхней части 31, имеющей конусообразную вогнутую поверхность 32, расположенную в стороне от верхней части 31, для выравнивания буровых инструментов, когда эти инструменты проводят вдоль поверхности 32, нижней части в форме цилиндрического направляющего элемента 33 с внешним диаметром немного меньшим, чем внутренний диаметр трубы 17, и промежуточной части 34, расположенной между верхней частью 31 и направляющим элементом 33. В направляющем элементе 33 выполнена J-образная пазовая шпоночная канавка 35, которая выравнивает шпонку 22 трубы 17, когда направляющий элемент направляют в трубу 17 после удаления крышки 21. Направляющий элемент 33 имеет направляющую поверхность в форме башмака с косым срезом нижнего конца 36 для обеспечения самовыравнивания J-образной шпоночной канавки 35 шпонкой 22. Направляющий элемент 33 и промежуточная часть 34 снабжены соответствующими шпонками (на чертеже не показаны), позволяющими осуществлять переориентацию промежуточной части 34 и верхней части 31 относительно направляющего элемента 33 таким образом, что вогнутая поверхность 32 может быть ориентирована напротив каждого удлиненного отверстия 23, 24 оконной секции 13. Пазы (на чертеже не показаны) выполнены в верхней части 31 отклонителя 30 для прикрепления к нему извлекаемого инструмента (на чертеже не показано).

В процессе обычного применения устройства согласно изобретению эксплуатационную колонну 4 ставят на место и цементируют, после чего ствол 2 скважины бурят или углубляют до глубины, которая немного ниже желаемой точки ствола скважины, где производится его искусственное отклонение. Сборная обсадная труба 5 затем опускается в ствол 2 скважины. Инструмент для гиросъемки опускают в обсадную трубу 1 на талевом канате и устанавливают в ориентирующей и цементирующей секции 6 и сборную обсадную трубу 5 вращают для того, чтобы сориентировать отверстия 23, 24 с желаемым азимутом отклоненных ответвлений, которые должны быть пробурены, после чего инструмент для гиросъемки вытаскивают из ствола 2 скважины. Сборная обсадная труба 5 цементируется в стволе 2 скважины путем закачивания цемента 37 вниз сборной обсадной трубы 5, используя обычную скребковую пробку 38, тем самым цемент 37 протекает через кольцевое пространство 19, образованное между трубой 17 и внутренней поверхностью обсадной трубы 1. Цемент 37 выходит в обсадную трубу 1 ее нижней части и возвращается назад в кольцевое пространство сборной обсадной трубой 5 и стенкой ствола 2 скважины, окружая тем самым сборную обсадную трубу 5, включая оконную секцию 7.

Как показано на фиг. 2, скребковая пробка 38 установлена в цементирующей и ориентирующей секции 6 выше установочного профиля, и обратный клапан 29 предотвращает обратное вытекание цемента в обсадную трубу 1. После того как цемент достигает предела прочности при сжатии, буровую колону с буровым долотом с диаметром, равным внутреннему диаметру сборной обсадной трубы 5, опускают в сборную обсадную трубу 5 и выбуривают скребковую пробку 38, установочный профиль и обратный клапан 29. Бурение продолжают через оконную секцию 7, где выбуривают стекловолокнистую втулку 25, и через установочную секцию 8, где выбуривают алюминиевую крышку 21, таким образом, что достигают доступа к внутренней стороне трубы 17 (фиг. 3). Очищенная текучая среда затем циркулирует через буровую колонну и обсадную трубу 1 для очистки осадной трубы 1, после чего буровую колонну удаляют из ствола 2 скважины.

Что касается фиг. 4 и 5, извлекаемый отклонитель 30 затем опускают в обсадную трубу 1 и устанавливают в установочной секции 8 для расположения направляющего элемента 33 отклонителя 30 в трубе 17, а шпонку 22 защелкивают J-образной пазовой шпоночной канавкой 35. В этом положении вогнутую поверхность 32 отклонителя 30 располагают напротив первых удлиненных отверстий 23, 24 оконной секции 7. Опускание отклонителя 30 может быть выполнено с помощью талевого каната, с помощью буровой колонны, используя срезывающую шпильку, присоединенную к буровому долоту, или за счет использования любого другого пригодного средства.

Обычное устройство наклонного бурения для бурения соединяющей секции скважинных ответвлений опускают затем в ствол 2 скважины, направляя тем самым бурильное долото устройства вдоль вогнутой поверхности 32 отклонителя 30 и через одно из первых удлиненных отверстий 23, 24. Таким образом бурят первое отклоненное скважинное ответвление. Для переориентации отклонителя 30, для того чтобы пробурить второе отклоненное скважинное ответвление, соответствующий извлекаемый инструмент захватывают в щели в верхней части 31 отклонителя 30 и верхнюю часть 31 и промежуточную часть 34 отклонителя 30 вытягивают из направляющего элемента 33, который остается расположенным в трубе 17. Затем верхнюю часть 31 и промежуточную часть 34 повторно ориентируют относительно направляющего элемента 33, используя шпонки таким образом, что вогнутую поверхность 32 отклонителя 30 располагают напротив второго из удлиненных отверстий 23, 24 оконной секции 7. Затем бурят второе отклоненное скважинное ответвление, направляя тем самым бурильное долото вдоль вогнутой поверхности 32 отклонителя 30 и через второе из удлиненных ответвлений 23, 24.

Что касается фиг. 6, на ней изображена часть обсадной трубы ствола скважины, включающая сборную обсадную трубу 39, имеющая верхнюю оконную секцию 40, промежуточную секцию 41, нижнюю оконную секцию 42 и установочную секцию 43, взаимосвязанные с помощью соединительных муфт обсадных труб 44, 45, 46. Установочная секция 43 размещена в их нижнем конце с направляющим башмаком 46 для направления обсадной трубы в процессе их опускания в ствол буровой скважины.

Установочная секция 43 снабжена трубой 48, концентрически расположенной в установочной секции 43 в ее нижнем конце. Верхний конец трубы 48 закрыт алюминиевой крышкой 49, которая должна быть рассверлена, когда будет установлен извлекаемый отклонитель, описанный далее, в установочную секцию 43. Труба 48 закрыта в ее нижнем конце и снабжена обратным клапаном (на чертеже не показан) для уравновешивания давления в процессе операций цементирования и для предотвращения вытекания текучей среды из трубы 49. Труба 49 снабжена внутри зажимным профилем 50. Другая труба 51 оборудована обратным клапаном 52 и проходит вдоль обсадной трубы к поверхности.

Верхняя оконная секция 40 снабжена удлиненным окном 53 и нижняя оконная секция 42 снабжена удлиненным окном 54, окна 52, 53 имеют продольные оси, выравненные с продольным направлением обсадной трубы. На фиг. 6 окна 52, 53 показаны выравненными таким образом, что скважинные ответвления должны быть выбурены через окна 53, 54, увеличивающиеся в том же направлении. Или же каждое окно 53, 54 может быть ориентировано в любом желаемом направлении в зависимости от желаемых направлений скважинных ответвлений, например, окна могут быть ориентированы в противоположных направлениях или во взаимоперпендикулярных направлениях. Внутренние направляющие профили (на чертеже не показаны) и выравненные пазы 55, 56 расположены в верхней и нижней оконных секциях 40, 42 соответственно. Внутренние направляющие профили служат для направления шпонки отклонителя, описанного ниже, в пазы 55, 56. Пазы 55, 56 выравнены соответственно окнам 53, 54. Стекловолокнистая втулка (на чертеже не показана) установлена внутри в оконных секциях 40, 42 для временного закрытия окна 53, 54 в процессе установки и цементирования обсадной трубы в ствол скважины.

На фиг. 7 изображен проводник бурильной колонны в форме извлекаемого отклонителя 57, имеющего внешний диаметр немного меньше, чем внутренний диаметр обсадной трубы. Отклонитель 57 состоит из верхней части 58, имеющей конусообразную вогнутую поверхность 59 с тем, чтобы подогнать буровые инструменты, когда их направляют вдоль нее, нижней части в форме направляющего элемента 60 с внешним диаметром, соответствующим внутреннему диаметру трубы 48, и промежуточной части 61, расположенной между верхней частью 58 и направляющим элементом 59. Верхняя часть 58 снабжена шпонкой 62 с тормозной пружиной, которая в процессе работы взаимодействует с пазом 55 или пазом 56. Промежуточная часть 61 изготовлена из ряда взаимосвязанных промежуточных штанг 63 и вертлюга 64, обеспечивающего поворот верхней части 58 вокруг продольной оси отклонителя 57 относительно направляющего элемента 60. Количество промежуточных штанг 62 выбирают таким образом, что когда направляющий элемент 60 расположен в трубе 48, шпонка 62 фиксируется в пазу 56 и вогнутая поверхность 59 располагается напротив окна 54. Направляющий элемент 60 снабжен зажимным профилем 65, соответствующим зажимному профилю 50 трубы 48, и уплотняющим пакером 66. Наиболее низкорасположенная промежуточная штанга 63 присоединена к направляющему элементу 60 с помощью высвобождаемого коллектора (на чертеже не показан). Продольное отверстие 67 проходит через отклонитель 57 для обеспечения сообщения между внутренней трубой 48, когда в ней расположен направляющий элемент 60, и вогнутой поверхностью 59. Отверстие 67, снабженное внутри обратным клапаном 68, разделено на два отверстия 69, 70 вблизи вогнутой поверхности 59.

В процессе обычного использования устройства, показанного на фиг. 6-8, сборную трубу 39 опускают в ствол скважины, ориентированной в желаемом направлении, и цементируют в стволе скважины. Крышка 49 предотвращает попадание цемента в трубу 48. После отверждения цемента буровую колонну опускают в сборную обсадную трубу 39 для разбуривания цемента, присутствующего в этой трубе 39, и для разбуривания стекловолокнистой втулки. Бурение продолжают сквозь установочную секцию 8, тем самым рассверливают алюминиевую крышку 49 таким образом, что достигают доступа к внутренней трубе 47. Затем осуществляют циркулирование очищающей жидкости через трубу 51 для очистки внутренней части трубы 48 и сборной обсадной трубы 39.

Извлекаемый отклонитель 57 затем опускают в сборную обсадную трубу 39 и устанавливают в установочной секции 43, тем самым защелкивают направляющий элемент 60 в трубе 48 и зажимные профили 50, 65 взаимодействуют для удерживания направляющего элемента 60 в трубе 48. Шпонку 62 отклонителя 57 направляют вдоль направляющего профиля оконной секции 42 до тех пор, пока шпонка 62 не фиксируется в пазе 56. В процессе направления шпонки 62 вдоль направляющего профиля верхняя часть 58 отклонителя 57 способна вращаться вокруг его продольной оси с помощью вертлюга 64. В конечном положении вогнутая поверхность 59 располагается напротив окна 54. Затем бурят первое скважинное ответвление за счет бурения через окно 54, посредством чего буровое долото устройства направляют вдоль вогнутой поверхности 59 отклонителя 57.

Если желательно бурение второго скважинного ответвления через верхнее окно 53, соответствующий извлекаемый инструмент фиксируют в отклонителе 57, после чего верхнюю часть 58 и промежуточную часть 61 вытаскивают из направляющего элемента 60, который остается расположенным в трубе 48. Верхнюю часть 58 и промежуточную часть 61 извлекают на поверхность и добавляют одну или более промежуточных штанг 63 к промежуточной части 61, как показано на фиг. 8. Количество промежуточных штанг 63 выбирают таким образом, что когда направляющий элемент 60 располагают в трубе 48, шпонка 62 фиксируется в пазе 55 и вогнутая поверхность 59 располагается напротив окна 53. Верхнюю часть 58 и промежуточную часть 61 опускают через сборную обсадную трубу 39 и повторно соединяют с направляющим элементом 60 с помощью разъединяемого соединителя, тем самым шпонку 62 направляют вдоль направляющего профиля оконной секции 41 до тех пор, пока шпонка 62 не зафиксируется в пазу 55. Вновь посредством вертлюга 64 вращают верхнюю часть 58 относительно направляющего элемента 60 в процессе направления шпонки 62 вдоль направляющего профиля. Вогнутую поверхность 59 в ее конечном положении располагают напротив окна 53, после чего начинают бурение второй скважины через окно 53.

Когда устанавливают отклонитель 57 вогнутой поверхностью 59 напротив окна 53 или напротив окна 54, очищающая жидкость может циркулировать через сборную обсадную трубу 39, через трубу 51 и отверстия 67, 69, 70 отклонителя 57. Запорные клапаны 52, 68 предотвращают нежелательный поток буровой жидкости через отверстия 67, 69, 70 и трубу 50.

Необязательно, но один или более уплотняющих пакеров 71 могут быть установлены на промежуточных штангах 63 для предотвращения вытекания буровой жидкости в нижнюю часть сборной обсадной трубы 39.

Вместо расположения шпонки и пазов, как показано на фиг. 6-8, может быть применена шпоночная канавка с J-образным пазом, расположенная на направляющем элементе. и соответствующая шпонка, расположенная на трубе, или шпоночная канавка с J-образным пазом, расположенная на трубе, и соответствующая шпонка, расположенная на направляющем элементе. В таких альтернативных устройствах нет необходимости в установке вертлюга на отклонителе. Отсутствие шпонки на внутренней поверхности трубы позволяет проводить бурение через трубу, при этом нижнюю часть трубы разбуривают и затем осуществляют последующее бурение через дно хвостового соединения обсадной трубы для бурения нижней секции скважины прямо или наклонно обычным способом.

Доступ к каждому из отклоненных буровых ответвлений для будущей ремонтной работы может сопровождаться путем последующего повторного опускания извлекаемого отклонителя в желаемое положение или ориентацию.

Целое устройство, включающее извлекаемый отклонитель, может быть сконструировано из немагнитных материалов для обеспечения возможности использования обычных магнитных направляющих съемных инструментов в буровом устройстве с целью ориентации бурового устройства для выхода в окна для бурения сборных секций. В вышеописанных вариантах устройство имеет два окна для бурения двух буровых ответвлений. Устройство может быть также снабжено любым пригодным количеством окон для бурения соответствующего количества отклоненных скважинных ответвлений.

Вместо маркера яркоокрашенного красителя может быть применен любой пригодный маркер, который высвобождается при бурении через него и который образует обнаруживаемую часть буровой жидкости, циркулирующей к поверхности, для обеспечения указанного состояния бурения через устройство. Кроме того, другие части устройства могут быть снабжены аналогичным образом маркером, например, в цементирующей и ориентирующей секции или в оконной секции.

Формула изобретения

1. Устройство для создания скважинных ответвлений из ствола скважины, образованной в геологической формации, содержащее проводник для инструмента и позиционирующее средство, определяющее установочное положение проводника инструмента, располагаемого в его установочном положении, по крайней мере, в двух различных ориентациях, включающих первую ориентацию, при которой проводник инструмента направляет инструмент вниз через обсадную трубу в направлении первого из указанных скважинных ответвлений, и вторую ориентацию, при которой проводник инструмента направляет инструмент в направлении второго из указанных скважинных ответвлений, при этом позиционирующее средство соединено с обсадной трубой ствола скважины и включает трубу, расположенную по существу, концентрически в обсадной трубе, а проводник инструмента включает направляющий элемент для его расположения в указанной трубе, когда проводник инструмента находится в установочном положении, отличающееся тем, что труба закрыта в ее нижней части днищем и снабжена удаляемым герметизирующим средством для герметизации внутренней части трубы от внутренней части обсадной трубы в процессе установки обсадной трубы в ствол скважины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проводник инструмента в его первой ориентации ориентирован в первой угловой ориентации относительно оси ствола скважины, а в его второй ориентации ориентирован во второй угловой ориентации относительно оси ствола скважины.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что проводник инструмента включает верхнюю часть и нижнюю часть, соединенные с позиционирующим средством, при этом верхняя часть является ориентируемой относительно нижней части в указанных угловых ориентациях.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что верхняя часть и нижняя часть снабжены действующими совместно шпонками для облегчения указанной угловой ориентации.

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что проводник инструмента включает вертлюг, обеспечивающий вращение верхней части проводника инструмента относительно его нижней части вдоль продольной оси проводника для инструмента.

6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что для скважинных ответвлений, отклоняемых из ствола скважины на различных уровнях, проводник для инструмента выполнен более длинным, а различие в длине проводника инструмента соответствует различию в уровнях указанных скважинных ответвлений.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что проводник инструмента включает промежуточную часть, содержащую, по крайней мере, одну промежуточную штангу, при этом количество промежуточных штанг выбирают в соответствии с длиной проводника инструмента.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что герметизирующее средство образует крышку, покрывающую верхний конец трубы.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что герметизирующее средство выполнено удаляемым из трубы за счет действия вращения бурового долота, опущенного через обсадную трубу.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что труба снабжена маркирующим средством, высвобождающимся при высверливании герметизирующего средства и вытекающим с буровой жидкостью к поверхности для обеспечения указания удаления герметизирующего средства.

11. Устройство по любому из пп.1 - 10, отличающееся тем, что на внутренней поверхности трубы выполнена ориентационная шпоночная канавка, взаимодействующая совместно с ориентационной шпонкой, установленной в направляющем элементе, для ориентации проводника инструмента при введении проводника в установочное положение.

12. Устройство по любому из пп.1 - 11, отличающееся тем, что обсадная труба включает, по крайней мере, одну оконную секцию, имеющую, по крайней мере, одно удлиненное отверстие, выровненное с одним из скважинных ответвлений.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что внутри каждой оконной секции расположена удаляемая втулка для временного закрытия каждого отверстия оконной секции в процессе установки обсадной трубы в ствол скважины.

Приоритет по пунктам:
09.06.94 по пп.1 - 4, 8 - 10;
12.04.95 по пп.5 - 7, 11 - 13.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8