Ориентатор колтюбинговой трубы

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(72) Авторы Галай Михаил Иванович Демяненко Николай Александрович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(57) Ориентатор колтюбинговой трубы, выполненный с возможностью установки на колонне лифтовых труб, содержащий полый поворотный корпус, снабженный в нижней части, по меньшей мере, одним направляющим элементом и продольным окном для выхода колтюбинговой трубы в боковой ствол скважины, храповую муфту, состоящую из двух взаимодействующих между собой частей, одна из которых соединена с верхней частью поворотного корпуса, отличающийся тем, что вторая часть храповой муфты выполнена с 65102010.08.30 возможностью жесткого соединения с колонной лифтовых труб, внутри поворотного корпуса установлена полая гильза с возможностью перемещения, фиксации в крайнем нижнем положении с обеспечением герметизации колонны лифтовых труб, фиксации в крайнем верхнем положении и фиксированного поворота вместе с корпусом без проворота относительно корпуса, при этом диаметр ее внутреннего канала обеспечивает прохождение колтюбинговой трубы с насадками, а отклоняющий элемент, расположенный на ее нижнем торце, обеспечивает направление колтюбинговой трубы в боковой ствол скважины через продольное окно полого корпуса, открытое положение которого обеспечивается крайним верхним положением гильзы, при этом направляющий элемент корпуса выполнен с возможностью обеспечения прохождения колтюбинговой трубы в нижерасположенный интервал колонны лифтовых труб. Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации скважин с боковыми стволами, она может быть использована в качестве поворотного ориентирующего устройства в забойных компоновках при ремонте многоствольных скважин, проведении различных технологических операций в боковых стволах скважин. Известен ориентатор забойной компоновки 1, содержащий корпус, вал, установленный на подшипниках в корпусе, привод, выполненный в виде полого подпружиненного штока с наружными шлицами, преобразователь движения, выполненный в виде наружной втулки со спиральными пазами, взаимодействующими с ответными выступами внутренней полой втулки, поршень с уплотнением, подпружиненное кольцо, снабженное шлицами и зубчатой полумуфтой. Наружная втулка преобразователя движения связана с корпусом, а внутренняя втулка связана с поршнем и снабжена зубчатой полумуфтой, взаимодействующей с зубчатой полумуфтой подпружиненного штока, при этом пружина штока опирается на корпус через упорный шарикоподшипник, а подпружиненное кольцо,зубчатой полумуфтой взаимодействующее с ответной полумуфтой вала, шлицами сцеплено с корпусом. Недостатком данного ориентатора является ограниченность сферы его применения, в частности, его нельзя использовать во время проведения технологических операций в боковых стволах уже построенных скважин. Известен ориентатор 2, содержащий сборный корпус, размещенные в нем поршень с пустотелым штоком с наружными прямыми, зацепленными с корпусом, и винтовыми шлицами, возвратную пружину в подпоршневой полости, связанной посредством разделительного элемента с буферной полостью, соединенной дренажным окном с закорпусным пространством, шпиндель с полым валом, кинематически связанным с пустотелым штоком. К недостаткам данного устройства относится то, что у него низкие долговечность,надежность функционирования и функциональные возможности вследствие потери прочности рычагов и шлиц при выполнении ориентатора диаметром менее 100 мм, невозможность получить небольшие шаги поворота полого вала шпинделя (менее 20 градусов),ограниченность сферы его применения, в частности, его нельзя использовать для проведения технологических операций в боковых стволах уже построенных скважин. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является ориентатор гибкой трубы 3, содержащий сборный корпус, в котором размещены полый 2 65102010.08.30 поршень, возвратная пружина полого поршня, поворотный шпиндель, храповый венец,зубцы которого фиксируются собачками. Ориентатор также содержит две зубчатые полумуфты, одна из которых размещена в нижней части полого поршня, а другая - в верхней части поворотного шпинделя, установленные с возможностью взаимодействия между собой, причем их разомкнутое положение обеспечивает возвратная пружина полого поршня дополнительную возвратную пружину, обеспечивающую возврат поворотного шпинделя в верхнее исходное положение, шлицевую муфту, кинематически связанную с нижней частью поворотного шпинделя посредством устроенных на нем шлиц и установленную в нижней части сборного корпуса посредством резьбовой втулки, на нижнем торце которой устроена храповая полумуфта, собачки которой взаимодействуют с зубцами храпового венца, устроенного на теле шлицевой муфты поворотный корпус, верхняя часть которого соединена с нижней частью шлицевой муфты, содержащий закрепленную на его внутренней стенке рессору и продольное окно, устроенное напротив рессоры при этом на полом поршне установлены кулачки, взаимодействующие с винтовыми канавками, выполненными на стенке сборного корпуса, а внутренний диаметр полого поршня больше диаметра ориентируемой гибкой трубы на величину щелевого зазора, обеспечивающего необходимый перепад давления между зонами, расположенными над и под поршнем. Недостатком данного устройства является то, что для его использования необходимо предварительно провести глушение всех боковых стволов и выполнить спуско-подъемные операции по извлечению колонны насосно-компрессорных труб, по которой велась добыча нефти. Задачей, решаемой полезной моделью, является создание устройства для ориентации колтюбинговой трубы, позволяющего осуществлять избирательный ввод колтюбинговой трубы с технологической оснасткой в боковой ствол добывающей многоствольной скважины без подъема колонны лифтовых труб. Поставленная задача решается за счет того, что в ориентаторе колтюбинговой трубы,выполненном с возможностью установки на колонне лифтовых труб, содержащем полый поворотный корпус, снабженный в нижней части, по меньшей мере, одним направляющим элементом и продольным окном для выхода колтюбинговой трубы в боковой ствол скважины, храповую муфту, состоящую из двух взаимодействующих между собой частей,одна из которых соединена с верхней частью поворотного корпуса, согласно полезной модели, вторая часть храповой муфты выполнена с возможностью жесткого соединения с колонной лифтовых труб, внутри поворотного корпуса установлена полая гильза с возможностью перемещения, фиксации в крайнем нижнем положении с обеспечением герметизации колонны лифтовых труб, фиксации в крайнем верхнем положении и фиксированного поворота вместе с корпусом без проворота относительно корпуса, при этом диаметр ее внутреннего канала обеспечивает прохождение колтюбинговой трубы с насадками, а отклоняющий элемент, расположенный на ее нижнем торце, обеспечивает направление колтюбинговой трубы в боковой ствол скважины через продольное окно полого корпуса, открытое положение которого обеспечивается крайним верхним положением гильзы, при этом направляющий элемент корпуса выполнен с возможностью обеспечения прохождения колтюбинговой трубы в нижерасположенный интервал колонны лифтовых труб. Полезная модель поясняется следующими чертежами на фиг. 1 изображен разрез ориентатора колтюбинговой трубы (далее - ориентатор) со спущенной колтюбинговой трубой, оснащенной насадкой на фиг. 2 - разрез ориентатора с открытым боковым окном на фиг. 3 - разрез ориентатора со спущенной через его открытое боковое окно колтюбинговой трубой с насадкой в боковой ствол скважины на фиг. 4 - разрез ориентатора с закрытым боковым окном. Ориентатор 1 (фиг. 1-4) состоит из корпуса 2, который на подшипниках 3 закреплен на колонне лифтовых труб 4 и соединен с колонной посредством храповой муфты 5. Герме 3 65102010.08.30 тизация корпуса 2 и колонны лифтовых труб 4 осуществляется при помощи уплотнений 6. Внутри корпуса 2 с возможностью перемещения установлена гильза 7, на внутреннем канале 8 которой выполнены винтовые канавки 9. На гильзе 7 устроена бобышка 10, которая, перемещаясь вдоль паза 11, выполненного на боковой поверхности корпуса 2,фиксирует гильзу 7 от проворота внутри корпуса 2. На боковой поверхности корпуса 2 диаметрально или под углом по отношению к пазу 11 выполнено продольное окно 12. На нижнем торце гильзы 7 устроен отклоняющий элемент в виде упора 13, который расположен диаметрально по отношению к окну 12. В корпусе 2 диаметрально упору 13, но ниже его также устроен отклоняющий элемент в виде упора 14. На гильзе 7 смонтированы замки 15, которые фиксируют гильзу 7 внутри корпуса 2 в крайнем верхнем и крайнем нижнем положениях. Между гильзой 7 и корпусом 2 устроены уплотнения 16, которые изолируют внутренние полости 17 колонны лифтовых труб 4 от затрубного пространства 18 внутри обсадной колонны 19 и ограниченного пакерами 20. Ориентатор работает следующим образом. С учетом координат бокового ствола 21 собранный ориентатор 1 устанавливается на колонне лифтовых труб 4 с закрытым гильзой 7 окном 12 для обеспечения герметизации внутреннего пространства колонны лифтовых труб при добыче нефти. Затем производится спуск колонны труб в обсадную колонну 19 скважины. По колонне лифтовых труб 4 спускается колтюбинговая труба 22 с насадкой 23. Колтюбинговая труба 22 проходит через внутренний канал 8 гильзы 7 до выхода из нее (фиг. 1). В колтюбинговой трубе 22 насосом, расположенным на устье скважины (на фигуре не показан), поднимают давление, вследствие чего из насадки 23 выходят сухари 24. После этого оператор начинает подъем колтюбинговой трубы 22. Сухари 24 упираются в нижний торец 25 гильзы 7, перемещают ее вверх внутри корпуса 2, причем бобышка 10 перемещается по пазу 11,предотвращая поворот гильзы 7 относительно корпуса 2. Гильза 7 поднимается до крайнего верхнего положения, где фиксируется замками 15. При этом в корпусе 2 открывается окно 12. В колтюбинговой трубе 22 давление снижается до гидростатического. Сухари 24 возвращаются в насадку 23. Выполняют спуск колтюбинговой трубы 22. Насадка 23,дойдя до упора 13, отклоняется им в направлении окна 12 и выходит из корпуса 2. Если расположение окна 12 азимутально совпало со входом в боковой ствол 21, то далее труба 22 с насадкой 23 попадает в боковой ствол. При этом оператор следит за показаниями гидравлического индикатора веса (ГИВа) (на фигуре не показан). Если разгрузка колтюбинговой трубы 22 не произошла, значит колтюбинговая труба 22 прошла в боковой ствол 21. Если же ГИВ показал снижение веса, значит колтюбинговая труба 22 с насадкой 23 на выходе из окна 12 корпуса 2 уперлась в стенку обсадной колонны 19 и не прошла в боковой ствол 21. В этом случае колтюбинговую трубу 22 поднимают на устье и производят смену насадки. Затем колтюбинговую трубу 22 с поворотной насадкой 26 (фиг. 2) опускают в колонну лифтовых труб 4 к ориентатору 1. Колтюбинговая труба 22 с поворотной насадкой 26, шлицевой муфтой свободного хода 27 и стопорной насадкой 28 проходит через внутренний канал 8 гильзы 7 до выхода из нее. Гильза 7 при этом находится в крайнем верхнем положении. Насосом, расположенным на устье скважине (на фигуре не показан),в колтюбинговой трубе 22 поднимают давление, при этом из поворотной насадки 26 выходят сухари 29, которые входят в винтовые канавки 9, расположенные в канале 8 гильзы 7, а сухари 30 стопорной насадки 28 прижимаются к внутренней стенке колонны лифтовых труб 4. Производят подъем колтюбинговой трубы 22, при этом сухари 29,проходя по спиральным канавкам 9, поворачивают гильзу 7 на определенный угол. Гильза 7 через бобышку 10 передает вращение на корпус 2, который поворачивается на тот же угол, при этом стопорная насадка 28 удерживает от проворота поворотную насадку 26 и колтюбинговую трубу 22, а шлицевая муфта свободного хода 27 позволяет поворотной насадке 26 перемещаться внутри гильзы 7, храповая муфта 5 фиксирует корпус 2 в новом положении. 4 65102010.08.30 В колтюбинговой трубе 22 давление снижается до гидростатического. При этом сухари 29 и 30 возвращаются в насадки 26 и 28 соответственно, а шлицевая муфта свободного хода 27 возвращается в транспортное положение. Колтюбинговую трубу 22 (фиг. 3) опускают вниз, на выходе из гильзы 7 упор 13 направляет насадку 28 в окно 12 и далее в боковой ствол 21. Если ГИВ, расположенный на устье скважины, не показал снижение веса, значит колтюбинговая труба 22 вошла в боковой ствол и ее извлекают на устье. Если ГИВ показал снижение веса, значит колтюбинговая труба 22 не прошла в боковой ствол. В этом случае повторяют операции поворота корпуса 2 до тех пор, пока колтюбинговая труба 22 не войдет в боковой ствол 21. Храповая муфта 5 каждый раз фиксирует корпус 2 ориентатора 1 в новом положении. После того как колтюбинговая труба 22 вошла в боковой ствол 21, о чем будет свидетельствовать отсутствие снижения веса по показаниям ГИВ, оператор поднимает ее на устье скважины, где на ней устанавливают оборудование (на фиг. не показаны), необходимое для проведения технологических операций и/или геофизических исследований. После этого производят спуск колтюбинговой трубы 22 с оборудованием к ориентатору 1, из которого оно через открытое окно 12 проходит в боковой ствол 21, где и выполняет технологические операции и/или геофизические исследования, по окончании которых колтюбинговую трубу 22 с оборудованием поднимают на устье скважины. Наличие такого конструктивного элемента ориентатора, как упор 13, не позволяет колтюбинговой трубе пройти в нижерасположенный интервал колонны НКТ. После подъема на устье скважины на колтюбинговой трубе 22 (фиг. 4) устанавливают насадку 23 и опускают в интервал бокового ствола 21, не доходя до верхнего торца 31 гильзы 7. В колтюбинговой трубе 22 поднимают давление, при этом из насадки 23 выходят сухари 24, колтюбинговую трубу 22 разгружают на гильзу 7 и тем самым перемещают ее в крайнее нижнее положение, в котором она перекрывает окно 12 и фиксируется замками 15. Уплотнения 6 герметизируют внутреннее пространство 17 колонны лифтовых труб 4. Для проведения операций по повороту нижерасположенного ориентатора 1 (на фиг. не показан) до азимутального совпадения бокового окна со входом в боковой ствол колтюбинговая труба 22 с насадкой 23 (фиг. 2) опускается к отклонителю 1, гильза 7 которого находится в нижнем положении и закрывает окно 12. На выходе из гильзы 7 колтюбинговая труба 22 с насадкой 23 под действием упора 13 упруго изгибается и направляется к упору 14, расположенному в нижней части корпуса 2. Под действием упора 14 колтюбинговая труба 22 с насадкой 23 вновь упруго изгибается и направляется в нижерасположенный интервал 32 колонны лифтовых труб 4 и далее к следующему ориентатору 1,расположенному в интервале зарезки нижерасположенного бокового ствола. Поворот корпуса ориентатора производят аналогичным образом. Поворот корпуса 2 проводят только один раз за все время эксплуатации боковых стволов. Для ориентации в боковые стволы колтюбинговой трубы в дальнейшем будет необходимо проводить только операции по подъему и опусканию гильзы 7. Продольное окно 12 корпуса 2 ориентатора будет всегда направлено в соответствующий боковой ствол. Использование полезной модели позволит значительно снизить затраты, связанные с проведением технологических обработок и геофизических исследований в многозабойных скважинах вследствие отсутствия необходимости предварительного извлечения колонны насосно-компрессорных труб с пакерами, так как имеется возможность гарантированно доставлять колтюбинговую трубу с соответствующим оборудованием в заданный боковой ствол скважины через колонну НКТ, по которой ведется добыча нефти (колонну лифтовых труб). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7