|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Система центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в стволе скважины. Данная система содержит наружное приспособление в сборе, содержащее защелочное соединение, которое содержит защелочный профиль, и желобный сборочный узел, содержащий пролегающий в осевом направлении желобный профиль. Внутреннее приспособление в сборе располагают внутри наружного приспособления в сборе. Внутреннее приспособление в сборе содержит защелку в сборе, содержащую множественные защелочные ключи, и ориентирующий сборочный узел, содержащий множественные ориентирующие ключи. Во время работы после осевой центровки ориентирующего сборочного узла с желобным сборочным узлом вращение ориентирующего сборочного узла приводит к функциональному зацеплению по меньшей мере одного ориентирующего ключа с желобным профилем, и, соответственно, осевая центровка защелки в сборе с защелочным соединением приводит к функциональному зацеплению защелочных ключей с защелочным профилем. 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Система центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в стволе скважины. Данная система содержит наружное приспособление в сборе, содержащее защелочное соединение, которое содержит защелочный профиль, и желобный сборочный узел, содержащий пролегающий в осевом направлении желобный профиль. Внутреннее приспособление в сборе располагают внутри наружного приспособления в сборе. Внутреннее приспособление в сборе содержит защелку в сборе, содержащую множественные защелочные ключи, и ориентирующий сборочный узел, содержащий множественные ориентирующие ключи. Во время работы после осевой центровки ориентирующего сборочного узла с желобным сборочным узлом вращение ориентирующего сборочного узла приводит к функциональному зацеплению по меньшей мере одного ориентирующего ключа с желобным профилем, и, соответственно, осевая центровка защелки в сборе с защелочным соединением приводит к функциональному зацеплению защелочных ключей с защелочным профилем.
СИСТЕМА И СПОСОБ ЦЕНТРОВКИ ПО ОКРУЖНОСТИ СКВАЖИННОЙ ЗАЩЕЛОЧНОЙ
ПОДСИСТЕМЫ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Данное изобретение относится, в общем, к оборудованию, применяемому 5 в сочетании с операциями, которые выполняют в подземных скважинах, и, в частности, к системе центровки по окружности защелки в сборе с защелочным соединением в подземной скважине и к способу ее применения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Без ограничения объема данного изобретения его уровень техники будет 10 описан, в качестве примера, в отношении образования отверстия в обсадной колонне для многоствольной скважины.
[0003] В многоствольных скважинах обычной практикой является бурение ответвления бокового ствола скважины, проходящего в боковом направлении от пересечения с основным или исходным стволом скважины. Как правило, когда 15 обсадная колонна установлена и исходный ствол скважины освоен, отклоняющую систему, такую как скважинный отклонитель, размещают в обсадной колонне в месте желаемого пересечения стволов скважины, а затем одну или более фрез отклоняют в сторону от скважинного отклонителя для образования отверстия сквозь боковую стенку колонны обсадных труб.
20 [0004] В некоторых установках желательно пробурить боковой ствол скважины в
заданном направлении от исходного ствола скважины, например, из верхней части исходного ствола скважины. В таких установках необходимо образовать отверстие в заданной окружной ориентации по отношению к исходной колонне обсадных труб. Для того чтобы правильно расположить и вращением сориентировать скважинный
25 отклонитель таким образом, что отверстие расфрезеровывают в нужном направлении, защелку в сборе, соединенную с скважинным отклонителем, закрепляют и вращением ориентируют в защелочном соединении, взаимосоединенном в обсадной колонне. Защелка в сборе обычно содержит множественные подпружиненные защелочные
ключи, каждый из которых имеет крепежный и ориентирующий профиль, вставленный в защелочный профиль, образованный внутри защелочного соединения. Таким образом, когда защелочные ключи защелки в сборе находятся в функциональном зацеплении с защелочным профилем защелочного соединения, защелку в сборе и соединенное с 5 ней оборудование в осевом направлении и по окружности закрепляют и вращением ориентируют в нужном направлении внутри обсадной колонны.
[0005] Однако было обнаружено, что в некоторых скважинных установках, таких как глубокие или удлиненные скважины, вращением закрепить защелку в сборе в защелочном соединении может быть сложно. На практике, как правило, после того, как
10 защелка в сборе находится, по существу, на глубине, буровой комплект, несущий защелку в сборе, медленно поворачивают и опускают в скважину. Эта операция предназначена для осевого расположения защелки в сборе в защелочном соединении и вращательного центрирования защелки в сборе в защелочном соединении в нужной окружной ориентации, как показывает сигнал крутящего момента на поверхности.
15 Однако в вышеуказанных глубоких или удлиненных скважинах задержка сигнала крутящего момента, достигающего поверхности благодаря податливости при кручении и кручению рабочей колонны, например, может привести к перегрузке защелочных ключей, расцеплению защелки в сборе с защелочным соединением или другой неисправности.
20 [0006] Соответственно, возникла необходимость в усовершенствованной
системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине. К тому же, возникла необходимость в такой усовершенствованной системе, которая выполнена для применения в глубоких или удлиненных скважинах. Кроме того, возникла необходимость в такой усовершенствованной системе, которая не
25 подвержена риску перегрузки защелочных ключей или расцепления защелки в сборе с защелочным соединением во время окружной ориентации.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Данное изобретение, раскрытое в данном описании, относится к системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине. Система представленная в данном изобретении выполнена для применения в глубоких 5 или удлиненных скважинах. Кроме того, система по данному изобретению не подвержена риску перегрузки защелочных ключей или расцепления защелки в сборе с защелочным соединением во время окружной ориентации.
[0008] В одном аспекте данное изобретение относится к системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в стволе скважины. Система включает
10 расположение обсадной колонны в стволе скважины. Защелочное соединение взаимосоединено в обсадной колонне и содержит защелочный профиль. Желобный сборочный узел также взаимосоединен в обсадной колонне и обладает аксиально пролегающим желобным профилем. Буровой комплект опускают в скважину и располагают внутри обсадной колонны. Защелка в сборе взаимосоединена в буровом
15 комплекте и содержит множественные защелочные ключи. Ориентирующий сборочный узел также взаимосоединен в буровом комплекте и содержит множественные ориентирующие ключи. После осевой центровки ориентирующего сборочного узла с желобным сборочным узлом вращение ориентирующего сборочного узла приводит к функциональному зацеплению по меньшей мере одного ориентирующего ключа с
20 желобным профилем, и, соответственно, осевая центровка защелки в сборе с защелочным соединением приводит к функциональному зацеплению защелочных ключей с защелочным профилем.
[0009] В одном варианте реализации изобретения множественные защелочные ключи распределены по окружности по защелке в сборе. В некоторых вариантах 25 реализации изобретения каждый из защелочных ключей содержит осевые крепежные элементы и окружные крепежные элементы. В этих вариантах реализации изобретения окружные крепежные элементы каждого защелочного ключа могут не совпадать с окружными крепежными элементами других защелочных ключей. В некоторых вариантах реализации изобретения множественные ориентирующие ключи могут быть
распределены в осевом направлении вдоль ориентирующего сборочного узла. В этих вариантах реализации изобретения ориентирующие ключи могут постепенно становиться шире по окружности от скважинного конца к верхнему концу ориентирующего сборочного узла. Кроме того, в этих вариантах реализации 5 изобретения ориентирующие ключи могут иметь конусовидный передний край, конусовидный задний край или и то, и другое.
[0010] В другом аспекте данное изобретение относится к системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в стволе скважины. Данная система содержит наружное приспособление в сборе, содержащее защелочное соединение,
10 которое содержит защелочный профиль, и желобный сборочный узел, содержащий пролегающий в осевом направлении желобный профиль. Внутреннее приспособление в сборе может быть расположено внутри наружного приспособления в сборе и содержит защелку в сборе, содержащую множественные защелочные ключи, и ориентирующий сборочный узел, содержащий множественные ориентирующие ключи.
15 После осевой центровки ориентирующего сборочного узла с желобным сборочным узлом вращение ориентирующего сборочного узла приводит к функциональному зацеплению по меньшей мере одного ориентирующего ключа с желобным профилем, и, соответственно, осевая центровка защелки в сборе с защелочным соединением приводит к функциональному зацеплению защелочных ключей с защелочным
20 профилем.
[ООН] В одном варианте реализации изобретения защелочное соединение и желобный сборочный узел соединены вместе. В другом варианте реализации изобретения защелка в сборе и ориентирующий сборочный узел соединены вместе. В некоторых вариантах реализации изобретения внутреннее приспособление в сборе 25 содержит отклоняющую систему.
[0012] В следующем аспекте данное изобретение относится к способу центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в стволе скважины. Данный способ включает следующие этапы: расположение обсадной колонны в стволе скважины, при этом обсадная колонна содержит защелочное соединение, содержащее
защелочный профиль, и желобный сборочный узел содержит пролегающий в осевом направлении желобный профиль; спуск бурового комплекта в обсадную колонну, при этом буровой комплект содержит защелку в сборе, содержащую множественные защелочные ключи, и ориентирующий сборочный узел, содержащий множественные 5 ориентирующие ключи; осевую центровку ориентирующего сборочного узла с желобным сборочным узлом; вращение бурового комплекта в обсадной колонне с целью вращать ориентирующий сборочный узел по отношению к желобному сборочному узлу; функциональное зацепление по меньшей мере одного ориентирующего ключа с желобным профилем; и осевую центровку защелки в сборе с 10 защелочным соединением, и, следовательно, функциональное зацепление защелочных ключей с защелочным профилем.
[0013] Способ может также включать следующие этапы: обеспечение грубой предварительной центровки по окружности защелочных ключей с защелочным профилем путем функционального зацепления по меньшей мере одного 15 ориентирующего ключа с желобным профилем; осевой сдвиг по меньшей мере некоторой части ориентирующего ключа через желобный профиль; обеспечение точной предварительной центровки по окружности защелочных ключей с защелочным профилем и/или осевое крепление и крепление по окружности защелочных ключей в защелочном профиле.
20 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0014] Для более полного понимания особенностей и преимуществ данного изобретения имеется ссылка на подробное описание изобретения вместе с прилагаемыми графическими материалами, в которых соответствующие ссылочные позиции на различных фигурах относятся к соответствующим элементам и в которых:
25 [0015] Фиг. 1 схематически иллюстрирует буровую морскую платформу во
время строительства многоствольной скважины после эксплуатации системы центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения;
[0016] Фиг. 2А-2Н иллюстрируют виды в поперечном сечении последовательных осевых секций системы центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения;
5 [0017] Фиг. 3 иллюстрирует вид в сечении четверти защелочного соединения
для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения;
[0018] Фиг. 4 иллюстрирует вид в поперечном сечении желобного сборочного 10 узла для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения;
[0019] Фиг. 5 иллюстрирует вид сбоку защелки в сборе для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной 15 скважине в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения;
[0020] Фиг. 6 иллюстрирует вид в поперечном сечении защелки в сборе для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения;
20 [0021] Фиг. 7А-7В иллюстрируют виды сбоку ориентирующего сборочного узла
для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения; и
[0022] Фиг. 8А-8В иллюстрируют виды в поперечном сечении ориентирующего 25 сборочного узла для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине в соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения;
ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0023] В то время как реализация и применение различных вариантов реализации данного изобретения будут подробно описаны ниже, следует понимать, что данное изобретение предоставляет много применимых идей изобретения, которые 5 могут быть реализованы в широком разнообразии конкретных контекстов. Конкретные варианты реализации изобретения, обсуждаемые в данном документе, являются лишь иллюстрированием конкретных способов реализации и применения изобретения и не ограничивают объем данного изобретения.
[0024] На фиг. 1 схематически проиллюстрирована система центровки по
10 окружности скважинной защелочной подсистемы в подземной скважине и в целом она обозначена цифрой 10. Полупогружная буровая платформа 12 расположена по центру над покрытым водой нефтяным и газовым пластом 14, расположенным под морским дном 16. Подводный напорный трубопровод 18 проходит от площадки 20 платформы 12 к устьевой установке 22, включая противовыбросовые превенторы 24. Платформа
15 12 содержит подъемное устройство 26 и башенную вышку 28 для подъема и опускания колонн труб, таких как колонна бурильных труб 30. Основной ствол скважины 32 пробурили через различные земные пласты, включая пласт 14. Термины "исходный" и "основной" ствол скважины используют в данном документе для обозначения ствола скважины, от которого пробурен другой ствол скважины. Однако следует отметить, что
20 исходный или основной ствол скважины не обязательно проходит прямо к земной поверхности, а вместо этого может представлять собой ответвление еще одного ствола скважины. Обсадную колонну 34 цементируют в основном стволе скважины 32. Термин "обсадные трубы" используется в данном документе для обозначения колонны труб, применяемой в стволе скважины или для обкладывания ствола скважины. Обсадные
25 трубы могут быть такого типа, который известен специалистам в данной области техники как "обваловка" или "хвостовик" и может быть изготовлен из любого материала, такого как сталь или композитный материал, и может быть сегментированным или непрерывным, таким как безмуфтовая длинномерная труба.
[0025] Обсадная колонна 34 содержит стыковое соединение отверстия 36, взаимосоединенное в ней. Кроме того, обсадная колонна 34 содержит защелочное соединение 38 и желобный узел в сборе 40. Защелочное соединение 38 содержит защелочный профиль, который входит в функциональное зацепление с защелочным 5 ключом защелки в сборе (не видна на фиг. 1) таким образом, что защелка в сборе может быть в осевом направлении закреплена и вращательно ориентирована в защелочном соединении 38. Желобный узел в сборе 40 содержит желобный профиль, который входит в функциональное зацепление с ориентирующими ключами ориентировочного сборочного узла (не виден на фиг. 1). Действие ориентирующего
10 сборочного узла такое, что ориентирующие ключи входят в функциональное зацепление с желобным профилем желобного узла в сборе 40, предварительно центрирует защелочные ключи защелки в сборе с защелочным профилем защелочного соединения 38. После этого осевой сдвиг защелки в сборе в защелочное соединение 38 функционально зацепляет защелочные ключи защелки в сборе с защелочным
15 профилем защелочного соединения 38.
[0026] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения, когда ориентирующие ключи ориентирующего сборочного узла находятся в функциональном зацеплении с желобным профилем желобного узла в сборе 40 и защелочные ключи защелки в сборе находятся в функциональном зацеплении с защелочным профилем
20 защелочного соединения 38, отклоняющая система проиллюстрирована таким образом, что скважинный отклонитель 42 расположен в необходимой окружной ориентации относительно стыкового соединения отверстия 36 так, что отверстие 44 можно расфрезеровать, пробурить или иным образом создать в стыковом соединении отверстие 36 в необходимом окружном направлении. Как проиллюстрировано,
25 стыковое соединение отверстия 36 расположено на необходимом пересечении основного ствола скважины 32 и ответвления или бокового ствола скважины 46. Термины "ответвление" и "боковой" ствол скважины используют в данном документе для обозначения ствола скважины, который пробурен наружу от его пересечения с другим стволом скважины, таким как исходный или основной ствол скважины.
30 Ответвление или боковой ствол скважины может содержать еще одно ответвление или боковой ствол скважины, пробуренный из него наружу.
[0027] Хотя Фиг. 1 иллюстрирует систему центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы по данному изобретению в вертикальном сечении основного ствола скважины, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что система по данному изобретению одинаково хорошо подходит для применения в 5 стволах скважин, имеющих другие конфигурации направлений, включая горизонтальные стволы скважины, отклоненные стволы скважин, наклонные скважины, боковые скважины и тому подобное. Соответственно, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что такие обозначающие направление термины, как "над", "под", "верхний", "нижний", "вверх", "вниз", "вверх по стволу скважины", "вглубь
10 скважины", "в скважине" и т. п., используются в отношении иллюстративных вариантов реализации изобретения так, как они проиллюстрированы на фигурах, при этом направление вверх следует рассматривать в направлении верхней части соответствующей фигуры, а направление вниз - в направлении нижней части соответствующей фигуры, направление вверх по стволу скважины - в направлении к
15 поверхности скважины, а направление вглубь скважины - в направлении подножья скважины.
[0028] Кроме того, хотя система центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы по данному изобретению проиллюстрирована как расположенная в основном стволе скважины, содержащем один отходящий от него
20 боковой ствол скважины, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что систему по данному изобретению можно применять в основных стволах скважин, содержащих множественные боковые стволы скважин, в каждом из которых можно применять систему по данному изобретению для расположения и ориентации отклоняющей системы, причем каждая система по данному изобретению имеет
25 неограниченный внутренний диаметр, который позволяет не находящимся в зацеплении или не центрированным защелкам в сборе проходить через защелочное соединение.
[0029] На фиг. 2 проиллюстрирована система центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы, и в целом она обозначена цифрой 100. В 30 проиллюстрированном варианте реализации изобретения часть системы 100
выполнена в виде части обсадной колонны 102. Обсадная колонна 102 содержит стыковое соединение отверстия 104, которое, предпочтительно, образовано из легко фрезеруемого или поддающегося разбуриванию материала, такого как алюминий. Хотя стыковое соединение отверстия 104 описано как образованное из легко фрезеруемого 5 или поддающегося разбуриванию материала, специалистам в данной области техники будет понятно, что стыковое соединение отверстия 104 может быть альтернативно образовано из стандартных обсадных труб или может содержать предварительно расфрезерованное отверстие, образованное в нем. Как проиллюстрировано, стыковое соединение отверстия 104 содержит отверстие 106, образованное в нем.
10 [0030] Как лучше всего проиллюстрировано на фиг. 2F, обсадная колонна 102
содержит защелочное соединение 108, содержащее защелочный профиль 110. Как лучше всего проиллюстрировано на фиг. 2G, обсадная колонна 102 содержит желобный сборочный узел 112, содержащий желобный профиль 114. Если двигаться вглубь скважины, обсадная колонна 102 содержит любое количество скважинных
15 систем труб, таких как система труб 116, или других скважинных инструментов. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения стыковое соединение отверстия 104, защелочное соединение 108 и желобный сборочный узел 112 проиллюстрированы как взаимосоединенные внутри обсадной колонны 34 в непосредственной близости друг ко другу, однако специалистам в данной области
20 техники будет понятно, что другие инструменты или системы труб могут альтернативно быть взаимосоединены в обсадной колонне 102 между стыковым соединением отверстия 104, защелочным соединением 108 и желобным сборочным узлом 112. Вместе защелочное соединение 108 и желобный сборочный узел 112 могут называться внешним буровым комплектом, который выполнен с возможностью принимать другой
25 буровой комплект в центральной части своего прохода. Как объясняется более подробно ниже, защелочный профиль 110, предпочтительно, содержит множественные элементы окружной центровки, которые выполнены с возможностью приема в себя защелочных ключей защелки в сборе с целью расположить защелку в сборе в определенной окружной ориентации и осевом положении.
[0031] Внутри обсадной колонны 102 расположен внутренний буровой комплект, который выполнен с возможностью входить в наружный буровой комплект. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения внутренний буровой комплект содержит отклоняющую систему, проиллюстрированную в качестве 5 скважинного отклонителя 118, содержащего поверхность дефлектора 120, выполненного с возможностью направлять фрезерный или буровой инструмент в боковую стенку стыкового соединения отверстия 104 с целью создать в ней отверстие 106. Кроме того, в варианте реализации комплекта отклоняющая система представляла бы собой дефлектор комплекта для функционального направления
10 необходимого оборудования комплекта в ответвленный ствол скважины, с одновременным обеспечением прохода необходимого оборудования или флюида в основной ствол скважины. Расположенный вглубь скважины от скважинного отклонителя 118, внутренний буровой комплект содержит защелку в сборе 122, содержащую множественные защелочные ключи 124, которые проиллюстрированы как
15 находящиеся в функциональном зацеплении с защелочным профилем 110 защелочного соединения 108, как лучше всего видно на фиг. 2F. Расположенный вглубь скважины от защелки в сборе 122, внутренний буровой комплект содержит ориентирующий сборочный узел 126, содержащий множественные ориентирующие ключи 128, причем два верхних ключа проиллюстрированы как находящиеся в
20 функциональном зацеплении с желобным профилем 114 желобного сборочного узла 112, как лучше всего видно на фиг. 2G. В этой конфигурации, когда ориентирующие ключи 128 ориентирующего сборочного узла 126 находятся в функциональном зацеплении с желобным профилем 114 желобного узла в сборе 112 и защелочные ключи 124 защелки в сборе 122 находятся в функциональном зацеплении с
25 защелочным профилем 110 защелочного соединения 108, поверхность дефлектора 120 скважинного отклонителя 118 расположена в необходимой окружной ориентации по отношению к стыковому соединению отверстия 104, что позволяет расфрезеровывать, бурить или иным образом образовывать отверстие 106 в стыковом соединении отверстия 104 в варианте реализации бурения.
30 [0032] Далее на фиг. 3 проиллюстрирован один вариант реализации
защелочного соединения для применения в системе центровки по окружности
скважинной защелочной подсистемы по данному изобретению и в целом обозначен цифрой 200. Защелочное соединение 200 является типичным образцом защелочного соединения 108, описанного выше. Следует отметить, что каждое защелочное соединение может иметь уникальный защелочный профиль, который отличается от 5 защелочного профиля другого защелочного соединения. Это обеспечивает выборочное зацепление с подходящим или зацепляющим набором защелочных ключей в необходимой защелке в сборе. Соответственно, защелочное соединение 200 описывается в данном документе для иллюстрирования типа элементов и комбинации элементов, которые могут быть применены для создания любого количества 10 уникальных защелочных профилей, как это предусмотрено данным изобретением.
[0033] Защелочное соединение 200 содержит в основном трубчатый корпус 202, содержащий верхний разъем 204 и нижний разъем 206, пригодные для соединения защелочного соединения 200 с другими инструментами или системами труб с помощью резьбового соединения, штифтового соединения или тому подобного. Защелочное
15 соединение 200 содержит внутренний защелочный профиль 208, содержащий множественные размещенные в осевом направлении с промежутками друг от друга углубленные желобки 210a-210h, которые расположены по окружности на внутренней поверхности защелочного соединения 200. Предпочтительно, углубленные желобки 210a-210h расположены по всей окружной внутренней поверхности защелочного
20 соединения 200. Защелочный профиль 208 также содержит верхний желобок 212, содержащий нижний прямоугольный упорный заплечник 214 и верхний наклонный заплечник 216. Защелочный профиль 208 дополнительно содержит нижний желобок 218, содержащий нижний наклонный заплечник 220 и верхний наклонный заплечник 222.
25 [0034] Защелочный профиль 208 также содержит множественные элементы
окружной центровки, проиллюстрированных в виде множественных выемок, расположенных в пределах внутренней поверхности защелочного соединения 200. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения имеются четыре набора из двух выемок, которые расположены в разных осевых и окружных положениях или
30 местах в пределах внутренней поверхности защелочного соединения 200. Например,
первый набор из двух выемок 224а, 224Ь (обобщенно выемки 224) расположен в пределах внутренней поверхности защелочного соединения 200, по существу, в одних и тех же положениях по окружности и разных осевых положениях. Второй набор из двух выемок 226а, 226Ь (обобщенно выемки 226) расположен в пределах внутренней 5 поверхности защелочного соединения 200, по существу, в одних и тех же положениях по окружности и разных осевых положениях. Третий набор из двух выемок 228а, 228Ь (обобщенно выемки 228) расположен в пределах внутренней поверхности защелочного соединения 200, по существу, в одних и тех же положениях по окружности и разных осевых положениях. Четвертый набор из двух выемок 230а, 230Ь (обобщенно выемки 10 230) расположен в пределах внутренней поверхности защелочного соединения 200, по существу, в одних и тех же положениях по окружности и разных осевых положениях.
[0035] Как проиллюстрировано, выемки 226 расположены в пределах внутренней поверхности защелочного соединения 200 в интервале под девяносто градусов по окружности от выемок 224. Подобным образом, выемки 228 расположены в
15 пределах внутренней поверхности защелочного соединения 200 в интервале под девяносто градусов по окружности от выемок 226. И наконец, выемки 230 расположены в пределах внутренней поверхности защелочного соединения 200 в интервале под девяносто градусов по окружности от выемок 228. Предпочтительно, выемки 224, 226, 228, 230 лишь частично расположены по окружности на внутренней поверхности
20 защелочного соединения 200.
[0036] Защелочный профиль 208, содержащий элементы окружной центровки, создает уникальный образец зацепления, выполненный с возможностью взаимодействовать с профилем защелочного ключа, соединенным с требуемой защелкой в сборе, чтобы в осевом и окружном направлении закреплять и 25 ориентировать, например, скважинный отклонитель в определенной необходимой окружной ориентации по отношению к защелочному соединению. Конкретный профиль каждого защелочного соединения может быть создан путем изменения одного или более его элементов или параметров. Например, толщина, количество и относительное расстояние между выемками могут быть изменены.
[0037] Далее на фиг. 4 проиллюстрирован один вариант реализации желобного сборочного узла для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы по данному изобретению и в целом обозначен цифрой 250. Желобный сборочный узел 250 содержит в основном трубчатый корпус 252, 5 содержащий верхний разъем 254 и нижний разъем 256, пригодные для соединения желобного сборочного узла 250 с другими инструментами или системами труб с помощью резьбового соединения, штифтового соединения или тому подобного. Желобный сборочный узел 250 содержит пролегающий в осевом направлении желобный профиль 258. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения
10 желобный профиль 258 содержит конусовидный верхний штрек 260 и конусовидный нижний штрек 262. Предпочтительно, по окружности ширина желобного профиля 258 будет, по существу, совпадать с такой же шириной самого широкого ориентирующего ключа, как описано более подробно ниже. Длина желобного профиля 258, предпочтительно, является по меньшей мере достаточной для того, чтобы по меньшей
15 мере один из ориентирующих ключей оставался внутри желобного профиля 258 во время операций центровки, как описано более подробно ниже.
[0038] Далее на фиг. 5-6 проиллюстрирован один вариант реализации защелки в сборе для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы по данному изобретению и в целом обозначен цифрой 300. Защелка в
20 сборе 300 содержит наружный корпус 302, содержащий верхний корпус 304, который содержит верхний разъем 306, подходящий для соединения защелки в сборе 300 с другими инструментами или системами труб с помощью резьбового соединения, штифтового соединения или тому подобного. Наружный корпус 302 содержит ключевой корпус 308, содержащий четыре распределенные по окружности, проходящие в осевом
25 направлении ключевые отверстия 310. Наружный корпус 302 также содержит нижний корпус 312, содержащий нижний разъем 314, подходящий для соединения защелки в сборе 300 с другими инструментами или системами труб с помощью резьбового соединения, штифтового соединения или тому подобного. Внутри ключевого корпуса 308 расположены множественные подпружиненные защелочные ключи 316, которые
30 выполнены с возможностью частично проходить через ключевые отверстия 310. Защелочные ключи 316 подпружинены в радиальном направлении наружу верхней и
нижней тарельчатыми пружинами 318, 320, которые зажимают верхний и нижний конические клинья 322, 324 под защелочные ключи 316.
[0039] Каждый из защелочных ключей 316 имеет уникальный профиль ключа, такой как профиль ключа 326, который позволяет крепежным и ориентирующим 5 устройствам защелки в сборе 300 с находящимся в зацеплении защелочным соединением иметь соответствующий защелочный профиль. Как проиллюстрировано, профиль ключа 326 включает множественные радиальные вариации, которые должны соответствовать находящимся в зацеплении радиальным частям защелочного профиля для того, чтобы защелочный ключ 316 входил в функциональное зацепление
10 с защелочным профилем или защелкивался в нем. Для того чтобы каждый из защелочных ключей 316 входил в функциональное зацепление с защелочным профилем, защелка в сборе 300 должна быть надлежащим образом расположена в осевом направлении в находящемся в зацеплении защелочном соединении и надлежащим образом ориентирована по окружности в находящемся в зацеплении
15 защелочном соединении. Например, профиль ключа 326 может входить в зацепление с частью защелочного профиля 208, содержащего выемки 230, описанные выше. Таким образом, можно установить осевое положение и ориентацию по окружности устройства, такого как отклоняющая система, которое сцеплено или функционально соединено с защелкой в сборе 300.
20 [0040] Далее на фиг. 7А-8В проиллюстрирован один вариант реализации
ориентирующего сборочного узла для применения в системе центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы по данному изобретению и в целом обозначен цифрой 350. Ориентирующий сборочный узел 350 содержит наружный корпус 352, содержащий верхний разъем 354, пригодный для соединения ориентирующего
25 сборочного узла 350 с другими инструментами или системами труб с помощью резьбового соединения, штифтового соединения или тому подобного. Наружный корпус 352 содержит верхний ключевой корпус 356, содержащий ключевое отверстие 358, средний ключевой корпус 360, содержащий ключевое отверстие 362, и три нижних ключевых корпуса 364, 368, 372, содержащих, соответственно, ключевые отверстия
30 366, 370, 374. Наружный корпус 352 также содержит нижний разъем 376, пригодный для
соединения ориентирующего сборочного узла 350 с другими инструментами или системами труб с помощью резьбового соединения, штифтового соединения или тому подобного.
[0041] Функционально соединенным с верхним ключевым корпусом 356 5 является подпружиненный ориентирующий ключ 378, который выполнен с возможностью частично проходить через ключевое отверстие 358. Ориентирующий ключ 378 подпружинен в радиальном направлении наружу множественными пружинами 380, расположенными между верхним ключевым корпусом 356 и ориентирующим ключом 378. Функционально соединенным со средним ключевым корпусом 360
10 является подпружиненный ориентирующий ключ 382, который выполнен с возможностью частично проходить через ключевое отверстие 362. Ориентирующий ключ 382 подпружинен в радиальном направлении наружу множественными пружинами 384, расположенными между средним ключевым корпусом 360 и ориентирующим ключом 382. Функционально соединенным с нижним ключевым корпусом 364 является
15 подпружиненный ориентирующий ключ 386, который выполнен с возможностью частично проходить через ключевое отверстие 366. Ориентирующий ключ 386 подпружинен в радиальном направлении наружу множественными пружинами 388, расположенными между нижним ключевым корпусом 364 и ориентирующим ключом 386. Функционально соединенным с нижним ключевым корпусом 368 является
20 подпружиненный ориентирующий ключ 390, который выполнен с возможностью частично проходить через ключевое отверстие 370. Ориентирующий ключ 390 подпружинен в радиальном направлении наружу множественными пружинами 392, расположенными между нижним ключевым корпусом 368 и ориентирующим ключом 390. Функционально соединенным с нижним ключевым корпусом 372 является
25 подпружиненный ориентирующий ключ 394, который выполнен с возможностью частично проходить через ключевое отверстие 374. Ориентирующий ключ 394 подпружинен в радиальном направлении наружу множественными пружинами 396, расположенными между нижним ключевым корпусом 372 и ориентирующим ключом 394.
[0042] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения каждый из нижних ориентирующих ключей 386, 390, 394 имеет первую окружную ширину, средний ориентирующий ключ 382 имеет вторую окружную ширину и верхний ориентирующий ключ 378 имеет третью окружную ширину. Первая окружная ширина меньше, чем 5 вторая окружная ширина, а вторая окружная ширина меньше, чем третья окружная ширина. Таким образом, ширина ориентирующих ключей постепенно увеличивается от нижних ориентирующих ключей 386, 390, 394 до верхнего ориентирующего ключа 378. Преимущество этой конфигурации будет описано ниже. Кроме того, каждый из ориентирующих ключей 378, 382, 386, 390, 394 имеет конусовидный передний и задний 10 край, преимущество которых будет описано ниже.
[0043] Работа системы центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы по данному изобретению будет сейчас описана. Наружный буровой комплект, содержащий стыковое соединение отверстия, защелочное соединение и желобный сборочный узел взаимосоединены в обсадной колонне, и обсадную колонну
15 спускают, например, в основной ствол скважины. После этого комплект, при желании, любых зон в скважине стыкового соединения отверстия, внутренний буровой комплект, содержащий отклоняющую систему, защелку в сборе и ориентирующий сборочный узел, спускают в обсадную колонну. Предпочтительно, ориентирующие ключи ориентирующего сборочного узла по окружности центрируют с определенным и
20 известным защелочным ключем защелки в сборе, таким как первый защелочный ключ защелки в сборе. Внутренний буровой комплект перемещают вглубь скважины с помощью транспортировочного средства, такого как соединенная колонна подъемных труб, до тех пор, пока защелка в сборе не окажется на глубине вместе с защелочным соединением. Об этой операции сообщает весовой сигнал на поверхности. Затем
25 внутренний буровой комплект поднимают на заданное расстояние таким образом, что по меньшей мере один из нижних ориентирующих ключей центрируют в осевом направлении с желобным профилем желобного сборочного узла. В этой конфигурации внутренний буровой комплект вращают в обсадной колонне с целью вращать ориентирующий сборочный узел по отношению к желобному сборочному узлу до тех
30 пор, пока по меньшей мере один нижний ориентирующий ключ не войдет в функциональное зацепление с желобным профилем или не защелкнется в нем.
[0044] Как описано выше, когда нижние ориентирующие ключи имеют относительно узкую окружную ширину, по меньшей мере один нижний ориентирующий ключ, центрированный в осевом направлении с желобным профилем, легко входит в желобный профиль без вмешательства со стороны желобного профиля, даже когда 5 внутренний буровой комплект вращают. После того как по меньшей мере один из нижних ориентирующих ключей входит в функциональное зацепление с желобным профилем, сигнал крутящего момента получают на поверхности. Ввиду относительно большой осевой длины ориентирующих ключей допустимый крутящий момент между ориентирующим ключом или ключами ориентирующего сборочного узла и желобным 10 профилем желобного сборочного узла намного больше, чем ранее допустимый крутящий момент между защелочными ключами защелки в сборе и защелочным профилем защелочного соединения. Таким образом, снижают риск перегрузки защелочных ключей или расцепления защелки в сборе с защелочным соединением при окружной ориентации.
15 [0045] Когда по меньшей мере один из нижних ориентирующих ключей
находится в функциональном зацеплении с желобным профилем, достигают грубой предварительной центровки по окружности защелочных ключей с защелочным профилем, и внутренний буровой комплект могут перемещать в скважине. Когда происходит это передвижение в скважине, средний ориентирующий ключ входит в
20 желобный профиль. Когда средний ориентирующий ключ имеет большую окружную ширину, чем нижние ориентирующие ключи, достигают улучшенной предварительной центровки по окружности защелочных ключей с защелочным профилем. Когда происходит дальнейшее передвижение в скважине, верхний ориентирующий ключ входит в желобный профиль. Когда верхний ориентирующий ключ имеет большую
25 окружную ширину, чем средние ориентирующие ключи, достигают точной предварительной центровки по окружности защелочных ключей с защелочным профилем. Конусовидные передний и задний края ориентирующих ключей, а также конусовидные верхний штрек и нижний штрек желобного профиля содействуют осевому перемещению ориентирующих ключей через желобный профиль.
[0046] Дальнейшее перемещение в скважине внутреннего бурового комплекта внутри наружного бурового комплекта центрирует в осевом направлении защелку в сборе с защелочным соединением. Ввиду окружной предварительной центровки защелочных ключей с защелочным профилем и, в частности, точной предварительной 5 центровки по окружности защелочных ключей с защелочным профилем, достигнутой верхним ориентирующим ключом в желобном профиле, защелочные ключи входят в функциональное зацепление с защелочным профилем с небольшим или нулевым вращением внутреннего бурового комплекта. В этой конфигурации защелочные ключи закрепляют в осевом направлении и по окружности защелку в сборе в защелочном
10 соединении. В качестве варианта, защелочные ключи могут в осевом направлении закрепить защелку в сборе в защелочном соединении, а верхний ориентирующий ключ в желобном профиле может обеспечить окружное закрепление. В любом случае, когда защелочные ключи защелки в сборе входят в функциональное зацепление с защелочным профилем защелочного соединения, отклоняющую систему располагают
15 в необходимой ориентации по окружности относительно стыкового соединения отверстия таким образом, что отверстие можно расфрезеровать, пробурить или образовать иным образом в стыковом соединении отверстия в необходимом направлении по окружности.
[0047] В то время как данное изобретение описано со ссылкой на 20 иллюстративные варианты реализации изобретения, это описание не претендует на ограничительный характер. Различные модификации и комбинации иллюстративных вариантов реализации изобретения, а также другие варианты реализации данного изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники после ссылки на данное описание. Следовательно, предполагают, что прилагаемая формула 25 изобретения охватывает любые такие модификации или варианты реализации изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в стволе скважины, содержащая:
обсадную колонну, располагаемую в стволе скважины;
5 защелочное соединение, взаимосоединенное в обсадной колонне, причем
защелочное соединение содержит защелочный профиль;
желобный сборочный узел, взаимосоединенный в обсадной колонне, причем желобный сборочный узел обладает пролегающим в осевом направлении желобным профилем;
10 буровой комплект, расположенный внутри обсадной колонны;
защелку в сборе, взаимосоединенную в буровом комплекте, причем защелка в сборе содержит множественные защелочные ключи; и
ориентирующий сборочный узел, взаимосоединенный в буровом комплекте, причем ориентирующий сборочный узел содержит множественные ориентирующие 15 ключи,
при этом после осевой центровки ориентирующего сборочного узла с желобным сборочным узлом вращение ориентирующего сборочного узла приводит к функциональному зацеплению по меньшей мере одного ориентирующего ключа с желобным профилем, и, соответственно, осевая центровка защелки в сборе с 20 защелочным соединением приводит к функциональному зацеплению защелочных ключей с защелочным профилем.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что множественные защелочные ключи дополнительно содержат множественные распределенные по окружности защелочные ключи.
25 3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что каждый из защелочных ключей
дополнительно содержит осевые крепежные элементы и окружные крепежные элементы, и тем, что окружные крепежные элементы каждого защелочного ключа отличаются от окружных крепежных элементов других защелочных ключей.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что множественные ориентирующие
ключи дополнительно содержат множественные распределенные в осевом
направлении ориентирующие ключи.
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые из
5 множественных распределенных в осевом направлении ориентирующих ключей
постепенно становятся шире по окружности от скважинного конца к верхнему концу ориентирующего сборочного узла.
6. Система по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые из множественных распределенных в осевом направлении ориентирующих ключей имеют
10 конусовидный передний край.
7. Система по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые из множественных распределенных в осевом направлении ориентирующих ключей имеют конусовидный задний край.
8. Система центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в
15 стволе скважины, содержащая:
наружное приспособление в сборе, содержащее защелочное соединение, которое содержит защелочный профиль, и желобный сборочный узел, содержащий пролегающий в осевом направлении желобный профиль; и
внутреннее приспособление в сборе, расположенное внутри наружного 20 приспособления в сборе, содержащее защелку в сборе, содержащую множественные защелочные ключи, и ориентирующий сборочный узел, содержащий множественные ориентирующие ключи,
при этом после осевой центровки ориентирующего сборочного узла с желобным сборочным узлом вращение ориентирующего сборочного узла приводит к 25 функциональному зацеплению по меньшей мере одного ориентирующего ключа с желобным профилем, и, соответственно, осевая центровка защелки в сборе с защелочным соединением приводит к функциональному зацеплению защелочных ключей с защелочным профилем.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что защелочное соединение и желобный сборочный узел соединены вместе.
10. Система по п. 8, отличающаяся тем, что защелка в сборе и ориентирующий сборочный узел соединены вместе.
5 11. Система по п. 8, отличающаяся тем, что внутреннее приспособление в
сборе дополнительно содержит отклоняющую систему.
12. Система по п. 8, отличающаяся тем, что множественные ориентирующие ключи дополнительно содержат множественные распределенные в осевом направлении ориентирующие ключи.
10 13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые из
множественных распределенных в осевом направлении ориентирующих ключей постепенно становятся шире по окружности от скважинного конца к верхнему концу ориентирующего сборочного узла.
14. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые из
15 множественных распределенных в осевом направлении ориентирующих ключей имеют
конусовидный передний край.
15. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые из
множественных распределенных в осевом направлении ориентирующих ключей имеют
конусовидный задний край.
16. Способ центровки по окружности скважинной защелочной подсистемы в стволе скважины, включающий следующие этапы:
расположение обсадной колонны в стволе скважины, причем обсадная колонна содержит защелочное соединение, содержащее защелочный профиль, и желобный 5 сборочный узел, содержащий пролегающий в осевом направлении желобный профиль;
спуск бурового комплекта в обсадную колонну, причем буровой комплект содержит защелку в сборе, содержащую множественные защелочные ключи, и ориентирующий сборочный узел, содержащий множественные ориентирующие ключи;
осевую центровку ориентирующего сборочного узла желобным сборочным
10 узлом;
вращение бурового комплекта в обсадной колонне для вращения ориентирующего сборочного узла по отношению к желобному сборочному узлу;
функциональное зацепление по меньшей мере одного ориентирующего ключа с
желобным профилем; и
15 осевую центровку защелки в сборе с защелочным соединением и,
следовательно, функциональное зацепление защелочных ключей с защелочным профилем.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что функциональное зацепление по меньшей мере одного ориентирующего ключа с желобным профилем дополнительно
20 включает обеспечение грубой предварительной центровки по окружности защелочных ключей с защелочным профилем.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что осевая центровка защелки в сборе с защелочным соединением дополнительно включает осевой сдвиг по меньшей мере некоторой части ориентирующего ключа через желобный профиль.
25 19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что сдвиг по меньшей мере
некоторой части ориентирующего ключа через желобный профиль дополнительно включает обеспечение точной предварительной центровки по окружности защелочных ключей с защелочным профилем.
20. Способ по п. 16, отличающийся тем, что функциональное зацепление защелочных ключей с защелочным профилем дополнительно включает закрепление в осевом направлении и по окружности защелочных ключей в защелочном профиле.
1/9
1/9
4/9
9/9
9/9
|
