Простейшим средством для забуривания дополнительного ствола является металлический отклоняющий клин.

Длина клина обычно составляет от 2,5 до 4,5 м. Отклоняющая поверхность клина с его осью составляет угол 2—4°. Клин устанавливается в скважине произвольно без ориентации желоба, если направление искривления не имеет значения (например, при обходе места аварии). Если необходимо отклонение скважины в строго определенном направлении, клин ориентируют. После ориентации клин прочно закрепляется в стволе скважины заклиночным материалом, цементированием или с помощью специального распорного устройства.

Для установки клиньев в скважинах выше естественного забоя создаются искусственные забои. Искусственные забои создаются путем заклинивания в стволе скважины в заданном интервале различных пробок с последующим цементированием. Технология создания искусственного забоя зависит во многом от свойств слагающих горных пород и разработки ствола скважины в месте постановки забоя.

В скважинах, пробуренных алмазным способом (в крепких монолитных породах), при необходимости создания искусственного забоя применяются пробки ПЗ-44, ПЗ-57, П3-73.

Пробка-забой ПЗ состоит из собственно пробки и гидропровода. Через бурильную колонну промывочная жидкость закачивается в скважину, перемещает шток гидропривода вниз, а вместе с ним конус, который раздвигает плашки, расклинивая корпус пробки в скважине. После закрепления пробки в скважине гидропривод отвинчивается от нее и вместе с колонной бурильных труб поднимается на дневную поверхность.

При многоствольном бурении для зарезки дополнительных стволов применяются как стационарные, так и извлекаемые клинья.

Стационарные (неизвлекаемые) клиновые отклонители КОС-73-2,5°, КОС-57-2,5° и КОС-44-1,5° состоят из клина и закрепляющего устройства, которое включает в себя два распорных конуса, соединенных штоком, и корпуса 3.

Клин на бурильной колонне спускают в скважину. Не доходя 0,4—0,5 м до забоя, производят ориентацию отклонителя, после чего его спускают на забой с помощью шпинделя станка, который исключает проворот снаряда. Клин опускается на забой, и под действием осевой нагрузки срезается винт 8, в результате чего клин и корпус раскрепляющего устройства смещаются относительно неподвижных распорных конусов. Пластины распорного устройства деформируются и раскрепляют клин в стволе. При увеличении осевой нагрузки до 200—300 Н срезаются заклепки и клин освобождается от бурильной колонны, которая с устройством 6 поднимается на поверхность.

В скважину опускается от-бурочный снаряд и производится зарезка отклоненного ствола.

Отбуривание от стационарного клина, по скосу ложка и ниже его на длину до 1,3 м производят набором, включающим в себя бурильную трубу диаметром 42 мм, переходник и породоразрушающий инструмент бескернового бурения.

В начале рейса, когда долото находится в верхней части ложка клина и начинает врезаться в стенку скважины, осевая нагрузка не должна превышать 2—4 кН. После углубки скважины на 0,7 м и забуривания породоразрушающего инструмента в ее стенку больше, чем на половину своего диаметра, осевая нагрузка повышается до 6—7 кН. Бурение при этом осуществляется на второй-третьей частоте вращателя станка.

Если в процессе отбуривания использовался породоразрушающий инструмент, диаметр которого меньше диаметра клина то пробуренный интервал необходимо расширить. Для этой цели применяется шарошечное долото (либо другой инструмент), соответствующее диаметру скважины, которое соединяется с бурильной трубой диаметром 42 мм. Осевую нагрузку в процессе расширения снижают до 2—4 кН.

Рис. 1. Стационарный отклоняющий клин КОС

Последующие рейсы производят с отбором керна укороченными колонковыми наборами, которые спускают на бурильной трубе диаметром 42 мм. Длина колонкового набора для каждого рейса должна составлять соответственно 0,5; 1,0 и 2,5 м, после чего применяют колонковый набор нормальной длины.

Работы по забуриванию дополнительного ствола от стационарного клина можно считать законченными, когда в месте установки клина в ствол скважины проходит колонковый набор длиной не менее 4,5 м.

Вывод дополнительного ствола скважины в заданную точку геологического разреза, как правило, не может быть осуществлен постановкой одного стационарного клина. Обычно эта задача осуществляется рядом постановок съемных отклонителей.

Снаряд для искусственного искривления скважин типа СО разработан ВИТР ВПО «Союзгеотехника». Съемный клин СО-73/46—3° дан на рис. 2.

В снарядах для отклонения отбурочного инструмента служит цельнометаллический клин, соединенный с корпусом снаряда при помощи Т-образного шпоночного соединения. Последнее позволяет клину передвигаться вдоль оси на длину шпоночного паза и исключает радиальное его перемещение. Клин с корпусом жестко соединяется с помощью двух заклепок. Отбурочный снаряд отклонителя состоит из серийной алмазной коронки, колонковой трубы, которая при помощи втулки и муфты с конусной гайкой соединена с бурильной трубой.

При использовании снаряда на забое не должно быть столбика керна высотой более 2—3 см. Снаряд спускают в скважину на колонне бурильных труб и, не доходя до забоя 0,3—0,5 м, ориентируют, а затем без вращения опускают на забой. Усилием механизма гидравлической подачи станка срезают заклепки. При этом корпус перемещается вниз и заклинивается между желобами клина и стенкой скважины.

Затем дальнейшим увеличением осевой нагрузки срезают винт и освобождают муфту. Затем ударом конусной гайки по втулке сильнее расклинивают корпус снаряда в скважине. В результате вращения колонны бурильных труб конусная гайка свинчивается с муфты, что обеспечивает освобождение отбурочного инструмента и бурение пилот-скважины. Диаметр пилот-скважины, забуренной в новом направлении, на два размера меньше диаметра основного ствола.

Рис. 2. Съемный клин СО-73/46-30 конструкции ВИТР

Для расширения их применяют ступенчатый расширитель, составленный из двух серийных алмазных коронок.

После забуривания пилот-скважины на глубину 1,2—1,3 м снаряд извлекают на поверхность и он может быть повторно использован.

Большое распространение в практике работ получил извлекаемый клин СНБ-КО конструкции КазНИИМСа. Снаряды СНБ-К.0 предназначены для искривления скважин диаметром 46, 59, 76 мм.

Широкое применение в направленном бурении получили отклоняющие снаряды с шарнирным устройством ШУ-73-60, ШУ-57-3°, ШУ-44-3°. Снаряд состоит из специальной коронки с широкой матрицей, колонковой трубы диаметром на 1 порядок меньше диаметра коронки и шарнирного устройства. Наличие шарнира уменьшает жесткость соединения колонкового набора с бурильной колонной. Опущенный в скважину снаряд опирается на стену скважины коронкой и шарнирным устройством. При этом ось колонкового набора устанавливается под углом к оси скважины. Угол перекоса постоянно сохраняется, в результате чего в процессе бурения происходит непрерывный набор кривизны скважины. Чем больше величина угла перекоса и меньше длина колонкового набора, тем больше интенсивность искривления.

Преимущество применения отклонителей с шарнирным устройством заключается в том, что бурение с ними осуществляют обычными колонковыми наборами. Однако шарнирный отклонитель используется только для искривления скважин в вертикальной плоскости., Шарнирные компоновки снарядов могут также применяться в комбинации с клиновыми отклонителями. Забайкальский комплексный научно-исследовательский институт разработал отклонитель непрерывного действия ТЗ для бурения направленных разведочных скважин. Породоразрушающим инструментом для отклонителей ТЗ являются серийные шарошечные и алмазные долота. Промывочной жидкостью служит вода или глинистый раствор. Показатели искусственного искривления скважин отклонителями превосходят результаты работы клиновых отклонителей. Затраты времени на цикл искривления сокращаются в три-четыре раза. Бурение при искривлении производится на том же режиме, что и бескерновое бурение.