Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПУСКА ФИЛЬТРА В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ СКВАЖИНУ

Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к заканчиванию скважин бурением, а именно к устройствам для спуска фильтра в горизонтальную скважину.

Известна установка на концевой части обсадных колонн хвостовиков (см. авт. свид. №981592, МПК Е21В 43/08, 7/08, опубл. 1982 г.), включающих перфорированный участок (фильтр), к которому присоединен направляющий наконечник (башмак).

Недостатком данного устройства является низкая надежность установки фильтров в заданном интервале горизонтальных скважин, поскольку из-за затрудненного спуска и проталкивания фильтра в указанных скважинах хвостовая часть колонны обсадных труб и сам фильтр деформируются, вследствие чего последний не доходит до заданного интервала или перекрывает его не полностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является «Устройство для спуска фильтра в горизонтальную скважину» (см. патент РФ №2019684, Е21В 43/08, 7/08, опубл. БИ №17, 15.09.1994 г.), содержащее корпус и связанную с его нижней частью шарниром направляющую головку, в углублениях которой установлены ролики под углом к продольной оси головки по винтовой линии.

Указанное устройство по технической сущности более близко к предлагаемому техническому решению и может быть принято в качестве прототипа.

В нем недостатки вышеуказанного устройства частично устранены, однако и оно не лишено недостатков.

Недостатками данного устройства является следующее. Оно не надежно в работе, поскольку не позволяет осуществлять промывку скважины перед направляющей головкой в процессе спуска в скважину, что затрудняет спуск и проталкивание фильтра с направляющей головкой. Это может привести к аварийным ситуациям, в частности к посадке фильтра в не запланированном участке ствола скважины, а также прихвату спускаемого оборудования. Как известно, такие аварии в скважине требуют для их ликвидации больших затрат времени, привлечения дополнительных технических средств и технических служб, что приводит к снижению производительности труда буровой бригады и к существенному удорожанию строительства скважины. Кроме того, при его использовании не исключается потеря части фильтрующей поверхности фильтра из-за плотного одностороннего прилегания его к нижней поверхности скважины.

Технической задачей изобретения является устранение вышеотмеченных недостатков прототипа.

Поставленная техническая задача решается описываемым устройством для спуска фильтра в горизонтальную скважину, включающим полый корпус и связанную с его нижней частью шарниром направляющую головку с конически выполненным концом, в углублениях наружной поверхности которой под углом к продольной оси установлены ролики, расположенные по винтовой линии.

Новым является то, что корпус выполнен в виде муфты с установленным на ней с возможностью вращения эксцентрично выполненным цилиндром с центрирующими рабочими элементами, образующие самоцентрирующуюся муфту, направляющая головка выполнена в виде полого цилиндра с резьбой на конце и снабжена наконечником с выполненными центральным и боковыми промывочными каналами, а также с резьбой в ответ к резьбе направляющей головки, при этом в теле шарнира выполнен центральный канал, сообщенный с одной стороны с полостью муфты, а с другой - с полостью направляющей головки. Направляющая головка выполнена в виде толстостенного патрубка, а центрирующие рабочие элементы эксцентричного цилиндра выполнены в виде роликов, при этом секции фильтра соединены между собой аналогичными самоцентрирующимися муфтами, что и муфта устройства.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат. Следовательно, можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и, по нашему мнению, «изобретательский уровень».

На фиг. 1 изображено устройство для спуска фильтра, где видны корпус с эксцентричным цилиндром, шарнир, направляющая головка с роликами, расположенными по винтовой линии, и завинченным в нее наконечником конусообразной формы, видны также его промывочные каналы, в частичном разрезе.

На фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1, где видны корпус с установленным на нем с возможностью вращения эксцентричным цилиндром с центрирующими роликами, а также шары, связывающие муфту с эксцентричным цилиндром, в разрезе.

На фиг. 3 - фильтр с устройством, спущенным в горизонтальную скважину на колонне труб, где видны само устройство, секции фильтра, связанные между собой муфтами с центрирующими элементами, в частичном разрезе.

Устройство для спуска фильтра в горизонтальную скважину включает полый корпус, выполненный в виде муфты 1 (см. фиг. 1 и 2), и связанную с его нижней частью шарниром 2 направляющую головку 3, в углублениях которой под углом к продольной оси головки установлены ролики 4, расположенные по винтовой линии. На наружной поверхности муфты 1 установлен эксцентричный цилиндр 5 с возможностью вращения с центрирующими рабочими элементами, выполненными в виде роликов 6, образующие самоцентрирующуюся муфту (см. фиг. 2). Эксцентричный цилиндр связан с муфтой шарами 7, установленными в их кольцевых проточках. Направляющая головка 3 выполнена в виде полого цилиндра, в качестве которого может быть использован толстостенный патрубок с резьбой 8, нижний конец которой снабжен наконечником 9 с выполненными в нем центральным и боковыми каналами 10 и 11 соответственно, и с резьбой 12 под резьбу 8 направляющей головки 3. В теле наконечника выполнены технологические глухие отверстия 13 для ручного завинчивания ключом к направляющей головке. В теле шарнира 2 выполнен центральный канал 14, сообщенный с полостями 15 и 16 муфты и направляющей головки соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Устройство доставляют на скважину в собранном виде, как это изображено на фиг. 1, и, присоединив его к концу нижней секции фильтра, а верхнюю секцию фильтра - к хвостовой части обсадной колонны 17, спускают в скважину 18 (см. фиг. 3).

В процессе спуска устройства в скважину периодически осуществляют промывку забоя путем подачи жидкости с помощью насосного агрегата. Жидкость, проходя беспрепятственно по центральным каналам 14 шарнира 2, через полости 15 и 16 муфты и направляющей головки, а также по каналам 10 и 11 наконечника, удаляет рыхлую глинистую корку со стенок ствола скважины, образовавшуюся в проницаемых интервалах скважины, сужающую проходное сечение ствола скважины и затрудняющую спуск и проталкивание фильтра.

Таким образом, осуществление операции промывки, как видно из описанного, обеспечивает безаварийный спуска фильтра в горизонтальную скважину, при котором исключается посадка фильтра в не запланированном участке ствола скважины или прихват спускаемого оборудования. Кроме того, при прохождении искривленных участков ствола скважины направляющая головка 3 за счет шарнира 2 самоориентируется и самоцентрируется муфтой 1 по направлению ствола скважины 18 и одновременно с помощью роликов 4 (см. фиг. 1 и 2) ввинчивается в труднопроходимые участки, увлекая за собой фильтр 10, который самоцентрируется в скважине с помощью муфт 19, предотвращающих одностороннее прилегание фильтра к нижней поверхности ствола горизонтальной скважины.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

Использование предлагаемого технического решения позволяет значительно облегчить условия безаварийного спуска фильтра в горизонтальную скважину и повысить надежность их доведения до заданных интервалов горизонтальной части скважины, повысить качество установки фильтра. Выполнение корпуса устройства самоцентрирующегося типа предотвратит фильтр от одностороннего прилегания к нижней поверхности ствола горизонтальной скважины, что даст возможность осуществить качественную промывку после его спуска. В конечном итоге все это приведет к ускорению строительства скважины.