Технические средства для забуривания дополнительных стволов скважин

Неизвлекаемые стационарные клинья однократного использования после установки на заданном интервале скважины, отбуривания от клина ствола в новом направлении и выполнения ими геологической задачи, из скважины не извлекаются. Конструкция клиньев типа СКО, устанавливаемых на ориентированный подпятник, позволяет после завершения бурения дополнительного ствола от такого клина извлечь его отклоняющий желоб без подпятника на поверхность и использовать повторно, ствол скважины остается перекрытым.

Специальные клинья закрытого типа КПП с опорой на бурильные трубы для оперативного перебуривания пропущенных угольных пластов (а также зон других полезных ископаемых) и отбора технологических проб после отбуривания дополнительного ствола уменьшенного диаметра и небольшой длины извлекаются на поверхность и бурение основного ствола может быть продолжено.

Стационарные клинья устанавливаются на искусственный забой (металлическую, щебеночную, цементную пробку, специальный подпятник или пробку-мост из синтетических смол и т.п.), предназначенный для перекрытия ствола скважины или на оставленную в скважине в результате аварии буровую колонну, колонковую трубу и т.д.

К неизвлекаемым клиньям относятся:

– отклоняющий стационарный КОС-108-4^o, КОС-89-3^o, КОС-73-2°30’, КОС-57-2°30’, КОС-44-1°30’ (ВИТР) в комплекте с пробкой – искусственным забоем ПЗ-108-44 (рис. 10);

– отклоняющий стационарный с гидравлической системой его раскрепления в стволе скважины ГОСГ-73-2°30’ и КОСГ-57-2°30’ (ВИТР);

– стационарный КС-89 (73, 57) Восточно-Казахстанского производственного объединения и др.

Все неизвлекаемые отклонители являются клиньями открытого типа, это позволяет забуривать дополнительный ствол породоразрушающим инструментом того же диаметра, как и при бурении основного ствола. Исключением являются клинья типа КПП, которые соединены с корпусом специальным переходником, служащим для его спуска и извлечения, т.е. КПП является клином закрытого типа.

Стационарные клинья опускаются в скважину на бурильных трубах и крепятся к установочному патрубку или отбурочному устройству заклепками, срезаемыми весом труб или усилием гидравлики станка при установке клина на забой скважины.

Угол наклона или скоса b отклоняющего желоба клина определяется по формуле:

tg b= d _ср./ l, (5.1)

где d _ср. – полусумма наружного и внутреннего диаметров трубы, из которой изготовлен клин, мм; l – длина отклоняющего желоба по образующей трубы, мм.

Клин, установленный в скважине, вызывает в колонне бурильных труб дополнительное напряжение изгиба, которое зависит от угла наклона b отклоняющего желоба. Поэтому при выборе угла должно быть выполнено условие

b≤ΔΘ_max, (5.2)

где ΔΘ_max – максимально допустимое приращение угла искривления скважины при работе с клином, определяется по формуле:

ΔΘ_max=115[ σ_{изг .}] l /(d · E), (5.3)

где σ_{изг .} – допускаемое напряжение на изгиб, кгс/см²; l – длина отклоняющего желоба, см; d – диаметра бурильных труб, см; E – модуль предельной упругости, кгс/см².

Максимально допустимый радиус искривления колонны бурильных труб с учетом формы ствола скважины и концентрации местных напряжений в резьбовых соединениях вычисляется по известной формуле:

, (5.4)

где f =(D _скв– d _н)/2 – стрела прогиба, см; l – длина полуволны оси бурильной колонны, м; K ₁ – коэффициент запаса прочности, равный 1,4-1,6; σ_–1 – предел выносливости при симметричном цикле; σ _m – среднее постоянное напряжение цикла; d _н – наружный диаметр бурильной трубы; b=(2·σ_–1–σ₀)/σ₀; σ₀ – предел выносливости при асимметричном цикле; α_к – коэффициент для различных марок сталей.

Перед постановкой пробки и стационарного клина необходимо проверять диаметр ствола и состояние стенок скважины в интервале их постановки по керну и проведением кавернометрии.

Пробка искусственный забой состоит из собственно пробки и гидропривода (рис. 10).

Пробки имеют цилиндрический корпус 2 указанных диаметров. В корпусе прорезаны три продольных окна, в которых помещены конусные плашки 4, опирающиеся снизу на специальные опоры корпуса, а с внутренней стороны – на распорный конус 3 и его цилиндрический направляющий стержень 6. Перед спуском пробки в скважину конус 3 удерживается винтом 1 в верхней части корпуса, а плашки обвязываются тонкой медной проволокой 5 для предотвращения их выпадения из корпуса 2. К последнему в верхней части приварен переходник для соединения с гидроприводом.

Гидропривод состоит из цилиндрического корпуса 1, к которому снизу приварена втулка для соединения левой резьбой с переходником пробки. Внутри корпуса помещен шариковый поршень 2, 3, 4 со штоком 5. Гидропривод через переходник соединяется с колонной бурильных труб, на которой ПЗ опускается в скважину.

Для создания искусственного забоя можно пользоваться пробками различных конструкций.

Стационарные клинья КОС (рис. 11) имеют аналогичную конструкцию и могут устанавливаться как для выполаживания скважин, так и изменения их азимута. Постановка любых стационарных клиньев на выкручивание скважин не рекомендуется, так как они могут опрокинуться. В этом случае необходимо их цементирование. Отбуривание от клиньев может выполняться алмазными, твердоспоавными коронками или долотами в зависимости от твердости пород в интервале их постановки.

Техническая характеристика КОС

Диаметр корпуса, мм
Угол наклона желоба к оси, градус	4,0	3,5	2,5	2,5	1,5
Длина клина в сборе, мм
Масса, кг				55,8	26,8
Диаметр скважины в интервале установки клина, мм, до

Клинья состоят из трех основных узлов: клинового цельнометаллического желоба 1, раскрепляющего устройства с удлинителем, установочного патрубка 2 (рис. 11).

Отклоняющий клиновой желоб предназначен для отклонения породоразрушающего инструмента при забуривании дополнительного ствола в заданном проектном направлении. В поперечном сечении он имеет серпообразную форму, его внутренняя криволинейная поверхность образована радиусом, равным радиусу отбурочного породоразрушающего инструмента. Нижняя цилиндрическая часть клина соединена с удлиненным корпусом 4 раскрепляющего узла, последний крепится на резьбе к нижней части клина 1 и состоит из двух распорных узлов – верхнего и нижнего, соединенных между собой штоком 9 и размещенных в корпусе 4. Нижняя часть корпуса 4 имеет три продольных окна, в которых помещены специальные зубчатые плашки 10 с двумя пазами для их удержания при спуске проволокой. Внутренней поверхностью плашки опираются на распорный конус 11. От выпадения наружу плашки плотно закрепляются и удерживаются проволокой. Верхний распорный узел образован подвижным клином 8 и плашкой 7. Плашка 7 крепится на клине 8 винтом 6, упираясь своим торцом в упор 5 и имеет возможность радиального перемещения за габариты корпуса 4, для упора в стенку скважины и удержания КОС в стволе от проворота.

Патрубок установочный является звеном между клином 1 и колонной бурильных труб. Предназначен для доставки клина КОС на место назначения для постановки на искусственный забой. Патрубок установочный 2 соединяется с клином 1 винтами 3 непосредственно перед спуском клина КОС в скважину.

Принцип работы. Клин КОС ориентируется на поверхности, опускается в скважину на колонне бурильных труб и ориентируется. Раскрепление клина КОС в скважине и отсоединение его от бурильной колонны происходит следующим образом: при постановке на забой и постепенном увеличении осевого усилия механизмом подачи бурового станка срезается винт 6 и разрывается проволока на плашках 10, корпус клина 4 перемещается относительно неподвижного клина 8 и распорного конуса 11 вниз. При этом нижний распорный конус выдвигает плашки 10, которые расклинивают клин КОС в скважине, в нижнем сечении, а клин 8 смещает плашку 7 в радиальном направлении, отжимая корпус клина КОС к стенке скважины и дополнительно раскрепляя его. При дальнейшем увеличении усилия срезаются винты 3, после чего установочный патрубок освобождается и извлекается из скважины вместе с бурильной колонной.

Г-Г

Б

А-А

Б-Б

Д-Д

Вид В

А

Г

А

Д

Д

Г

Б

В

Извлекаемый клин повторной перебурки КПП-73, 89, 108 конструкции ВИТР обеспечивает возможность забуривать один или несколько дополнительных коротких стволов на постоянной или изменяемой глубине от забоя скважины и после окончания бурения каждого дополнительного ствола полностью извлекается из скважины, что позволяет осуществлять дальнейшее бурение ее основного ствола (рис. 12).

	Рис. 12. Клин для повторного перебуривания типа КПП ВИТРа

КПП – клин закрытого типа, с его помощью можно бурить дополнительный ствол породоразрушающим инструментом следующего по размеру меньшего диаметра по сравнению с диаметром клина (т.е. для клина Æ73 мм дополнительный ствол Æ59 мм и т.д.).

Клин состоит из собственно клина – отклоняющего желоба, распорного устройства и отбурочного инструмента [8]. Собственно клин-желоб 6 – цельнометаллический, он закреплен электросваркой в корпусе 5, изготовленном из колонковой трубы. Угол наклона желоба клина 3°.

Простым и рациональным является узел крепления клина в скважине – распорное устройство. Оно состоит из двух цельнометаллических распорных клиньев: верхнего 7 и нижнего 10. На верхнем клине закреплена Т-образная направляющая шпонка 9, а нижний имеет специальный паз под эту шпонку, что позволяет этим клиньям перемещаться относительно друг друга, а их жесткое соединение осуществляется срезной заклепкой 8. Верхний распорный клин соединен с отклоняющим желобом 6, а нижний клин внизу имеет внутреннюю резьбу под конус труб Æ50 мм, которые являются опорной колонной и выполняют роль искусственного забоя.

Отбурочный инструмент представляет собой муфту 1, на которую непосредственно или на короткую колонковую трубу (до 0,5 м) наворачивается алмазное или твердосплавное долото (может использоваться также шарошечное долото с переходником). Верхняя часть муфты имеет две резьбы: во внутреннюю вворачивается конус замка бурильной трубы Æ42 мм (далее эта труба соединяется с ориентатором и бурильной колонной), а на наружную резьбу наворачивается гайка 2 с двумя выступами (см. вид В), которые соответствуют двум вырезам на переходнике 4. Глубина установки клина КПП определяется длиной колонны бурильных труб, которая соединяется с нижним распорным клином, и в зависимости от проектного задания может изменяться.

Методика раскрепления клина состоит в следующем. После ориентации клина опорная колонна бурильных труб (для этого используются изношенные трубы) устанавливается на забой скважины, осевой нагрузкой через гидравлику станка срезаются заклепки 8 и винты 3. Верхний распорный клин 7 шпонкой 9 переместится по шпоночному пазу нижнего клина 10, что приведет к взаимному расклиниванию и закреплению КПП в стволе скважины. Бурильная колонна опускается вниз так, чтобы гайка 2 соединилась с переходником 4, что позволит передать дополнительную осевую нагрузку гидравликой бурового станка через корпус 5 на распорное устройство для более надежного его раскрепления в скважине (до 1000-1500 кгс). Затем осевую нагрузку снижают (до 25-50 кгс), включают насос, и вращением на I скорости шпинделя бурового станка гайку 2 свинчивают с муфты 1, что освобождает отбурочный снаряд и делает возможным его осевое перемещение. После этого начинается процесс забуривания дополнительного ствола нового направления.

После выполнения первого рейса дальнейшее бурение может выполняться специальными компоновками, двойными колонковыми трубами или бесклиновыми снарядами направленного бурения длиной до 2,5 м следующего диаметра.

После окончания бурения дополнительного ствола клин вместе с опорной колонной бурильных труб извлекают из скважины при помощи метчика соответствующего диаметра, а клин подготавливают для последующего использования.

Устройство клиньев типа КС, СКО и др. смотрите в специальной литературе [6, 8, 11-13, 14].

Дата добавления: 2015-08-03