Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6510
(13) U
(46) 2010.08.30
(51) МПК (2009)
E 21B 7/00
(54) ОРИЕНТАТОР КОЛТЮБИНГОВОЙ ТРУБЫ
(21) Номер заявки: u 20091013
(22) 2009.12.02
(71) Заявитель: Республиканское уни-
тарное предприятие "Производ-
ственное объединение
"Белоруснефть" (BY)
(72) Авторы: Галай Михаил Иванович; Де-
мяненко Николай Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
унитарное предприятие "Производ-
ственное объединение "Белоруснефть"
(BY)
(57)
Ориентатор колтюбинговой трубы, выполненный с возможностью установки на ко-
лонне лифтовых труб, содержащий полый поворотный корпус, снабженный в нижней ча-
сти, по меньшей мере, одним направляющим элементом и продольным окном для выхода
колтюбинговой трубы в боковой ствол скважины, храповую муфту, состоящую из двух
взаимодействующих между собой частей, одна из которых соединена с верхней частью
поворотного корпуса, отличающийся тем, что вторая часть храповой муфты выполнена с
Фиг. 1
BY6510U2010.08.30

2. BY 6510 U 2010.08.30
2
возможностью жесткого соединения с колонной лифтовых труб, внутри поворотного кор-
пуса установлена полая гильза с возможностью перемещения, фиксации в крайнем ниж-
нем положении с обеспечением герметизации колонны лифтовых труб, фиксации в
крайнем верхнем положении и фиксированного поворота вместе с корпусом без проворо-
та относительно корпуса, при этом диаметр ее внутреннего канала обеспечивает прохож-
дение колтюбинговой трубы с насадками, а отклоняющий элемент, расположенный на ее
нижнем торце, обеспечивает направление колтюбинговой трубы в боковой ствол скважи-
ны через продольное окно полого корпуса, открытое положение которого обеспечивается
крайним верхним положением гильзы, при этом направляющий элемент корпуса выпол-
нен с возможностью обеспечения прохождения колтюбинговой трубы в нижерасположен-
ный интервал колонны лифтовых труб.
(56)
1. RU 2245434, МПК E 21В 7/08, 2005.01.27.
2. RU 2015287, МПК E 21В 7/08, 1994.
3. BY 12238, МПК E 21В 7/00, 2008.08.30.
Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации скважин с боко-
выми стволами, она может быть использована в качестве поворотного ориентирующего
устройства в забойных компоновках при ремонте многоствольных скважин, проведении
различных технологических операций в боковых стволах скважин.
Известен ориентатор забойной компоновки [1], содержащий корпус, вал, установлен-
ный на подшипниках в корпусе, привод, выполненный в виде полого подпружиненного
штока с наружными шлицами, преобразователь движения, выполненный в виде наружной
втулки со спиральными пазами, взаимодействующими с ответными выступами внутрен-
ней полой втулки, поршень с уплотнением, подпружиненное кольцо, снабженное шлица-
ми и зубчатой полумуфтой. Наружная втулка преобразователя движения связана с
корпусом, а внутренняя втулка связана с поршнем и снабжена зубчатой полумуфтой, вза-
имодействующей с зубчатой полумуфтой подпружиненного штока, при этом пружина
штока опирается на корпус через упорный шарикоподшипник, а подпружиненное кольцо,
зубчатой полумуфтой взаимодействующее с ответной полумуфтой вала, шлицами сцепле-
но с корпусом.
Недостатком данного ориентатора является ограниченность сферы его применения, в
частности, его нельзя использовать во время проведения технологических операций в бо-
ковых стволах уже построенных скважин.
Известен ориентатор [2], содержащий сборный корпус, размещенные в нем поршень с
пустотелым штоком с наружными прямыми, зацепленными с корпусом, и винтовыми
шлицами, возвратную пружину в подпоршневой полости, связанной посредством разде-
лительного элемента с буферной полостью, соединенной дренажным окном с закорпус-
ным пространством, шпиндель с полым валом, кинематически связанным с пустотелым
штоком.
К недостаткам данного устройства относится то, что у него низкие долговечность,
надежность функционирования и функциональные возможности вследствие потери проч-
ности рычагов и шлиц при выполнении ориентатора диаметром менее 100 мм, невозмож-
ность получить небольшие шаги поворота полого вала шпинделя (менее 20 градусов),
ограниченность сферы его применения, в частности, его нельзя использовать для проведе-
ния технологических операций в боковых стволах уже построенных скважин.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является ори-
ентатор гибкой трубы [3], содержащий сборный корпус, в котором размещены полый

3. BY 6510 U 2010.08.30
3
поршень, возвратная пружина полого поршня, поворотный шпиндель, храповый венец,
зубцы которого фиксируются собачками. Ориентатор также содержит две зубчатые полу-
муфты, одна из которых размещена в нижней части полого поршня, а другая - в верхней
части поворотного шпинделя, установленные с возможностью взаимодействия между со-
бой, причем их разомкнутое положение обеспечивает возвратная пружина полого поршня;
дополнительную возвратную пружину, обеспечивающую возврат поворотного шпинделя
в верхнее исходное положение, шлицевую муфту, кинематически связанную с нижней ча-
стью поворотного шпинделя посредством устроенных на нем шлиц и установленную в
нижней части сборного корпуса посредством резьбовой втулки, на нижнем торце которой
устроена храповая полумуфта, собачки которой взаимодействуют с зубцами храпового
венца, устроенного на теле шлицевой муфты; поворотный корпус, верхняя часть которого
соединена с нижней частью шлицевой муфты, содержащий закрепленную на его внутрен-
ней стенке рессору и продольное окно, устроенное напротив рессоры; при этом на полом
поршне установлены кулачки, взаимодействующие с винтовыми канавками, выполнен-
ными на стенке сборного корпуса, а внутренний диаметр полого поршня больше диаметра
ориентируемой гибкой трубы на величину щелевого зазора, обеспечивающего необходи-
мый перепад давления между зонами, расположенными над и под поршнем.
Недостатком данного устройства является то, что для его использования необходимо
предварительно провести глушение всех боковых стволов и выполнить спуско-подъемные
операции по извлечению колонны насосно-компрессорных труб, по которой велась добы-
ча нефти.
Задачей, решаемой полезной моделью, является создание устройства для ориентации
колтюбинговой трубы, позволяющего осуществлять избирательный ввод колтюбинговой
трубы с технологической оснасткой в боковой ствол добывающей многоствольной сква-
жины без подъема колонны лифтовых труб.
Поставленная задача решается за счет того, что в ориентаторе колтюбинговой трубы,
выполненном с возможностью установки на колонне лифтовых труб, содержащем полый
поворотный корпус, снабженный в нижней части, по меньшей мере, одним направляю-
щим элементом и продольным окном для выхода колтюбинговой трубы в боковой ствол
скважины, храповую муфту, состоящую из двух взаимодействующих между собой частей,
одна из которых соединена с верхней частью поворотного корпуса, согласно полезной мо-
дели, вторая часть храповой муфты выполнена с возможностью жесткого соединения с
колонной лифтовых труб, внутри поворотного корпуса установлена полая гильза с воз-
можностью перемещения, фиксации в крайнем нижнем положении с обеспечением герме-
тизации колонны лифтовых труб, фиксации в крайнем верхнем положении и
фиксированного поворота вместе с корпусом без проворота относительно корпуса, при
этом диаметр ее внутреннего канала обеспечивает прохождение колтюбинговой трубы с
насадками, а отклоняющий элемент, расположенный на ее нижнем торце, обеспечивает
направление колтюбинговой трубы в боковой ствол скважины через продольное окно по-
лого корпуса, открытое положение которого обеспечивается крайним верхним положени-
ем гильзы, при этом направляющий элемент корпуса выполнен с возможностью
обеспечения прохождения колтюбинговой трубы в нижерасположенный интервал колон-
ны лифтовых труб.
Полезная модель поясняется следующими чертежами: на фиг. 1 изображен разрез ори-
ентатора колтюбинговой трубы (далее - ориентатор) со спущенной колтюбинговой тру-
бой, оснащенной насадкой; на фиг. 2 - разрез ориентатора с открытым боковым окном; на
фиг. 3 - разрез ориентатора со спущенной через его открытое боковое окно колтюбинго-
вой трубой с насадкой в боковой ствол скважины; на фиг. 4 - разрез ориентатора с закры-
тым боковым окном.
Ориентатор 1 (фиг. 1-4) состоит из корпуса 2, который на подшипниках 3 закреплен на
колонне лифтовых труб 4 и соединен с колонной посредством храповой муфты 5. Герме-

4. BY 6510 U 2010.08.30
4
тизация корпуса 2 и колонны лифтовых труб 4 осуществляется при помощи уплотнений 6.
Внутри корпуса 2 с возможностью перемещения установлена гильза 7, на внутреннем ка-
нале 8 которой выполнены винтовые канавки 9. На гильзе 7 устроена бобышка 10, кото-
рая, перемещаясь вдоль паза 11, выполненного на боковой поверхности корпуса 2,
фиксирует гильзу 7 от проворота внутри корпуса 2. На боковой поверхности корпуса 2
диаметрально или под углом по отношению к пазу 11 выполнено продольное окно 12. На
нижнем торце гильзы 7 устроен отклоняющий элемент в виде упора 13, который располо-
жен диаметрально по отношению к окну 12. В корпусе 2 диаметрально упору 13, но ниже
его также устроен отклоняющий элемент в виде упора 14. На гильзе 7 смонтированы зам-
ки 15, которые фиксируют гильзу 7 внутри корпуса 2 в крайнем верхнем и крайнем ниж-
нем положениях. Между гильзой 7 и корпусом 2 устроены уплотнения 16, которые
изолируют внутренние полости 17 колонны лифтовых труб 4 от затрубного пространства
18 внутри обсадной колонны 19 и ограниченного пакерами 20.
Ориентатор работает следующим образом.
С учетом координат бокового ствола 21 собранный ориентатор 1 устанавливается на
колонне лифтовых труб 4 с закрытым гильзой 7 окном 12 для обеспечения герметизации
внутреннего пространства колонны лифтовых труб при добыче нефти. Затем производит-
ся спуск колонны труб в обсадную колонну 19 скважины. По колонне лифтовых труб 4
спускается колтюбинговая труба 22 с насадкой 23. Колтюбинговая труба 22 проходит че-
рез внутренний канал 8 гильзы 7 до выхода из нее (фиг. 1). В колтюбинговой трубе 22
насосом, расположенным на устье скважины (на фигуре не показан), поднимают давле-
ние, вследствие чего из насадки 23 выходят "сухари" 24. После этого оператор начинает
подъем колтюбинговой трубы 22. "Сухари" 24 упираются в нижний торец 25 гильзы 7, пе-
ремещают ее вверх внутри корпуса 2, причем бобышка 10 перемещается по пазу 11,
предотвращая поворот гильзы 7 относительно корпуса 2. Гильза 7 поднимается до крайне-
го верхнего положения, где фиксируется замками 15. При этом в корпусе 2 открывается
окно 12. В колтюбинговой трубе 22 давление снижается до гидростатического. "Сухари"
24 возвращаются в насадку 23. Выполняют спуск колтюбинговой трубы 22. Насадка 23,
дойдя до упора 13, отклоняется им в направлении окна 12 и выходит из корпуса 2. Если
расположение окна 12 азимутально совпало со входом в боковой ствол 21, то далее труба
22 с насадкой 23 попадает в боковой ствол. При этом оператор следит за показаниями
гидравлического индикатора веса (ГИВа) (на фигуре не показан). Если разгрузка колтю-
бинговой трубы 22 не произошла, значит колтюбинговая труба 22 прошла в боковой ствол
21. Если же ГИВ показал снижение веса, значит колтюбинговая труба 22 с насадкой 23 на
выходе из окна 12 корпуса 2 уперлась в стенку обсадной колонны 19 и не прошла в боко-
вой ствол 21. В этом случае колтюбинговую трубу 22 поднимают на устье и производят
смену насадки. Затем колтюбинговую трубу 22 с поворотной насадкой 26 (фиг. 2) опус-
кают в колонну лифтовых труб 4 к ориентатору 1. Колтюбинговая труба 22 с поворотной
насадкой 26, шлицевой муфтой свободного хода 27 и стопорной насадкой 28 проходит че-
рез внутренний канал 8 гильзы 7 до выхода из нее. Гильза 7 при этом находится в крайнем
верхнем положении. Насосом, расположенным на устье скважине (на фигуре не показан),
в колтюбинговой трубе 22 поднимают давление, при этом из поворотной насадки 26 вы-
ходят "сухари" 29, которые входят в винтовые канавки 9, расположенные в канале 8 гиль-
зы 7, а "сухари" 30 стопорной насадки 28 прижимаются к внутренней стенке колонны
лифтовых труб 4. Производят подъем колтюбинговой трубы 22, при этом "сухари" 29,
проходя по спиральным канавкам 9, поворачивают гильзу 7 на определенный угол. Гильза
7 через бобышку 10 передает вращение на корпус 2, который поворачивается на тот же
угол, при этом стопорная насадка 28 удерживает от проворота поворотную насадку 26 и
колтюбинговую трубу 22, а шлицевая муфта свободного хода 27 позволяет поворотной
насадке 26 перемещаться внутри гильзы 7, храповая муфта 5 фиксирует корпус 2 в новом
положении.

5. BY 6510 U 2010.08.30
5
В колтюбинговой трубе 22 давление снижается до гидростатического. При этом "су-
хари" 29 и 30 возвращаются в насадки 26 и 28 соответственно, а шлицевая муфта свобод-
ного хода 27 возвращается в транспортное положение.
Колтюбинговую трубу 22 (фиг. 3) опускают вниз, на выходе из гильзы 7 упор 13
направляет насадку 28 в окно 12 и далее в боковой ствол 21. Если ГИВ, расположенный на
устье скважины, не показал снижение веса, значит колтюбинговая труба 22 вошла в боко-
вой ствол и ее извлекают на устье. Если ГИВ показал снижение веса, значит колтюбинго-
вая труба 22 не прошла в боковой ствол. В этом случае повторяют операции поворота
корпуса 2 до тех пор, пока колтюбинговая труба 22 не войдет в боковой ствол 21.
Храповая муфта 5 каждый раз фиксирует корпус 2 ориентатора 1 в новом положении.
После того как колтюбинговая труба 22 вошла в боковой ствол 21, о чем будет свиде-
тельствовать отсутствие снижения веса по показаниям ГИВ, оператор поднимает ее на
устье скважины, где на ней устанавливают оборудование (на фиг. не показаны), необхо-
димое для проведения технологических операций и/или геофизических исследований. По-
сле этого производят спуск колтюбинговой трубы 22 с оборудованием к ориентатору 1, из
которого оно через открытое окно 12 проходит в боковой ствол 21, где и выполняет тех-
нологические операции и/или геофизические исследования, по окончании которых
колтюбинговую трубу 22 с оборудованием поднимают на устье скважины. Наличие такого
конструктивного элемента ориентатора, как упор 13, не позволяет колтюбинговой трубе
пройти в нижерасположенный интервал колонны НКТ.
После подъема на устье скважины на колтюбинговой трубе 22 (фиг. 4) устанавливают
насадку 23 и опускают в интервал бокового ствола 21, не доходя до верхнего торца 31
гильзы 7. В колтюбинговой трубе 22 поднимают давление, при этом из насадки 23 выхо-
дят "сухари" 24, колтюбинговую трубу 22 разгружают на гильзу 7 и тем самым переме-
щают ее в крайнее нижнее положение, в котором она перекрывает окно 12 и фиксируется
замками 15. Уплотнения 6 герметизируют внутреннее пространство 17 колонны лифтовых
труб 4.
Для проведения операций по повороту нижерасположенного ориентатора 1 (на фиг. не
показан) до азимутального совпадения бокового окна со входом в боковой ствол колтю-
бинговая труба 22 с насадкой 23 (фиг. 2) опускается к отклонителю 1, гильза 7 которого
находится в нижнем положении и закрывает окно 12. На выходе из гильзы 7 колтюбинго-
вая труба 22 с насадкой 23 под действием упора 13 упруго изгибается и направляется к
упору 14, расположенному в нижней части корпуса 2. Под действием упора 14 колтюбин-
говая труба 22 с насадкой 23 вновь упруго изгибается и направляется в нижерасположен-
ный интервал 32 колонны лифтовых труб 4 и далее к следующему ориентатору 1,
расположенному в интервале зарезки нижерасположенного бокового ствола. Поворот
корпуса ориентатора производят аналогичным образом.
Поворот корпуса 2 проводят только один раз за все время эксплуатации боковых ство-
лов. Для ориентации в боковые стволы колтюбинговой трубы в дальнейшем будет необ-
ходимо проводить только операции по подъему и опусканию гильзы 7. Продольное окно
12 корпуса 2 ориентатора будет всегда направлено в соответствующий боковой ствол.
Использование полезной модели позволит значительно снизить затраты, связанные с
проведением технологических обработок и геофизических исследований в многозабойных
скважинах вследствие отсутствия необходимости предварительного извлечения колонны
насосно-компрессорных труб с пакерами, так как имеется возможность гарантированно
доставлять колтюбинговую трубу с соответствующим оборудованием в заданный боковой
ствол скважины через колонну НКТ, по которой ведется добыча нефти (колонну лифто-
вых труб).

6. BY 6510 U 2010.08.30
6
Фиг. 2
Фиг. 3

7. BY 6510 U 2010.08.30
7
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.