Горизонтально направленное сверление в скважинах
Формула / Реферат
1. Устройство для горизонтального сверления в скважинах, содержащее узел башмака, выполненный с возможностью опускания в обсадную трубу скважины на глубину, на которой требуется просверлить отверстие или отверстия в обсадной трубе, режущий инструмент, несущий корпус на упомянутом узле, служащий опорой режущему инструменту в том угловом положении, в котором желательно образовать отверстие в обсадной трубе, гироскоп на упомянутом узле, неподвижный относительно несущего корпуса и выполненный с возможностью передачи на поверхность сигнала, указывающего угловое положение несущего корпуса, причем упомянутый узел башмака содержит неподвижную секцию и поворачиваемую секцию, выполненную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно неподвижной секции.
2. Устройство по п.1, в котором узел башмака дополнительно содержит двигатель для обеспечения поворота, предназначенный для поворота поворачиваемой секции вокруг упомянутой вертикальной оси относительно неподвижной секции.
3. Устройство по п.2, в котором упомянутый двигатель для обеспечения поворота является электрическим двигателем.
4. Устройство по п.3, в котором упомянутый режущий инструмент является вращающимся режущим инструментом, приводимым в движение гибким валом, а упомянутое устройство дополнительно содержит электрический двигатель для сверления, при этом упомянутый гибкий вал соединен с упомянутым электрическим двигателем для сверления, чтобы обеспечить вращение упомянутого гибкого вала.
5. Устройство по п.4, в котором упомянутый электрический двигатель является электрическим двигателем с батарейным питанием.
6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором упомянутый режущий инструмент является зубчатой коронкой.
7. Способ горизонтального сверления в скважинах, заключающийся в том, что создают узел башмака, имеющий неподвижную секцию и поворачиваемую секцию, опускают узел башмака вниз по обсадной трубе скважины на глубину, на которой требуется прорезать отверстия, прорезают первое отверстие в стенке обсадной трубы в одном угловом положении, поворачивают поворачиваемую секцию на угол, соответствующий желаемому угловому промежутку между первым отверстием и вторым отверстием, прорезают второе отверстие, а потом повторяют процесс поворота поворачиваемой секции и прорезают следующее отверстие.
8. Способ горизонтального сверления в скважине, заключающийся в том, что создают узел башмака с устройством для образования отверстия в стенке обсадной трубы скважины и гироскопом, неподвижным относительно устройства, образующего отверстие, опускают узел башмака вниз по обсадной трубе вертикальной скважины на глубину, на которой требуется иметь одно или несколько отверстий, и прорезают отверстие с помощью устройства для образования отверстия, делая это в некотором угловом положении, оперативный контроль которого осуществляют с помощью гироскопа, при этом узел башмака содержит неподвижную секцию и поворачиваемую секцию, выполненную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно неподвижной секции.
9. Устройство для горизонтального сверления в скважине, содержащее узел башмака и режущий инструмент, причем упомянутый узел башмака выполнен с возможностью опускания в обсадную трубу скважины и направления упомянутого режущего инструмента в предварительно определенном направлении на глубине, на которой требуется прорезать отверстие или отверстия в стенке обсадной трубы упомянутой скважины, при этом упомянутый режущий инструмент является зубчатой коронкой.
10. Устройство по п.9, в котором упомянутая зубчатая коронка имеет полый цилиндрический корпус имеющий на том конце, где проведено нарезание, нарезную кромку, содержащую множество режущих зубьев.
Текст
1 Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится как к новым скважинам, так и к возрождению уже существующих вертикальных и горизонтальных нефтяных и газовых вертикальных скважин, которые полностью истощились или больше не рентабельны, за счет увеличения пористости пластов в продуктивных зонах скважин. Это достигается путем прокладки микроканала сквозь уже существующую обсадную трубу наружу в пласт. Уровень техники После того, как скважина пробурена, закончена и введена в эксплуатацию, из нее можно добывать нефть и газ в течение некоторого,заранее неизвестного периода времени. Скважина продолжит давать углеводороды до тех пор, пока добыча не упадет ниже некоторого предела, который показывает, что продолжение добычи больше не рентабельно или что нужно совсем прекратить добычу. Когда это случается,от скважины либо отказываются, либо стимулируют добычу путем реализации некоторого апробированного и приемлемого способа. Два из этих способов называют кислотной разработкой и гидравлическим разрывом пласта. При кислотной обработке используют кислоту для разъедания канала в пласте и обеспечения за счет этого более легкого доступа углеводородов обратно в скважину. При гидравлическом разрыве пласта используют гидравлическое давление для растрескивания и скалывания пласта вдоль ранее существовавших трещин в пласте. Оба эти способа увеличивают пористость пласта за счет получения каналов, проходящих в пласт и облегчающих протекание углеводородов в кольцевое пространство скважины, что увеличивает добычу из скважины наряду с ее ценностью. Вместе с тем, успех этих операций весьма гипотетичен. В некоторых скважинах возможно увеличение производительности скважины во много раз по сравнению с ее предшествующим значением, а в других случаях подобная обработка может вообще убить скважину. В последнем случае нужно заглушать скважину и отказываться от нее. Как кислотная обработка,так и гидравлический разрыв пласта являются дорогими способами. Оба они требуют выделения тяжелого подвижного оборудования, такого,как самоходные насосы, устанавливаемые на грузовых автомобилях, автоцистерны для подачи воды, вспомогательные грузовые автомобили, автокраны, а также выделения большого штата специально подготовленного персонала для работы с этим оборудованием. Более эффективным способом стимуляции вертикальной скважины является сверление отверстия в обсадной трубе скважины и последующее бурение горизонтального микроканала в продуктивную зону с использованием струи воды высокого давления для получения канала,по которому углеводороды проследуют в обрат 003822 2 ном направлении в кольцевое пространство ствола скважины. Сразу же после того, как проделано исходное боковое отверстие сквозь уже существующую обсадную трубу, микросверло нужно вернуть на поверхность. Затем в скважину опускают сопло для гидравлического размыва водяной струей высокого давления и проводят эту насадку сквозь вышеупомянутое отверстие в обсадной трубе наружу в продуктивную зону. Тогда это сопло позволяет получить конечный удлиненный канал, выходящий в радиальном направлении наружу из ствола скважины в продуктивную зону. Сразу же после завершения канала сопло нужно вернуть на поверхность. Ввиду ограничений, присущих современной технологии, приходится вручную осуществлять с поверхности поворот всей колонны бурильных труб для поворота вслепую башмака колонны бурильных труб (расположенного внизу колонны бурильных труб) для следующей операции сверления и бурения. Этот процесс повторяют до тех пор, пока не будет проделано желаемое количество отверстий или пробуренных каналов. Очень трудно и неудобно поворачивать всю колонну бурильных труб с тем, чтобы выходное отверстие башмака, который расположен внизу колонны бурильных труб, оказывалось выставленным точно в желаемом направлении. Например, если обсадная труба скважины наклонена или смещена, может произойти заедание колонны бурильных труб, при котором верхняя часть поворачивается, тогда как нижняя часть (включающая в себя башмак) фактически не может двигаться или совершает движение,меньшее, чем поворот у поверхности. Это происходит вследствие того, что приложенный крутящий момент не полностью передается к нижней части колонны бурильных труб ввиду трения, действующего в стволе скважины от устья до башмака. Сущность изобретения В изобретении предложены способ и устройство, предусматривающие сверление и заканчивание множества боковых отверстий в обсадной трубе скважины за один этап, удаление сверла, последующее опускание дутьевого сопла и повторяющееся введение его в каждое из отверстий последовательно для горизонтального бурения канала в пласт без перерывов или без необходимости поворота всей колонны бурильных труб на поверхности с целью переориентации на каждое отверстие. В соответствии с изобретением, узел башмака состоит из неподвижной секции и поворачиваемой рабочей секции. Неподвижная секция ввинчена в имеющий отверстие нижний конец высаженной трубы, такой как прямая труба или сматываемая труба, или прикреплен любым другим известным способом с целью опускания всего узла башмака на желаемую глубину. Не 3 подвижная секция обеспечивает центральный канал или проход, позволяющий вставлять сверлильное устройство (с гибким валом для сверления и специальным режущим инструментом) в узел. Поворачиваемая рабочая секция прикреплена к неподвижной секции посредством специально разработанного направляющего кожуха и кольцевого зубчатого колеса, которое облегчает поворот колец поворачиваемой секции внутри обсадной трубы скважины. Кольцевое зубчатое колесо преобразует поворот передаточной штанги или ведущего вала, приводимого в движение двигателем, который представляет собой автономный двигатель постоянного тока с регулированием частоты вращения в двух направлениях, в поворот этой секции. Двигателем постоянного тока управляет оператор, находящийся на поверхности, а электропитание на этот двигатель подается от автономной литиевой батареи. Поворачиваемая секция имеет вращающийся вертикальный бур, который проходит через центр кольцевого зубчатого колеса и дальше в коленчатый канал, изменяющий направление гибкого вала для сверления и режущего инструмента от вертикального входа к горизонтальному выходу, обеспечивая сверление отверстий в обсадной трубе скважины. Гироскоп, находящийся в поворачиваемой секции, сообщает точное угловое положение поворачиваемой секции оператору, находящемуся на поверхности, с целью ориентации поворачиваемой секции и придания ей положения,желательного для сверления отверстия. Затем,если это необходимо, оператор может переориентировать поворачиваемую секцию узла башмака для последующих операций сверления. Когда сверло извлечено, а после этого назад через башмак опущено сопло для гидравлического размыва водяной струей высокого давления, оператор снова переориентирует узел башмака. Сверлильное устройство, состоящее из кожуха, вала и инструмента, может быть устройством любого типа, которое можно устанавливать внутри высаженной трубы, находящейся над башмаком, и пропускать через башмак. Инструмент предпочтительно представляет собой режущий инструмент с кольцевой кромкой, состоящий из полого цилиндрического корпуса со сплошным основанием на одном конце и серией резцов или зубьев на другом конце. На рабочем конце корпуса есть режущая кромка или режущие кромки,которые были нарезаны или получены каким-либо иным способом. Когда нарезанная кромка режущего инструмента упирается во внутреннюю поверхность обсадной трубы скважины, она начинает формировать круговой паз, заглубляя его в обсадную трубу. По мере приложения давления, этот паз становится все глубже до тех пор, пока из обсадной трубы не будет вырезан диск (пластинка). 4 В узле башмака можно установить датчики, так что лампочки или приборы аварийного оповещения, находящиеся на пульте оператора,расположенном на поверхности, могут указать некоторую совокупность интересующей информации: а) сверлильный инструмент вошел в башмак и посажен правильно; б) инструмент прорезал обсадную трубу насквозь, и теперь отверстие закончено. Режущий инструмент с кольцевой кромкой можно заменить полым режущим инструментом для прохождения боковой стенки обсадной трубы и колонкового бурения части пласта. Керны,получаемые с помощью полых режущих инструментов, можно доставлять на поверхность,чтобы можно было судить о состоянии обсадной трубы и толщине цементного раствора. Режущий инструмент упомянутых типов можно заменить отрезной фрезой, позволяющей разрезать обсадную трубу надвое, если обсадная труба повреждена. Использование режущего инструмента и двигателя можно заменить использованием серии или батареи малых профилированных зарядов для получения отверстий в боковой поверхности обсадной трубы. Если ствол скважины заполнен жидкостью, башмак можно модифицировать, располагая в нем промышленно поставляемый гидролокационный прибор. Это позволяет создать систему, которую можно поворачивать на полный оборот - 360, чтобы можно было выявить внутренние дефекты или несовершенства. Если в стволе скважины нет жидкостей, башмак можно модифицировать,располагая в нем герметизированную видеокамеру. Это позволяет создать систему, обеспечивающую круговой обзор на 360 при выявлении всех внутренних дефектов и несовершенств. Перечень фигур На фиг. 1 представлен вертикальный разрез устройства, выполненного в соответствии с изобретением и расположенного в обсадной трубе глубокой скважины; на фиг. 2 А - 2 Е представлены разрезы устройства, сделанные в несколько увеличенном масштабе в соответствии с областями, показанными фигурными скобками на фиг. 1; на фиг. 3 представлен поперечный разрез устройства, сделанный в плоскости 3-3, показанной на фиг. 2 А; на фиг. 4 представлен поперечный разрез устройства, сделанный в плоскости 4-4, показанной на фиг. 2 А; и на фиг. 5 представлен вертикальный разрез с учетом модифицированной формы некоторых деталей устройства. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1 и 2 А - 2 Е условно изображены составные части узла 5 цилиндрического башмака, выполненного с возможностью горизон 5 тального сверления с прохождением обсадных труб 20 вертикальных скважин насквозь и бурения с прохождением в глубь углеводородных продуктивных зон в нефтяных и газовых скважинах. Из нижеследующего описания будет понятно, что возможны другие приложения,такие, как использование полого сверла, с помощью которого можно осуществлять сверление с прохождением боковой стенки обсадной трубы 20 насквозь и забором керна, а также и бурение с прохождением части окружающего пласта, для определения состояния обсадной трубы и состава окружающего пласта, использование отрезной фрезы для разрезания обсадной трубы 20 скважины надвое, применение серии или батареи малых профилированных зарядов для получения отверстий в боковой поверхности обсадной трубы 20 или для использования видеокамеры или гидролокационного прибора с целью локализации и определения характера внутренних дефектов и несовершенств в обсадной трубе 20 скважины. Узел 5 цилиндрического башмака состоит из неподвижной секции 10, ниже которой прикреплена поворачиваемая рабочая секция 11. Неподвижная секция 10 ввинчена в имеющий отверстие нижний конец 51 высаженной трубы 52, которая может быть либо прямой трубой, либо сматываемой трубой. Высаженная труба 52 обеспечивает опускание узла 5 башмака на желаемую глубину внутри обсадной трубы 20 скважины. Неподвижная секция 10 имеет центральный канал или проход 53 для обеспечения вставления и извлечения сверлильного устройства 12, которое состоит из ударных штанг 9 выбранного общего веса, предназначенных для приложения давления, достаточного для резания, батареи 13, двигателя 57 для сверления, патрона 58, гибкого вала 59 для сверления и режущего инструмента 61. Ударные штанги 9, батарея 13 и двигатель 57 для сверления ввинчены друг в друга, а все устройство 12 в целом подвешено вертикально с возможностью подъема и опускания с помощью свешиваемого с поверхности многожильного металлического троса 8, известного в данной области техники. Располагаемый внутри скважины кожух двигателя сверления имеет самоориентирующуюся поверхность (такую, как используемая в известном универсальном блоке, выполненном с возможностью ориентации внутри скважины и известном в данной области техники) для самостоятельной ориентации бурового устройства 12 относительно лап 16, препятствующих повороту, закрепленных во внутреннюю стенку канала 53 для предотвращения поворота устройства 12. Патрон 58 навинчен на вал 62 двигателя 57 для бурения. К основанию патрона 58 припаян серебряным припоем или прикреплен иным образом гибкий вал 59 для сверления. В прорезь в канале 53 стенки неподвижной секции вварена рамка 14 с кулачковой 6 поверхностью 54, по которой движется механический переключатель 15, обеспечивающий включение двигателя 57 для сверления. Датчик 50 приближения, находящийся во внутреннем направляющем корпусе 64, обнаруживает присутствие патрона 58, а сигнал из этого датчика передается в многожильный кабель. Многожильный кабель 17, который передает сигналы для управления поворотом рабочей секции 11 и указания ее углового положения для оператора,находящегося на поверхности, выполняет свои функции посредством гироскопа 36. Этот кабель связан с внешней поверхностью стенки 52 колонны бурильных труб от башмака до поверхности земли. Это предохраняет его от срезания на внутренней поверхности обсадной трубы 20 скважины и повреждения с одновременным разрывом соединения внутри или снаружи отверстия, как показано на фиг. 3. Неподвижный внутренний направляющий кожух 64, ввинченный в имеющий отверстие нижний конец неподвижной секции 10, обеспечивает заплечики 65, на которые цилиндрическая торцевая крышка, в которую ввинчена поворачиваемая часть 11, посажена с обеспечением опоры на маслонаполненные упорные подшипники, которые обеспечивают поворот поворачиваемой секции 11 внутри обсадной трубы 20 скважины. Поворачиваемая секция 11 содержит цилиндрический несущий корпус 23 режущего инструмента, цилиндрический кожух 24 двигателя, цилиндрический кожух 25 батарей и гироскопа, а также металлическую направляющую 37 башмака. Кольцевое зубчатое колесо 21, подробно изображенное на фиг. 4, приварено или иным образом прикреплено к основанию внутреннего направляющего кожуха 63 для преобразования вращения передающей штанги или приводного вала 22 во вращение этой секции 11 относительно верхней неподвижной секции 10. Внутренний направляющий кожух 64 также обеспечивает кольцевой зазор, способствующий свободному вращению патрона 58 гибкого вала для сверления, который навинчен на вал 62 двигателя для сверления. Поворачиваемая вертикальная втулка 26, уплотненная уплотнительным кольцом 26 круглого поперечного сечения, утоплена в расточенное контротверстие во внутреннем направляющем кожухе 64. Втулка 26 проходит через центр кольцевого зубчатого колеса 21 и запрессована или иным образом закреплена в цилиндрический несущий корпус 23 режущего инструмента. Корпус 23 ввинчен в цилиндрическую торцевую крышку 18 или иным образом прикреплен к ней. Своим нижним концом корпус 23 ввинчен в цилиндрический кожух 24 двигателя. Поворачиваемая втулка 26 направляет режущий инструмент 61 с кольцевой кромкой и гибкий сверлильный вал 59 в коленчатый канал 29 круглого поперечного сечения, образованный в цилиндрическом несущем корпусе 23 режуще 7 го инструмента, изменяя направление при прохождении от вертикального входного отверстия до горизонтального выходного отверстия. Упрочненный вкладыш 28, находящийся в несущем корпусе 23 режущего инструмента, играет роль подшипника, служащего опорой режущему инструменту 61 с кольцевой кромкой при его вращении, и направляет режущий инструмент 61 с кольцевой кромкой в радиальном направлении. Так как можно использовать центрирующие кольца 60 разных размеров и модифицированные вкладыши 128, показанные на фиг. 5, то один и тот же узел 5 башмака можно использовать в обсадных трубах разных внутренних диаметров. Эти центрирующие кольца завинчивают, приваривают, крепят болтами или иным образом в выбранных местах снаружи узла 5 башмака. Центрирующее кольцо 60 должно иметь прорези, каналы или форму звездочки, обуславливающую касание обсадной трубы лишь несколькими точками, чтобы обеспечить свободное протекание жидкости, газа и мелких частиц мимо башмака, вверх и вниз внутри обсадной трубы скважины. Эта конструкция также способствует вставлению и извлечению башмака из обсадной трубы, действуя как центрирующая направляющая в пределах стенок обсадной трубы 20. В альтернативном варианте, можно выполнить вкладыш 128 как единое целое с центрирующим кольцом. Хотя предпочтительным режущим инструментом 61 с кольцевой кромкой является зубчатая коронка, можно использовать другие режущие инструменты, такие, как шарошка или другие режущие инструменты, известные в данной области техники. Предпочтительный режущий инструмент 61 содержит полый цилиндрический корпус со сплошным основанием на своем проксимальном конце и режущие зубья или абразивные элементы на своем рабочем (терминальном) конце. Внутри полого корпуса может быть расположен магнит, прикрепленный к основанию для улавливания одной или более пластин, удаляемых из обсадной трубы 20 после заканчивания отверстия. В альтернативном варианте, такую пластину или диск можно оставить в пласте, а потом, посредством воды под большим давлением, вытолкнуть из русла канала, прокладываемого соплом для гидравлического размыва. Обнаружено, что неожиданно хорошие результаты - по сравнению с обычными шарошками - были достигнуты в этой заявке путем использования стандартной зубчатой коронки. Предполагается, что ее превосходные рабочие качества имеют своей причиной способность зубчатой коронки прорезать относительно большое отверстие, удаляя пропорционально лишь малое количество материала. Многожильный кабель 17 проходит вниз по пазу 31, отфрезерованному в стенках поворачиваемой секции 11. Многожильный кабель 17 8 ведет к двигателю 30 постоянного тока с регулированием частоты вращения в двух направлениях, находящемуся в кожухе 24 двигателя, и соединен с этим двигателем посредством крепежных изолирующих втулок 32. Двигатель 30 постоянного тока управляется оператором, находящимся на поверхности, через посредство многожильного кабеля 17 и вертикально стабилизирован с помощью крепежных штырей 33,предотвращающих поворот двигателя внутри кожуха 24 двигателя. Этот двигатель постоянного тока вращает передаточную штангу или приводной вал 22, проходящий вверх через радиальный роликоподшипник 34 на каждом конце вала, способствующий опоре и вращению, до кольцевого зубчатого колеса 21, для обеспечения поворота поворачиваемой секции 11. Многожильный кабель 17 продолжается вниз по отфрезерованному пазу 31 в цилиндрическом отсеке 25 батарей и гироскопа, предназначенном для размещения блока 35 батарей питания и гироскопа 36, которые закреплены внутри отсека 25. Блок 35 батарей питания постоянного тока предпочтительно содержит литиевые батареи или другие источники питания,известные в данной области техники. Литиевые батареи 35 подают электропитание на двигатель 30 постоянного тока и на гироскоп 36. Гироскоп 36 может быть инерционным или прецессионным гироскопом (гиротахометром), известным в данной области техники. Гироскоп 36, неподвижный относительно поворачиваемой секции 11 и специально выровненный с выходным отверстием несущего корпуса 23 режущего инструмента, сообщает выражаемое в градусах точное направление положения поворачиваемой секции оператору, находящемуся на поверхности, через посредство многожильного кабеля 17. В альтернативном варианте, эти данные можно транслировать посредством сеансов беспроводной связи (радиосвязи), позволяющих оператору эксплуатировать двигатель 30 с целью поворота поворачиваемой секции 11 в желательное положение для прорезания отверстия в обсадной трубе 20 скважины или в положение,соответствующее уже прорезанному отверстию,для подвода шланга с водой высокого давления и соответствующего дутьевого сопла для гидравлического размыва с целью начала процесса бурения (не показан). При отсутствии предпочтительного гироскопа 36 можно использовать другие способы, известные в данной области техники, для указания углового положения поворачиваемой секции 11. Соответствующие данные послужат отправной точкой и будут использованы для расположения поворачиваемой секции 11 с тем, чтобы сначала прорезать отверстие, а затем провести бурение в глубь пласта. Имеющая фаску цилиндрическая металлическая направляющая 37 башмака закрывает дно поворачиваемой секции 11 для упрощения 9 опускания всего узла 5 башмака по обсадной трубе 20 скважины на желаемую глубину. На хвостовике 38, показанном штрихпунктирными линиями, может быть расположен датчик гамма-излучения или другой инструмент для каротажа, известный в данной области техники, который может быть использован для определения местонахождения углеводородной продуктивной зоны или нескольких продуктивных зон. Этот инструмент для каротажа может быть ввинчен в направляющую 37 башмака или прикреплен к ней каким-либо иным образом. К хвостовику 38 может быть прикреплен пакер 39,показанный штрихпунктирными линиями. Как известно в данной области техники, пакеру 39,предпочтительно изготовленному из надуваемой резины, придана такая конфигурация, что в расширенном состоянии в нем есть один или несколько каналов, пазов или проходов, обеспечивающих свободное протекание жидкости, газа и мелких частиц вверх и вниз по обсадной трубе скважины. В расширенном состоянии пакер 39 стабилизирует положение узла башмака, ограничивая его способность перемещаться вверх и вниз по стволу скважины и тем самым сводя на нет вероятную проблему неосуществимости повторного захода в отверстия в боковой стенке обсадной трубы. В процессе работы, когда на обсадной трубе 20 скважины нет никаких приспособлений для перекачивания, сбора данных или любых других работ или измерений, весь узел 5 башмака ввинчивают в имеющий отверстие нижний конец высаженной трубы 52 или любого другого средства, с помощью которого весь узел 5 башмака транспортируют на желаемую глубину внутри обсадной трубы 20 скважины. Специалисты-техники, находящиеся на поверхности, используют высокопрочный металлический трос 8 для опускания сверлильного устройства 12 вниз внутри высаженной трубы 52 в неподвижную секцию 10 узла башмака. Конструкция кожуха двигателя для сверления будет гарантировать, что сверлильное устройство 12 само выровняется надлежащим образом и сядет на лапы 16, препятствующие повороту, в центральном канале 53 неподвижной секции. В узел башмака можно установить датчики таким образом, что лампочки или другие средства указания, расположенные на или в пульте управления, обычно находящемся внутри грузового автомобиля, смогут обеспечить разнообразную информацию для оператора. Сразу же после того, как узел 5 башмака оказывается на желаемой глубине, оператор осуществляет вращение нижней части башмака,пользуясь реостатом или другим регулирующим устройством, находящимся на поверхности, и осуществляет оперативный контроль считываемой информации, связанной с направлением башмака и передаваемой посредством сигналов,проходящих по многожильному кабелю 17. Это 10 обуславливает использование узла батареи 35,двигателя 30 с регулированием частоты вращения в двух направлениях и гироскопа 36, посредством которых оператор может изменять направление башмака, ориентируя его в направлении, являющемся желательным или соответствующим инструкциям, основанным на потребностях пользователя. Специалисты-техники, находящиеся на поверхности, опускают сверлильное устройство таким образом, что механическая энергия, прикладываемая к переключателю 15, вызывает включение двигателя для сверления с надлежащей скоростью, а также вращение гибкого вала 59 для сверления и режущего инструмента 61. Когда нарезная кромка режущего инструмента 61 вступает в контакт со стенкой обсадной трубы 20 скважины, она начинает формировать паз в обсадной трубе 20. Выбранная масса или вес ударных штанг 9 обеспечивает приложение подходящего осевого усилия к режущему инструменту. Паз проделывают до тех пор, пока из стенки обсадной трубы не будет вырезан диск или пластина. Датчик 50 сближения обнаруживает присутствие патрона 58 в кольцевом пространстве во внутреннем направляющем кожухе 64 и указывает оператору, что отверстие закончено. Как только оператор прорезал первоначальное отверстие, он подтягивает буровое устройство вверх над этим отверстием примерно на 6,01 м (20 футов), чтобы гарантировать, что гибкий кабель не помешает повернуть башмак в следующем направлении. Оператор снова пользуется данными, выдаваемыми из гироскопа 36,находящегося в отсеке 25 батарей и гироскопа,и посылает сигнал в двигатель 30 постоянного тока с регулированием частоты вращения в двух направлениях, чтобы осуществить поворот поворачиваемой секции 11 на заданное количество градусов для прорезания следующего отверстия. Этот процесс продолжается на одной и той же желаемой глубине до тех пор, пока в обсадной трубе 20 скважины не будут прорезаны все желаемые отверстия. Перед подъемом сверлильного устройства 12 на поверхность, предпочтительно прорезают несколько последовательных отверстий на одной и той же глубине. Сразу же после того, как на желаемой глубине в обсадной трубе 20 скважины прорезано желаемое количество отверстий, и сверлильное устройство извлечено из скважины, можно начинать процесс бурения в глубь углеводородной продуктивной зоны на той же глубине. Специалисты-техники, находящиеся на поверхности, подсоединяют струйное сопло для гидравлического размыва струей высокого давления (не показано) к выпускному концу шланга высокого давления (не показан), который соединяют с гибкой сматываемой трубой, и начинают опускать это сопло вниз по высаженной трубе 52 в узел 5 башмака. Как только сопло 11 садится в коленчатый канал 29 в несущем корпусе 23 режущего инструмента, секционное соединение шланга соединяется с выпускным соединением нагнетательного насоса очень высокого давления (не показан). Качество и рабочая характеристика этого нагнетательного насоса очень высокого давления будут находиться на уровне, приемлемом в данной области техники. Затем насос подсоединяют к подходящему источнику воды, обычно - к мобильной водяной автоцистерне (не показана). Затем специалисты-техники сообщают оператору, работающему за пультом управления, что они готовы начать процесс бурения. Пользуясь информацией, получаемой от гироскопа 36, оператор гарантирует выравнивание несущего корпуса 23 режущего инструмента с требуемым отверстием в обсадной трубе скважины, и сообщает специалистам-техникам, что можно начинать процесс бурения. Специалисты-техники включают насос,открывают всасывающий клапан насоса, а находящаяся в шланге вода под высоким давлением принудительно перемещает сопло через коленчатый канал 29 и отверстие в обсадной трубе в углеводородную продуктивную зону (не показана). Как известно из данной области техники,имеются конструкции кожуха сопла для гидравлического размыва, позволяющие получать пронизывающий поток воды под высоким давлением, предназначенный для проникновения в(продуктивную) зону, и получать малые водометные струйные сопла, размещаемые по периферии сзади основного сопла для продвижения этого сопла в упомянутую зону. Специалистытехники, находящиеся на поверхности, оперативно контролируют длину шланга, опускаемого в высаженную трубу 52, и отключают подачу воды и возвращают сопло обратно в коленчатый канал 29, когда достигнута желаемая длина проникновения. Теперь, имея информацию, выдаваемую гироскопом 36, оператор, работающий за пультом управления, поворачивает узел башмака к следующему по порядку отверстию, после чего можно снова повторить процесс бурения. Сразу же по завершении процесса бурения на некоторой конкретной глубине и извлечения сопла для бурения (посредством гидравлического размыва) на поверхность, можно полностью извлечь высаженную трубу 35 и узел 5 башмака из обсадной трубы скважины, или, в альтернативном варианте, поднять их или опустить на другую глубину, чтобы еще раз начать процесс бурения. Предусмотрен вариант, в соответствии с которым изобретение можно практически осуществить, применяя узел, подобный тому, который описан выше, но без двигателя 30 постоянного тока с регулированием частоты вращения в двух направлениях, приводного вала 22, кольцевого зубчатого колеса 21 и связанных с ними составных частей конструкции, обеспечиваю 003822 12 щих поворот поворачиваемой секции 11 относительно неподвижной секции 10. В этом случае поворот узла 5 башмака можно будет осуществлять посредством физического поворота высаженной трубы 52 непосредственно с поверхности. Данные, выдаваемые гироскопом 36, можно будет использовать для локализации положений прорезания отверстий и положений бурения,осуществляемой аналогично вышеописанным действиям. Хотя для вращения режущего инструмента 61 предпочтителен электродвигатель, в альтернативном варианте можно использовать гидравлический забойный бескомпрессорный реактивный двигатель, известный в данной области техники. Такой гидравлический забойный бескомпрессорный реактивный двигатель приводится в действие текучей средой, прокачиваемой через сматываемую трубу, подсоединенную к нему с поверхности. Помимо приведенных конкретных вариантов осуществления, данные и информацию из датчика 50 сближения, гироскопа 36, датчика гамма-излучения, гидролокационных или иных датчиков, которые могут быть использованы,можно передавать оператору, находящемуся на поверхности, посредством оптического волокна,электрического кабелепровода, акустических волн или волн давления, как известно в данной области техники. Точно также, запитывание как двигателя 57 для сверления, так и двигателя 30 постоянного тока с регулированием скоростей вращения в двух направлениях можно осуществлять непосредственно с поверхности с помощью подходящих силовых кабелей. Должно быть очевидно, что это описание приведено в качестве примера и что можно внести в него различные изменения путем добавления, модификации или исключения каких-либо деталей в рамках фактического объема притязаний, изложенных в данном описании. Поэтому изобретение не сводится к конкретным подробностям этого описания, а объем притязаний неизбежно ограничивается только нижеследующей формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для горизонтального сверления в скважинах, содержащее узел башмака,выполненный с возможностью опускания в обсадную трубу скважины на глубину, на которой требуется просверлить отверстие или отверстия в обсадной трубе, режущий инструмент, несущий корпус на упомянутом узле, служащий опорой режущему инструменту в том угловом положении, в котором желательно образовать отверстие в обсадной трубе, гироскоп на упомянутом узле, неподвижный относительно несущего корпуса и выполненный с возможностью передачи на поверхность сигнала, указывающего угловое положение несущего корпуса, причем упомянутый узел башмака содержит непод 13 вижную секцию и поворачиваемую секцию,выполненную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно неподвижной секции. 2. Устройство по п.1, в котором узел башмака дополнительно содержит двигатель для обеспечения поворота, предназначенный для поворота поворачиваемой секции вокруг упомянутой вертикальной оси относительно неподвижной секции. 3. Устройство по п.2, в котором упомянутый двигатель для обеспечения поворота является электрическим двигателем. 4. Устройство по п.3, в котором упомянутый режущий инструмент является вращающимся режущим инструментом, приводимым в движение гибким валом, а упомянутое устройство дополнительно содержит электрический двигатель для сверления, при этом упомянутый гибкий вал соединен с упомянутым электрическим двигателем для сверления, чтобы обеспечить вращение упомянутого гибкого вала. 5. Устройство по п.4, в котором упомянутый электрический двигатель является электрическим двигателем с батарейным питанием. 6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором упомянутый режущий инструмент является зубчатой коронкой. 7. Способ горизонтального сверления в скважинах, заключающийся в том, что создают узел башмака, имеющий неподвижную секцию и поворачиваемую секцию, опускают узел башмака вниз по обсадной трубе скважины на глубину, на которой требуется прорезать отверстия,прорезают первое отверстие в стенке обсадной трубы в одном угловом положении, поворачивают поворачиваемую секцию на угол, соответствующий желаемому угловому промежутку 14 между первым отверстием и вторым отверстием, прорезают второе отверстие, а потом повторяют процесс поворота поворачиваемой секции и прорезают следующее отверстие. 8. Способ горизонтального сверления в скважине, заключающийся в том, что создают узел башмака с устройством для образования отверстия в стенке обсадной трубы скважины и гироскопом, неподвижным относительно устройства, образующего отверстие, опускают узел башмака вниз по обсадной трубе вертикальной скважины на глубину, на которой требуется иметь одно или несколько отверстий, и прорезают отверстие с помощью устройства для образования отверстия, делая это в некотором угловом положении, оперативный контроль которого осуществляют с помощью гироскопа, при этом узел башмака содержит неподвижную секцию и поворачиваемую секцию, выполненную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно неподвижной секции. 9. Устройство для горизонтального сверления в скважине, содержащее узел башмака и режущий инструмент, причем упомянутый узел башмака выполнен с возможностью опускания в обсадную трубу скважины и направления упомянутого режущего инструмента в предварительно определенном направлении на глубине,на которой требуется прорезать отверстие или отверстия в стенке обсадной трубы упомянутой скважины, при этом упомянутый режущий инструмент является зубчатой коронкой. 10. Устройство по п.9, в котором упомянутая зубчатая коронка имеет полый цилиндрический корпус имеющий на том конце, где проведено нарезание, нарезную кромку, содержащую множество режущих зубьев.
МПК / Метки
МПК: E21B 7/08
Метки: горизонтально, направленное, скважинах, сверление
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-3822-gorizontalno-napravlennoe-sverlenie-v-skvazhinah.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Горизонтально направленное сверление в скважинах</a>
Предыдущий патент: Витая проволочная структура
Следующий патент: Способ диагностики вертеброгенных заболеваний опорно-двигательного аппарата
Случайный патент: Ветроустановка с цилиндрическим ротором