Раздвижной стыковочный ниппель для использования с отклоняющим клином в стволе скважины - RU2626093C2

Чертежи

Описание

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к многоствольным скважинам, более конкретно к раздвижному стыковочному ниппелю, который работает с отклоняющим клином в стволе скважины, чтобы обеспечить ввод в более чем один боковой ствол многоствольной скважины.

[0002] Углеводороды могут быть извлечены через относительную совокупность стволов скважины, проходящих через подземный пласт. Некоторые стволы скважины содержат один или более боковых стволов скважины, которые проходят под углом от материнского или основного ствола скважины. Такие стволы скважины более известны как многоствольные скважины. Чтобы направить устройства к определенному боковому стволу скважины, в многоствольной скважине могут быть установлены различные устройства и внутрискважинные инструменты. Отклоняющий клин, например, это устройство, которое может быть расположено в ответвлении основного ствола скважины и скомпоновано таким образом, чтобы направлять стыковочный ниппель, перемещаемый вниз по скважине, к боковому стволу скважины. В зависимости от различных параметров стыковочного ниппеля, некоторые отклоняющие клинья также позволяют стыковочному ниппелю оставаться в основном стволе скважины и иным образом обойти ответвление, не будучи направленными в боковой ствол скважины.

[0003] Часто может быть трудной задачей точно направить стыковочный ниппель в основной ствол скважины или боковой ствол скважины. Например, при точном выборе между стволами скважины, как правило, необходимо, чтобы один из указанных: отклоняющий клин или стыковочный ниппель, был правильно сориентирован в скважине, в противном случае понадобится помощь известных гравитационных сил. Более того, типовые стыковочные ниппели, как правило, пригодны только для ввода в ответвление бокового ствола скважины, в котором параметры конструкции отклоняющего клина соответствуют параметрам конструкции стыковочного ниппеля. Для того, чтобы проникнуть в ответвление еще одного бокового ствола скважины, имеющее по-другому сконструированный отклоняющий клин, стыковочный ниппель должен быть возвращен на поверхность и заменен на стыковочный ниппель, обладающий параметрами конструкции, соответствующими по-другому сконструированному отклоняющему клину. Этот процесс может быть трудоемким и дорогостоящим.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0004] Следующие фигуры включены с целью иллюстрации определенных аспектов настоящего изобретения и не должны рассматриваться в качестве исключающих вариантов реализации изобретения. Раскрываемый объект изобретения допускает значительные модификации, изменения, сочетания и эквиваленты по форме и функции, без отклонения от сущности и объема данного изобретения.

[0005] Фиг. 1 иллюстрирует типовую систему буровой скважины, в которой может реализовываться один или несколько принципов настоящего изобретения, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0006] Фиг. 2А-2С иллюстрируют вид в изометрии, сверху, и торца соответственно отклоняющего клина по фиг. 1, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0007] Фиг. 3А и 3В иллюстрируют вид в поперечном сечении в изометрии и сбоку соответственно типового стыковочного ниппеля, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0008] Фиг. 4 иллюстрирует стыковочный ниппель по фиг. 3А-3В в задействованной конфигурации, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0009] Фиг. 5А и 5В иллюстрируют торцевой и боковой вид в поперечном сечении соответственно стыковочного ниппеля по фиг. 3А-3В в конфигурации по умолчанию по мере того как он сообщается с отклоняющим клином по фиг. 1-2, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0010] Фиг. 6А и 6В иллюстрируют торцевой и боковой вид в поперечном сечении соответственно стыковочного ниппеля по фиг. 3А-3В в задействованной конфигурации по мере того как он сообщается с отклоняющим клином по фиг. 1-2, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0011] Фиг. 7А и 7В иллюстрируют боковой вид в поперечном сечении другого типового стыковочного ниппеля, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

[0012] Фиг. 8 иллюстрирует типовую систему многоствольной скважины, в которой могут реализоваться принципы настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Настоящее изобретение в целом относится к многоствольным скважинам, более конкретно к раздвижному стыковочному ниппелю, который работает с отклоняющим клином в стволе скважины, чтобы обеспечить ввод в более чем один боковой ствол многоствольной скважины.

[0014] Описан стыковочный ниппель, который, находясь в скважине, способен раздвигаться по диаметру таким образом, что может точно отклониться в любой из указанных: основной ствол скважины или боковой ствол скважины, при помощи отклоняющего клина. Отклоняющий клин имеет первый канал, который сообщается с нижней частью основного ствола скважины, и второй канал, который сообщается с боковым стволом скважины. Если диаметр стыковочного ниппеля меньше, чем диаметр первого канала, стыковочный ниппель будет направляться в нижние части основного ствола скважины. В альтернативном варианте, если диаметр стыковочного ниппеля больше, чем диаметр первого канала, то стыковочный ниппель будет направляться в боковой ствол скважины. Переменный характер описанных стыковочных ниппелей обеспечивает селективный и повторяющийся ввод в любое количество уложенных многоствольных скважин, имеющих множество ответвлений, каждое из которых оборудовано отклоняющим клином.

[0015] Обратимся к фиг. 1, иллюстрирующей типовую систему скважины 100, в которой может реализовываться один или несколько принципов настоящего изобретения, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Система буровой скважины 100 содержит основной ствол 102 и боковой ствол 104, пролегающий от основного ствола 102 в ответвлении 106 в системе буровой скважины 100. Основной ствол 102 может быть стволом скважины, пробуренным из местоположения на поверхности (не показано), а боковой ствол 104 может быть боковым или отклоняющимся стволом скважины, пробуренным под углом от основного ствола 102. Несмотря на то что основной ствол 102 показан ориентированным вертикально, основной ствол 102 может быть ориентирован полностью горизонтально или под любым углом в интервале между вертикалью и горизонталью, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0016] В некоторых вариантах реализации изобретения основной ствол 102 может быть обсажен обсадной трубой 108 или т.п., как проиллюстрировано. Боковой ствол 104 также может быть обсажен обсадной трубой 108. Однако в других вариантах реализации изобретения можно отказаться от использования обсадной трубы 108 в боковом стволе 104 так, что боковой ствол 104 может быть образован как участок "необсаженной скважины", без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0017] В некоторых вариантах реализации изобретения трубная колонна 110 может пролегать в пределах основного ствола 102, а отклоняющий клин 112 может быть расположен в пределах трубной колонны 110 или же образовывать ее неотъемлемую часть в ответвлении 106 или вблизи него. Трубная колонна 110 может быть рабочей колонной, протянутой вниз по скважине в пределах основного ствола 102 от местоположения на поверхности, и может образовывать или иным образом создавать окно 114 таким образом, чтобы внутрискважинные инструменты или т.п. могли быть вытянуты из трубной колонны 110 в боковой ствол 104. В других вариантах реализации изобретения можно отказаться от использования трубной колонны 110 и отклоняющий клин 112 вместо этого может быть расположен в пределах обсадной трубы 108 без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0018] Как будет более подробно описано ниже, отклоняющий клин 112 может применяться для того, чтобы направлять или же адресовать стыковочный ниппель (не показан) еще дальше в основной ствол скважины 102 или в боковой ствол 104. Для осуществления этого отклоняющий клин 112 может содержать первый канал 116а и второй канал 116b. Первый канал 116а может обладать предопределенной шириной или диаметром 118. Любые стыковочные ниппели, которые меньше, чем предопределенный диаметр 118, могут быть направлены в первый канал 116а и в дальнейшем в нижние части основного ствола 102. В противоположность этому, стыковочные ниппели, которые больше, чем предопределенный диаметр 118, могут, скользя, контактировать с наклонной поверхностью 120, которая образует неотъемлемую часть или продолжение второго канала 116b и иным образом служит для того, чтобы адресовать или направлять стыковочный ниппель в боковой ствол 104.

[0019] Обратимся теперь к фиг. 2А-2С, продолжая ссылаться на фиг. 1, иллюстрирующим вид отклоняющего клина 112 по фиг. 1 в изометрии, сверху и с торцов соответственно, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Отклоняющий клин 112 может иметь корпус 202, который образует первый конец 204а и второй конец 204b. Первый конец 204а может быть расположен на верхнем конце (т.е. ближе к поверхности ствола скважины) основного ствола 102 (фиг. 1), а второй конец 204b может быть расположен на нижнем конце внизу скважины (т.е. ближе к подножью ствола скважины) основного ствола 102. На фиг. 2С, например, представлен вид отклоняющего клина 112, если смотреть на первый конец 204а.

[0020] Как проиллюстрировано, отклоняющий клин 112 может образовывать первый канал 116а и второй канал 116b, как в целом описано выше. Отклоняющий клин 112 может также образовывать или же определять наклонную поверхность 120 (не показана на фиг. 2С), которая, как правило, пролегает от первого конца 204а ко второму каналу 116b и иным образом образует его неотъемлемую часть или участок. Как указано, первый канал 116а пролегает через наклонную поверхность 120 и обладает предопределенным диаметром 118, оговоренным выше. Соответственно, любые стыковочные ниппели (не показаны) с диаметром, меньшим, чем предопределенный диаметр 118, могут быть адресованы через наклонную поверхность 120 и иным образом в первый канал 116а, а в дальнейшем в нижние части основного ствола 102. В противоположность этому, стыковочные ниппели с диаметром, большим, чем предопределенный диаметр 118, будут съезжать с наклонной поверхности 120 во второй канал 116b, который питает боковой ствол 104.

[0021] Обратимся теперь к фиг. 3А и 3В, продолжая ссылаться на фиг. 1 и 2А-2С, иллюстрирующие изометрический и боковой вид в поперечном сечении соответственно типового стыковочного ниппеля 300, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Стыковочный ниппель 300 может представлять собой дистальный конец бурового снаряда (не показан), такого как компоновка для бурения и т.п., которая транспортируется вниз по скважине в пределах основного ствола 102 (фиг. 1). В некоторых вариантах реализации изобретения стыковочный ниппель 300 транспортируется вниз по скважине при помощи гибкой насосно-компрессорной трубы малого диаметра (не показана). Однако в других вариантах реализации изобретения стыковочный ниппель 300 может транспортироваться вниз по скважине при помощи других видов транспортных средств, таких как, но не ограничиваясь ими: бурильная труба, насосно-компрессорная колонна или любой другой транспортировкой, способной находиться под гидравлическим давлением. В еще одних вариантах реализации изобретения транспортными средствами могут являться: проволока для работы с внутрискважинным инструментом, тросовая проволока, электрокабель, без отклонения от объема настоящего изобретения. Буровой снаряд может содержать различное скважинное оборудование, инструменты и устройства, скомпонованные для проведения или же выполнения различных операций в стволе скважины, сразу после их точного размещения в условиях скважины. Стыковочный ниппель 300 может быть скомпонован для точной адресации бурового снаряда вниз по скважине таким образом, чтобы он достигал своего целевого места назначения, например, бокового ствола 104 по фиг. 1 или далее вниз по скважине в пределах основного ствола 102.

[0022] Для достижения этой цели стыковочный ниппель 300 может содержать корпус 302 и наконечник стыковочного ниппеля 304, соединенный или же прикрепленный к дистальному концу корпуса 302. В некоторых вариантах реализации изобретения наконечник стыковочного ниппеля 304 может образовывать составную часть корпуса 302, как его неотъемлемое продолжение. Как проиллюстрировано, наконечник стыковочного ниппеля 304 может быть закруглен на конце, или же изогнутым, или образующим умеренный изгиб, такой, что не имеет острых углов или изогнутых торцов, которые могли бы зацепиться за части основного ствола 102 или отклоняющий клин 112 (фиг. 1) при его протягивании вниз по скважине.

[0023] Стыковочный ниппель 300, проиллюстрированный на фиг. 3А и 3В, соответствует конфигурации по умолчанию, когда наконечник стыковочного ниппеля 304 обладает первым диаметром 306а. Первый диаметр 306а может быть меньше, чем предопределенный диаметр 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, если стыковочный ниппель 300 соответствует конфигурации по умолчанию, то его размер позволяет ему протягиваться в первый канал 116а и в нижние части основного ствола 102. В противоположность этому, как будет описано более подробно ниже, стыковочный ниппель 300, проиллюстрированный на фиг. 4, соответствует задействованной конфигурации, когда наконечник стыковочного ниппеля 304 обладает вторым диаметром 306b. Второй диаметр 306b больше, чем первый диаметр 306а, а также больше, чем предопределенный диаметр 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, если стыковочный ниппель 300 соответствует задействованной конфигурации, то он может быть такого размера, что будет направлен во второй канал 116b через наклонную поверхность 120 (фиг. 2А-2С), и впоследствии в боковой ствол 104.

[0024] В некоторых вариантах реализации изобретения стыковочный ниппель 300 может содержать поршень 308, размещенный подвижно в пределах поршневой камеры 310, установленной в наконечнике стыковочного ниппеля 304. Поршень 308 может быть функционально связан с клиновидной деталью 312, расположенной вокруг корпуса 302 таким образом, что перемещение поршня 308 соответствующим образом перемещает клиновидную деталь 312. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения один или более соединительных штифтов 314 (показаны два) могут функционально связывать поршень 308 с клиновидной деталью 312. Более конкретно, соединительные штифты 314 могут пролегать между поршнем 308 и клиновидной деталью 312 через соответствующие продольные канавки 316, установленные в корпусе 302.

[0025] Однако в других вариантах реализации изобретения поршень 308 может быть функционально связанным с клиновидной деталью 312 при помощи любого другого устройства или способа соединения, известного специалистам данной отрасли. Например, по меньшей мере в одном варианте реализации изобретения поршень 308 и клиновидная деталь 312 могут быть функционально связанными вместе при помощи магнитов (не показаны). В таких вариантах реализации изобретения один магнит может быть установлен в одном из указанных: поршне 308 или клиновидной детали 312, а другой магнит соответственно может быть установлен в оставшемся из указанных: поршне 308 или клиновидной детали 312. Магнитное притяжение между двумя магнитами может происходить так, что перемещение одного побуждает или же вызывает соответствующее перемещение другого.

[0026] Наконечник стыковочного ниппеля 304 может содержать соединительный штуцер 318 и замыкающее кольцо 319, причем соединительный штуцер 318 и замыкающее кольцо 319 могут образовывать часть или же могут характеризоваться как неотъемлемая часть наконечника стыковочного ниппеля 304. Следовательно, наконечник стыковочного ниппеля 304, соединительный штуцер 318 и замыкающее кольцо 319 могут совместно определять "наконечник стыковочного ниппеля". Как проиллюстрировано, соединительный штуцер 318, как правило, размещается между замыкающим кольцом 319 и наконечником стыковочного ниппеля 304. Клиновидная деталь 312 может быть закреплена вокруг корпуса 302 между соединительным штуцером 318 и наконечником стыковочного ниппеля 304. Более конкретно, клиновидная деталь 312 может размещаться подвижно в пределах клиновидной камеры 320, установленной по меньшей мере частично между соединительным штуцером 318, наконечником стыковочного ниппеля 304 и внешней поверхностью корпуса 302. Клиновидная деталь 312 может быть скомпонована так, чтобы во время проведения операции перемещаться вдоль оси в пределах клиновидной камеры 320.

[0027] Стыковочный ниппель 300 дополнительно может содержать катушку 322, обмотанную вокруг наконечника стыковочного ниппеля 304. Более конкретно, катушка 322 может быть расположена в промежутке 324, определенном в интервале между соединительным штуцером 318 и наконечником стыковочного ниппеля 304 и иным образом садится на или контактирует с частью клиновидной детали 312. Катушка 322 может быть, например, винтовой катушкой или винтовой пружиной, которая обмотана вокруг наконечника стыковочного ниппеля 304 один или более раз. Однако в других вариантах реализации изобретения катушкой 322 может быть ряд пружинных упорных колец или т.п. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения показаны два витка или оборота катушки 322, но следует учитывать, что могут применяться более двух витков (или один оборот), без отклонения от объема настоящего изобретения. В конфигурации по умолчанию (фиг. 3А и 3В), катушка 322 садится, как правило, вровень с наружной поверхностью наконечника стыковочного ниппеля 304 таким образом, что он также, как правило, обладает первым диаметром 306а.

[0028] В некоторых вариантах реализации изобретения наружная цилиндрическая поверхность 326а каждого витка катушки 322, как правило, может быть плоской, как проиллюстрировано. Внутренняя цилиндрическая поверхность 326b и осевые стороны 326 с каждого витка катушки 322, как правило, также могут быть плоскими, как также проиллюстрировано. Следует принимать во внимание, что в целом плоская природа катушки 322 и близкое совмещение вдоль оси соединительного штуцера 318 с наконечником стыковочного ниппеля 304 относительно катушки 322 может оказаться полезным для предотвращения наплыва песка или мусора внутрь наконечника стыковочного ниппеля 304.

[0029] Обратимся теперь к фиг. 4, продолжая ссылаться на фиг. 3А-3В, иллюстрирующей стыковочный ниппель 300 в задействованной конфигурации, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Для того чтобы переместить стыковочный ниппель 300 из конфигурации по умолчанию (фиг. 3А-3В) в задействованную конфигурацию (фиг. 4), клиновидная деталь 312 может приводиться в действие таким образом, чтобы она перемещала катушку 322 в радиальном направлении наружу ко второму диаметру 306b. В некоторых вариантах реализации изобретения это может быть достигнуто посредством применения гидравлической жидкости 328 с местоположения на поверхности по средствам транспортировки (таким как гибкая насосно-компрессорная труба малого диаметра, бурильная колонна, насосно-компрессорная колонна и т.д.), соединенным со стыковочным ниппелем 300, и от средств транспортировки во внутреннее пространство стыковочного ниппеля 300 (т.е. внутреннее пространство корпуса 302). В стыковочном ниппеле 300 гидравлическая жидкость 328 попадает в корпус 302 и оказывает действие на поршень 308 так, что поршень 308 двигается поступательно вдоль оси в пределах поршневой камеры 310 по направлению к дистальному концу наконечника стыковочного ниппеля 304 (т.е. вправо на фиг. 3В и 4). Один или более уплотнительных элементов 330 (показаны два), такие как уплотнительные кольца или т.п., могут быть расположены между поршнем 308 и внутренней поверхностью поршневой камеры 310 таким образом, что это приводит к герметичному вхождению в контакт в данном местоположении.

[0030] Поскольку поршень 308 двигается поступательно вдоль оси в пределах поршневой камеры 310, он контактирует с устройством смещения 332, расположенным в пределах поршневой камеры 310. В некоторых вариантах реализации изобретения устройством смещения 332 может являться винтовая пружина или т.п. В других вариантах реализации изобретения устройством смещения 332 может быть ряд тарельчатых пружин, пневмоволна или т.п., без отклонения от объема настоящего изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения поршень 308 может определять полость 334, которая принимает в себя по меньшей мере часть устройства смещения 332. Кроме того, наконечник стыковочного ниппеля 304 может также определять или же образовывать шпиндель 336, который пролегает вдоль оси от дистального конца наконечника стыковочного ниппеля 304 по направлению вверх по скважине (т.е. влево на фиг. 3А и 3В). Шпиндель 336 может также пролегать по меньшей мере частично в полость 334. Шпиндель 336 также может быть проложен по меньшей мере частично в устройстве смещения 332 для поддержания совмещения вдоль оси устройства смещения 332 по отношению к полости 334 во время операции. Поскольку поршень 308 двигается поступательно вдоль оси в пределах поршневой камеры 310, устройство смещения 332 сжимается и создает пружинное усилие.

[0031] Кроме того, при поступательном движении поршня 308 вдоль оси в пределах поршневой камеры 310 клиновидная деталь 312 соответственно перемещается вдоль оси, поскольку она функционально с ним связана. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения при перемещении поршня 308, соединительные штифты 314 двигаются поступательно вдоль оси в пределах соответствующих продольных канавок 316 и, таким образом, перемещают клиновидную деталь 312 в том же направлении. По мере того, как клиновидная деталь 312 продвигается вдоль оси в пределах клиновидной камеры 320, клиновидная деталь 312 контактирует с катушкой 322 на скошенной поверхности 338, что вынуждает катушку 322 радиально направляться наружу ко второму диаметру 306b.

[0032] Как только возникает необходимость вернуть стыковочный ниппель 300 в конфигурацию по умолчанию, гидравлическое давление на стыковочный ниппель 300 может быть сброшено. Сразу после сбрасывания гидравлического давления пружинное усилие, нагнетенное в устройстве смещения 332, может вынудить поршень 308 вернуться обратно в положение по умолчанию, таким образом, соответственно, перемещая клиновидную деталь 312 и позволяя катушке 322 сжиматься в радиальном направлении до положения, проиллюстрированного на фиг. 3А-3В. В результате этого наконечник стыковочного ниппеля 304 может быть, по существу, возвращен к первому диаметру 306а. Как будет оценено по достоинству, такой вариант реализации изобретения позволяет оператору скважины увеличивать суммарный диаметр наконечника стыковочного ниппеля 304 по мере необходимости, для этого попросту применяя давление внутри скважины при помощи транспортировки к стыковочному ниппелю 300.

[0033] Однако специалисты в данной области техники охотно признают, что аналогичным образом могут применяться несколько других способов приведения в действие клиновидной детали 312 и посредством этого перемещения стыковочного ниппеля 300 в интервале между конфигурацией по умолчанию (фиг. 3А-3В) и задействованной конфигурацией (фиг. 4). Например, хотя это не проиллюстрировано в данном документе, настоящее изобретение предусматривает также применение одного или более исполнительных механизмов для механического регулирования осевого положения клиновидной детали 312 и посредством этого перемещения катушки 322 ко второму диаметру 306b. Такие исполнительные механизмы могут предусматривать, не ограничиваясь ими, механические приводы, электромеханические приводы, гидравлические приводы, пневматические приводы, их комбинации и т.п. Такие приводы могут питаться от внутрискважинного блока питания или т.п., или же питаться от поверхности по линии управления или электрической линии. Исполнительный механизм (не показан) может быть функционально связан с поршнем 308 или клиновидной деталью 312 или же скомпонован так, чтобы перемещать клиновидную деталь 312 вдоль оси в пределах клиновидной камеры 320 и посредством этого вынуждать катушку 322 радиально направляться наружу.

[0034] В еще одних вариантах реализации, настоящее изобретение дополнительно предусматривает приведение в действие клиновидной детали 312 при помощи потока жидкости вокруг или за пределами стыковочного ниппеля 300. В таких вариантах реализации изобретения одно или более отверстий (не показаны) могут проходить сквозь наконечник стыковочного ниппеля 304 таким образом, что поршневая камера 310 находится в жидкостном контакте со средами с наружной стороны стыковочного ниппеля 300. Ограничивающая прием жидкости насадка может быть расположена в одном или более отверстиях таким образом, что через стыковочный ниппель 300 создается перепад давления. Такой перепад давления может создаваться для того, чтобы вынуждать поршень 308 перейти в задействованную конфигурацию (фиг. 4) и, соответственно, переместить клиновидную деталь 312 в том же направлении. В других вариантах реализации изобретения для достижения того же результата может быть приложено гидростатическое давление через стыковочный ниппель 300.

[0035] Несмотря на то что стыковочный ниппель 300, описанный выше, иллюстрирует наконечник стыковочного ниппеля 304 перемещающимся в интервале между первым и вторым диаметрами 306а, b, причем первый диаметр меньше, чем предопределенный диаметр 118, а второй диаметр больше, чем предопределенный диаметр 118, настоящее изобретение дополнительно рассматривает варианты реализации, в которых геометрические параметры первого и второго диаметров 306а, b меняются местами. Более конкретно, настоящее изобретение дополнительно рассматривает варианты реализации, в которых наконечник стыковочного ниппеля 304 в конфигурации по умолчанию может обладать большим диаметром, чем предопределенный диаметр 118, и может обладать меньшим диаметром, чем предопределенный диаметр 118 в задействованной конфигурации, без отклонения от объема настоящего изобретения. Соответственно, приведение в действие стыковочного ниппеля 300 может повлечь за собой уменьшение наконечника стыковочного ниппеля 304 в диаметре, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0036] Обратимся теперь к фиг. 5А и 5В, продолжая ссылаться на фиг. 1-4, иллюстрирующим торцевой и боковой вид в поперечном сечении соответственно стыковочного ниппеля 300 в конфигурации по умолчанию при его взаимодействии с отклоняющим клином 112 по фиг. 1 и 2, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. В конфигурации по умолчанию, как говорилось выше, наконечник стыковочного ниппеля 304 обладает первым диаметром 306а. Первый диаметр 306а может быть меньше, чем предопределенный диаметр 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, в конфигурации по умолчанию стыковочный ниппель 300 имеет возможность пролегать через наклонную поверхность 120 или же в первый канал 116а, где он будет адресован в нижние части основного ствола 102.

[0037] Обратимся теперь к фиг. 6А и 6В, продолжая ссылаться на фиг. 1-4, иллюстрирующим торцевой и боковой вид в поперечном сечении соответственно стыковочного ниппеля 300 в задействованной конфигурации при его взаимодействии с отклоняющим клином 112 по фиг. 1 и 2, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. В задействованной конфигурации катушка 322 вынуждена направляться радиально наружу и, главным образом, посредством этого увеличивает диаметр наконечника стыковочного ниппеля 304 от первого диаметра 306а (фиг. 5А-5В) до второго диаметра 306b. Второй диаметр 306b больше, чем предопределенный диаметр 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, после столкновения с отклоняющим клином 112 в задействованной конфигурации, стыковочный ниппель 300 предохранен от попадания в первый канал 116а, но вместо этого, скользя, контактирует с наклонной поверхностью 120, которая служит для отклонения стыковочного ниппеля 300 во второй канал 116b и впоследствии в боковой ствол 104 (фиг. 1).

[0038] Обратимся теперь к фиг. 7А и 7В, иллюстрирующим боковой вид в поперечном сечении другого типового стыковочного ниппеля 700, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Стыковочный ниппель 700 может быть подобен в некоторых отношениях стыковочному ниппелю 300 по фиг. 3А и 3В и поэтому может быть наиболее понятен с ссылкой на них, причем одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, не описанные подробно снова. Как и в случае со стыковочным ниппелем 300, стыковочный ниппель 700 может быть скомпонован так, чтобы точно адресовать буровой снаряд или т.п. вниз по скважине таким образом, чтобы он достиг своего целевого назначения, например, бокового ствола 104 по фиг. 1 или далее вниз по скважине в пределах основного ствола 102. Более того, как и в случае со стыковочным ниппелем 300, стыковочный ниппель 700 может иметь возможность изменять свой диаметр так, чтобы обеспечить возможность своего взаимодействия с отклоняющим клином 112 и, таким образом, выборочно определять, по какому пути следовать (например, основной ствол 102 или боковой ствол 104).

[0039] Более конкретно, стыковочный ниппель 700 проиллюстрирован на фиг. 7А в конфигурации по умолчанию, причем наконечник стыковочного ниппеля 304 обладает первым диаметром 702а. Первый диаметр 702а может быть меньше, чем предопределенный диаметр 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, если стыковочный ниппель 700 соответствует конфигурации по умолчанию, то его размер может быть таким, что позволяет ему пролегать через наклоннную поверхность 120 (фиг. 2А-2С) или же в первый канал 116а, где он будет адресовываться в нижние части основного ствола 102.

[0040] В противоположность этому, стыковочный ниппель 700 проиллюстрирован на фиг. 7В в задействованной конфигурации, причем наконечник стыковочного ниппеля 304 обладает вторым диаметром 702b. Второй диаметр 702b больше, чем первый диаметр 702а, а также больше, чем предопределенный диаметр 118 (фиг. 1 и 2А-2С) первого канала 116а. Следовательно, после столкновения с отклоняющим клином 112 в задействованной конфигурации, стыковочный ниппель 700 предохранен от попадания в первый канал 116а, но вместо этого скользя контактирует с наклонной поверхностью 120 (фиг. 2А-2С), которая отклоняет стыковочный ниппель 700 во второй канал 116b и впоследствии в боковой ствол 104 (фиг. 1).

[0041] Для перемещения в интервале между конфигурацией по умолчанию и задействованной конфигурацией, стыковочный ниппель 700 может содержать поршень 704, расположенный в пределах поршневой камеры 706. Поршневая камера 706 может быть установлена в пределах корпуса зажимной втулки 708, соединенного с или же образующего неотъемлемую часть наконечника стыковочного ниппеля 304. Корпус зажимной втулки 708 может обозначать собой множество пролегающих вдоль оси упорок 710 (лучше всего видно на фиг. 7В) которые способны изгибаться при воздействии радиально наружу. Корпус зажимной втулки 708 дополнительно содержит радиальный выступ 712, установленный на внутренней поверхности корпуса зажимной втулки 708 или же выступающий радиально внутрь от каждой из пролегающих вдоль оси упорок 710. Радиальный выступ 712 может быть скомпонован для взаимодействия с клиновидной деталью 713, установленной на внешней поверхности поршня 704.

[0042] Поршень 704 может содержать поршневой шток 714. Поршневой шток 714 может приводиться в действие в осевом направлении с тем, чтобы соответствующим образом перемещать поршень 704 в пределах поршневой камеры 706 так, чтобы клиновидная деталь 713 имела возможность взаимодействовать с радиальным выступом 712. В некоторых вариантах реализации изобретения, как и в случае с поршнем 308 по фиг. 3В, поршневой шток 714 может приводиться в действие при помощи гидравлического давления, действующего на конец (не показан) поршневого штока 714. Однако в других вариантах реализации изобретения поршневой шток 714 может приводиться в действие при помощи одного или более исполнительных механизмов, чтобы механически регулировать осевое положение поршня 704. Исполнительный механизм (не показан) может быть функционально связан с поршневым штоком 714 и скомпонован для перемещения поршня 704 взад и вперед в пределах поршневой камеры 706. В еще одних вариантах реализации, настоящее изобретение дополнительно предусматривает приведение в действие поршневого штока 714 при помощи потока жидкости вокруг стыковочного ниппеля 700 или гидростатического давления, как в целом описано выше.

[0043] Поскольку поршень 704 перемещается вдоль оси в пределах поршневой камеры 706, он сжимает устройство смещения 716, расположенное в поршневой камере 706. Как и в случае с устройством смещения 332 по фиг. 3А и 4, устройством смещения 716 может являться винтовая пружина, ряд тарельчатых пружин, пневмоволна или т.п. В некоторых вариантах реализации изобретения поршень 308 образует полость 718, которая принимает в себя устройство смещения 716 по меньшей мере частично. Противоположный конец устройства смещения 716 может контактировать с внутренним концом 720 наконечника стыковочного ниппеля 304. При сжатии устройства смещения 716 поршнем 704 образуется пружинное усилие.

[0044] Кроме того, поскольку поршень 704 перемещается вдоль оси в пределах поршневой камеры 706, клиновидная деталь 713 входит в зацепление с радиальным выступом 712 и действует на пролегающие вдоль оси упорки 710 в радиальном направлении наружу. Это проиллюстрировано на фиг. 7В. После воздействия в радиальном направлении наружу, наконечник стыковочного ниппеля 304, по существу, обладает вторым диаметром 702b, как описано выше. Для возвращения в конфигурацию по умолчанию, процесс идет вспять и наконечник стыковочного ниппеля 304 возвращается к первому диаметру 702а.

[0045] Обратимся снова к фиг. 5А-5В и 6А-6В, продолжая ссылаться на фиг. 7А и 7В, следует принимать во внимание, что стыковочный ниппель 300 может быть заменен стыковочным ниппелем 700, проиллюстрированным на фиг. 7А и 7В, без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, в конфигурации по умолчанию наконечник стыковочного ниппеля 304 стыковочного ниппеля обладает первым диаметром 702а и, следовательно, имеет возможность пролегать через наклонную поверхность 120 или же в первый канал 116а, где он будет адресовываться в нижние части основного ствола 102. Более того, в задействованной конфигурации диаметр стыковочного ниппеля 700 увеличивается до второго диаметра 702b и, таким образом, после столкновения с отклоняющим клином 112 в задействованной конфигурации, стыковочный ниппель 700 предохранен от попадания в первый канал 116а. То есть наконечник стыковочного ниппеля 304, скользя, контактирует с наклонной поверхностью 120, которая отклоняет стыковочный ниппель 700 во второй канал 116b и впоследствии в боковой ствол 104 (фиг. 1).

[0046] Соответственно, в какой ствол (например, основной ствол 102 или боковой ствол 104) попадает стыковочный ниппель 300, 700 в первую очередь, определяется соотношением между диаметром наконечника стыковочного ниппеля 304 и предопределенным диаметром 118 первого канала 116а. В результате становится возможным "уложить правильными рядами" множество ответвлений 106 (фиг. 1) с одинаковой конструкцией отклоняющего клина 112 в одну многоствольную скважину и попадать в соответствующие боковые стволы 104 в каждом ответвлении 106 одним раздвижным стыковочным ниппелем 300, 700, все это по одностороннему маршруту в скважине.

[0047] Обратимся к фиг. 8, продолжая ссылаться на предшествующие фигуры, иллюстрирующей типовую систему многоствольной скважины 800, в которой могут реализовываться принципы настоящего изобретения. Система ствола скважины 800 может содержать основной ствол 102, который протянут от местоположения на поверхности (не показано) и проходит по меньшей мере через два ответвления 106 (проиллюстрированы как первое ответвление 106а и второе ответвление 106b). Несмотря на то что проиллюстрировано два ответвления 106а, b в системе ствола скважины 800, следует принимать во внимание, что может применяться более чем два ответвления 106а, b, без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0048] В каждом ответвлении 106а, b боковой ствол 104 (проиллюстрирован как первый и второй боковые стволы 104а и 104b, соответственно) пролегает от основного ствола 102. Отклоняющий клин 112 по фиг. 2А-2С может быть расположен в каждом ответвлении 106а, b. Соответственно, каждое ответвление 106а, b содержит отклоняющий клин 112, имеющий первый канал 116а, обладающий первым диаметром 118, и второй канал 116b.

[0049] При проведении типовой операции, раздвижной стыковочный ниппель, такой как описанные в данном документе стыковочные ниппели 300, 700, может быть введен вниз по скважине и приведен в действие для того, чтобы попасть в первый и второй боковые стволы 104а, b в каждом ответвлении 106а, b соответственно. Например, если необходимо, чтобы стыковочный ниппель 300, 700 был введен в первый боковой ствол 104а, он может быть приведен в действие до того, как достигнет отклоняющего клина 112 в первом ответвлении 106а. В результате стыковочный ниппель 300, 700 будет обладать вторым диаметром 306b, 702b и поэтому направится во второй канал 116b, поскольку второй диаметр 306b, 702b больше, чем предопределенный диаметр 118 первого канала 116а. В противоположном случае, стыковочный ниппель 300, 700 может оставаться в конфигурации по умолчанию с первым диаметром 306а, 702а и проходить через первый канал 116а отклоняющего клина 112 в первом ответвлении 106а.

[0050] Как только стыковочный ниппель 300, 700 проходит первое ответвление 106а, он может попасть во второй боковой ствол 104b за счет того, что будет приведен в действие до того, как достигнет отклоняющего клина 112 во втором ответвлении 106b. В результате, стыковочный ниппель 300, 700 будет снова обладать вторым диаметром 306b, 702b и поэтому направится во второй канал 116b в отклоняющем клине 112 второго ответвления 106b, поскольку второй диаметр 306b, 702b больше, чем предопределенный диаметр 118 первого канала 116а. Если необходимо, чтобы стыковочный ниппель 300, 700 прошел через отклоняющий клин 112 второго ответвления 106b в нижние части основного ствола 102, он может оставаться в конфигурации по умолчанию с первым диаметром 306а, 702а и проходить через первый канал 116а отклоняющего клина 112 во втором ответвлении 106b.

[0051] Варианты реализации, раскрытые в контексте данного изобретения, включают:

[0052] А. Систему буровой скважины, содержащую отклоняющий клин, расположенный в пределах основного ствола скважины и определяющий первый канал, который обладает предопределенным диаметром и сообщается с нижней частью основного ствола, и второй канал, который сообщается с боковым стволом, а также стыковочный ниппель, содержащий корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса. Наконечник стыковочного ниппеля способен быть приводимым в действие в интервале между конфигурацией по умолчанию, когда наконечник стыковочного ниппеля обладает первым диаметром, и задействованной конфигурацией, когда наконечник стыковочного ниппеля обладает вторым диаметром, отличающимся от первого диаметра. При этом отклоняющий клин скомпонован так, чтобы направлять стыковочный ниппель в один из указанных: боковой ствол или нижнюю часть основного ствола, на основании сравнения диаметра наконечника стыковочного ниппеля с предопределенным диаметром.

[0053] В. Стыковочный ниппель, содержащий корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса. Наконечник стыковочного ниппеля скомпонован так, чтобы перемещаться в интервале между конфигурацией по умолчанию, когда наконечник стыковочного ниппеля обладает первым диаметром, и задействованной конфигурацией, когда наконечник стыковочного ниппеля обладает вторым диаметром, отличающимся от первого диаметра.

[0054] С. Система многоствольной скважины, содержащая основной ствол, имеющий первое ответвление и второе ответвление, отступающее вниз по скважине от первого ответвления, первый отклоняющий клин, расположенный в первом ответвлении и определяющий первый канал, который обладает предопределенным диаметром и сообщается с первой нижней частью основного ствола, и второй канал, который сообщается с первым боковым стволом, второй отклоняющий клин, расположенный во втором ответвлении и определяющий третий канал, который обладает предопределенным диаметром и сообщается со второй нижней частью основного ствола, и четвертый канал, который сообщается со вторым боковым стволом, а также стыковочный ниппель, содержащий корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса. Стыковочный ниппель скомпонован так, чтобы перемещаться в интервале между конфигурацией по умолчанию, когда наконечник стыковочного ниппеля обладает первым диаметром, и задействованной конфигурацией, когда наконечник стыковочного ниппеля обладает вторым диаметром, отличающимся от предопределенного диаметра. При этом первый и второй отклоняющие клинья скомпонованы так, чтобы направлять стыковочный ниппель в один из указанных: первый и второй боковые стволы или первую и вторую нижние части основного ствола, на основании сравнения диаметра наконечника стыковочного ниппеля с предопределенным диаметром.

[0055] Каждый из вариантов реализации изобретения А, В, и С может иметь в своем составе один или более из следующих дополнительных образующих элементов в любых комбинацияхю Образующий элемент 1: отличающийся тем, что отклоняющий клин дополнительно содержит наклонную поверхность, которая адресует стыковочный ниппель ко второму каналу, если диаметр наконечника стыковочного ниппеля больше, чем предопределенный диаметр. Образующий элемент 2: отличающийся тем, что первый диаметр меньше, чем предопределенный диаметр, а второй диаметр больше, чем как первый диаметр, так и предопределенный диаметр, и при этом если наконечник стыковочного ниппеля обладает первым диаметром, то стыковочный ниппель направляется в первый канал и нижнюю часть основного ствола, при этом если наконечник стыковочного ниппеля обладает вторым диаметром, то стыковочный ниппель направляется во второй канал и боковой ствол. Образующий элемент 3: отличающийся тем, что стыковочный ниппель дополнительно содержит поршень, размещенный подвижно в пределах поршневой камеры, установленной в наконечнике стыковочного ниппеля, клиновидную деталь, функционально связанную с поршнем таким образом, что перемещение поршня соответствующим образом перемещает клиновидную деталь, и катушку, расположенную вокруг наконечника стыковочного ниппеля и в контакте с клиновидной деталью, поршень способен быть приводимым в действие таким образом, что клиновидная деталь перемещается, чтобы для радиально раздвигать катушку, при этом если катушка радиально раздвигается, то диаметр наконечника стыковочного ниппеля превышает предопределенный диаметр. Образующий элемент 4: отличающийся тем, что поршень способен быть приводимым в действие при помощи по меньшей мере одного из указанных: гидравлического давления, действующего на поршень, исполнительного механизма, функционально связанного с поршнем, и перепада давления, создаваемого во всем стыковочном ниппеле, который действует на поршень для его перемещения в пределах поршневой камеры. Образующий элемент 5: отличающийся тем, что стыковочный ниппель дополнительно содержит корпус зажимной втулки, образующий по меньшей мере часть наконечника стыковочного ниппеля и обозначающий собой множество пролегающих вдоль оси упорок, радиальный выступ, установленный на внутренней поверхности корпуса зажимной втулки и отступающий радиально внутрь от каждой пролегающей вдоль оси упорки, и поршень, размещенный подвижно в пределах поршневой камеры, установленной в корпусе зажимной втулки и имеющей клиновидную деталь, установленную на его внешней поверхности, поршень способен быть приводимым в действие таким образом, что клиновидная деталь входит в зацепление с радиальным выступом и вынуждает множество пролегающих вдоль оси упорок направляться радиально наружу, при этом в тот момент, когда множество пролегающих вдоль оси упорок вынужденно направляется радиально наружу, диаметр наконечника стыковочного ниппеля превышает предопределенный диаметр. Образующий элемент 6: отличающийся тем, что поршень способен быть приводимым в действие при помощи по меньшей мере одного из указанных: гидравлического давления, действующего на поршень, исполнительного механизма, функционально связанного с поршнем, и перепада давления, создаваемого во всем стыковочном ниппеле, который вынуждает поршень перемещаться в пределах поршневой камеры. Образующий элемент 7: отличающийся тем, что первый диаметр больше, чем предопределенный диаметр, а второй диаметр меньше, чем как первый диаметр, так и предопределенный диаметр, и при этом если наконечник стыковочного ниппеля обладает первым диаметром, то стыковочный ниппель направляется во второй канал и боковой ствол, при этом если наконечник стыковочного ниппеля обладает вторым диаметром, то стыковочный ниппель направляется в первый канал и нижнюю часть основного ствола.

[0056] Образующий элемент 8: отличающийся тем, что первый диаметр меньше, чем предопределенный диаметр, а второй диаметр больше, чем как первый диаметр, так и предопределенный диаметр, и при этом если стыковочный ниппель соответствует конфигурации по умолчанию, то имеется возможность направить его в первый и третий каналы и первую и вторую нижние части основного ствола, соответственно, но при этом если стыковочный ниппель соответствует задействованной конфигурации, то имеется возможность направить его во второй и четвертый каналы и первый и второй боковые стволы, соответственно. Образующий элемент 9: отличающийся тем, что первый диаметр больше, чем предопределенный диаметр, а второй диаметр меньше, чем как первый диаметр, так и предопределенный диаметр, и при этом если стыковочный ниппель соответствует конфигурации по умолчанию, то имеется возможность направить его во второй и четвертый каналы и первый и второй боковые стволы, соответственно, но при этом если стыковочный ниппель соответствует задействованной конфигурации, то имеется возможность направить его в первый и третий каналы и первую и вторую нижние части основного ствола. Образующий элемент 10: отличающийся тем, что первый и второй отклоняющие клинья, каждый, содержат наклонную поверхность, адресующую стыковочный ниппель ко второму и четвертому каналам, соответственно, в тот момент, когда стыковочный ниппель соответствует задействованной конфигурации.

[0057] Следовательно, раскрытые системы и способы хорошо приспособлены для достижения описанных и свойственных результатов и преимуществ. Частные варианты реализации, описанные ранее, являются иллюстративными, так как замысел настоящего изобретения может быть модифицирован и реализован другими, но эквивалентными способами, понятными специалистам в данной области техники, у которых есть возможность ознакомиться с настоящим описанием. Кроме того, раскрытые в настоящем описании подробности конструкции или проекта не содержат ограничений за исключением описанных далее в формуле изобретения. Таким образом, следует понимать, что частные иллюстративные варианты реализации, раскрытые ранее, могут быть изменены или модифицированы, при этом все такие изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения. Системы и способы, иллюстративно описанные в данном документе, могут быть соответствующим образом реализованы в отсутствие любого элемента, специально не описанного в данном документе, и/или любого необязательного элемента, описанного в данном документе. Несмотря на то, что композиции и способы описаны в контексте "содержания", "вмещения" или "включения" различных компонентов или этапов, композиции и способы кроме того могут "состоять главным образом из" или "состоять из" различных компонентов и этапов. Все числа и диапазоны, описанные выше, могут варьировать на некоторую величину. Всякий раз, когда описывается числовой диапазон с нижним пределом и верхним пределом, конкретно описывается любое число и любой включенный диапазон, попадающий в указанный диапазон. В частности, каждый диапазон значений (в виде "от около а до около n" или, эквивалентно, "от приблизительно а до b" или, эквивалентно, "от приблизительно а-b"), описанный в данном документе, следует понимать как описывающий каждое число и диапазон, входящие в более широкий диапазон значений. Также, термины в формуле изобретения использованы в их простом, обычном значении, если обратное явным образом не указано заявителем. Более того, формы единственного числа, используемые в формуле изобретения, означают один или несколько элементов. Если существует любое противоречие в использовании слова или термина в данном описании и одном или более патентах или других документах, которые могут быть включены в данный документ в качестве ссылки, определения, которые согласуются с данной спецификацией, должны быть приняты.

Реферат

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Система скважины содержит отклоняющий клин, расположенный в основном стволе скважины и определяющий первый канал, обладающий предопределенным диаметром и сообщающийся с нижней частью основного ствола, и второй канал, сообщающийся с боковым стволом, и стыковочный ниппель, содержащий корпус и наконечник стыковочного ниппеля, расположенный на дистальном конце корпуса. Наконечник стыковочного ниппеля способен быть приводимым в действие в интервале между конфигурацией по умолчанию, когда наконечник стыковочного ниппеля обладает первым диаметром, и задействованной конфигурацией, когда наконечник стыковочного ниппеля обладает вторым диаметром, отличающимся от первого диаметра. Отклоняющий клин скомпонован так, чтобы направлять стыковочный ниппель в один из указанных: боковой ствол или нижнюю часть основного ствола, на основании сравнения диаметра наконечника стыковочного ниппеля с предопределенным диаметром. Обеспечивается безошибочное направление узла с закругленной головкой в основной ствол скважины или в боковой ствол скважины. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

Формула