Система компенсационного скользящего стыка
Группа изобретений относится к скважинным системам и способам для предотвращения спутывания множества линий связи, прокладываемых вдоль компенсационного скользящего стыка. Обеспечивает предотвращение спутывания и связывания множества линий связи, облегчение использования средств заканчивания скважин в комбинации с множеством линий связи. Система для предотвращения спутывания множества линий связи, прокладываемых вдоль компенсационного скользящего стыка, содержит средства завершения скважины, имеющие компенсационный скользящий стык, множество линий связи и средство упорядочения линий связи, установленное на компенсационном скользящем стыке для поддержания множества линий связи в местоположении вблизи внешней поверхности компенсационного стыка и приспособленное для предотвращения спутывания множества линий связи, допуская достаточное перемещение множества линий связи для приспособления к удлинению и сокращению компенсационного скользящего стыка. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 10 ил.
Предпосылки изобретения
При выполнении многих скважинных операций со средствами заканчивания скважины используют компенсационные скользящие стыки для компенсации сокращения и удлинения завершающих колонн. Однако сокращение и удлинение затрудняют прокладку линий связи вдоль завершающей колонны. Иногда одну линию связи обертывают вокруг компенсационного скользящего стыка таким образом, что это позволяет ей сокращаться или удлиняться при сокращении или удлинении компенсационного скользящего стыка. Способность свободно сокращаться и удлиняться при движении компенсационного скользящего стыка помогает сохранять целостность линии связи.
Обертывание линии связи вокруг компенсационного скользящего стыка менее полезно при использовании несколько линий связи. Множество линий связи спутываются друг с другом при действии компенсационного скользящего стыка. При спутывании линии связи могут связываться с частями компенсационного скользящего стыка и могут быть не в состоянии сокращаться или удлиняться равномерно. Линии связи в этом случае подвергаются деформации и растяжению за пределами, допустимыми для их материалов, что вызывает катастрофический отказ системы завершения.
Сущность изобретения
В целом, настоящее изобретение облегчает использование средств заканчивания скважин в комбинации с множеством линий связи. Изобретение обеспечивает получение системы и способа для предотвращения спутывания линий связи, проложенных вдоль компенсационного скользящего стыка средства заканчивания скважины. В частности, средство упорядочения линии связи, расположенное вдоль компенсационного скользящего стыка, предотвращает спутывание и связывание множества линий связи, допуская достаточное перемещение линий связи для приспособления к удлинению и сокращению компенсационного скользящего стыка.
Краткое описание чертежей
Определенные варианты осуществления изобретения будут далее описаны со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями и на которых показано следующее:
фиг.1 изображает вид спереди завершающей колонны с компенсационным скользящим стыком, расположенным в стволе скважины, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - частичный вид сечения компенсационного скользящего стыка, показанного на фиг.1, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.3 - частичный вид сечения другого компенсационного скользящего стыка, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.4 - ортогональный вид элемента средства упорядочения линии связи, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.5 - ортогональный вид другого элемента средства упорядочения линии связи, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.6 - ортогональный вид другого элемента средства упорядочения линии связи, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.7 - ортогональный вид другого элемента средства упорядочения линии связи, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.8 - ортогональный вид другого элемента средства упорядочения линии связи, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.9 - ортогональный вид другого элемента средства упорядочения линии связи, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг.10 - ортогональный вид другого элемента средства упорядочения линии связи, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
В нижеследующем описании приведены многие детали для обеспечения понимания настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено без этих деталей и что могут быть возможны многие изменения или модификации описанных вариантов осуществления изобретения.
Настоящее изобретение в целом относится к системе и способу, которые облегчают использование компенсационного скользящего стыка в варианте применения для завершения скважины. Средство упорядочения линии связи позволяет использовать множество линий связи для проведения сигналов в скважину и/или из скважины без спутывания, деформации или других нарушений работы линий связи. Средство упорядочения линии связи может использоваться с двумя или более линий связи одного или различных типов. Например, гидравлические линии связи, электрические линии связи (данные и/или энергия), оптические линии связи и/или другие типы линий связи могут быть проложены во множестве комбинаций вдоль компенсационного скользящего стыка для сигнальной связи с завершающей колонной или с другими скважинными компонентами. Средство упорядочения линии связи позволяет компенсационному скользящему стыку сокращаться и удлиняться, не вызывая спутывания или связывания линий связи. Средство упорядочения линии связи также может использоваться для обеспечения несущей функции между линиями связи и сердечником компенсационного скользящего стыка для облегчения ровного перемещения линий связи вдоль внешней поверхности сердечника в ходе работы.
На фиг.1 показана скважинная система 20 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Скважинная система 20 содержит завершающую колонну 22, имеющую компенсационный скользящий стык 24. Завершающая колонна 22 и компенсационный скользящий стык 24 развернуты в стволе 26 скважины, которая пробурена или сформирована иначе в геологической формации 28. Завершающую колонну 22 развертывают в скважине при помощи надлежащей системы 30 развертывания, и она может быть насосно-компрессорной колонной, сформированной, например, из труб в бухтах или состыкованных труб. Компенсационный скользящий стык 24 расположен между системой 30 развертывания и эксплуатационным скважинным оборудованием 32 завершающей колонны 22.
Как показано, система 30 развертывания проходит вниз вдоль ствола 26 скважины от устья 34 скважины, находящегося на поверхности 36, такой как морское дно или поверхность земли. Ствол 26 скважины ограничен стенкой 38 скважины, которая может быть необсаженной стенкой скважины или обсадной колонной 40. После инициирования действия завершающей колонны компенсационный скользящий стык 24 может свободно перемещаться в направлении сокращения или удлинения для компенсации относительного линейного перемещения между системой 30 развертывания и скважинным оборудованием 32 завершающей колонны 22. Как описано более подробно ниже, компенсационный скользящий стык 24 приспособлен для прокладки множества скважинных линий связи таким образом, что он не запутывает или не подвергает вредному напряжению линии связи при сокращении и/или удлинении компенсационного скользящего стыка 24.
На фиг.1 и 2 показан один вариант выполнения компенсационного скользящего стыка 24. В этом варианте осуществления изобретения компенсационный скользящий стык 24 содержит корпус 42, с возможностью скольжения взаимодействующий с сердечником 44 для получения возможности сокращения или удлинения компенсационного скользящего стыка 24. В этом варианте сердечник 44 скользит в пределах корпуса 42 вдоль внутреннего канала 46, сформированного в корпусе 42, таким образом, что обеспечивается телескопическое движение сердечника 44 относительно корпуса 42. В то время как завершающая колонна 22 спускается в ствол 26 скважины, сердечник 44 первоначально может быть зафиксирован относительно корпуса 42 фиксирующим элементом 48. В показанном варианте осуществления изобретения фиксирующий элемент содержит срезной элемент 50, такой как срезной штифт. При соединении средств завершения скважины, например зацеплении скважинного оборудования 32 с соответствующим скважинным завершающим оборудованием, срезной элемент 50 передает усилие, используемое для завершения, и срезается в ходе процесса.
Множество линий 52 связи используется для передачи различных сигналов в скважину и/или из скважины. Линии 52 связи могут использоваться для передачи сигналов, например, с поверхности к скважинному оборудованию 32 завершающей колонны 22 или к другим компонентам, расположенным в скважине. В некоторых вариантах применения линии 52 связи могут использоваться для передачи сигналов вверх от устройств, расположенных в стволе 26 скважины, на поверхность или в другие пункты. Линии связи могут содержать гидравлические линии связи, электрические линии связи, оптические линии связи или другие типы линий связи, используемых для передачи сигналов. Дополнительно, тип и количество линий связи могут изменяться от одного варианта скважины к другому. Для примера показаны три линии связи, но в других вариантах применения могут использоваться дополнительные линии во многих комбинациях, как определено рабочими параметрами.
Для предотвращения спутывания линий 52 связи или связывания с сердечником 44 используется средство 54 упорядочения линий для обращения с линиями связи с обеспечением достаточного перемещения линий связи для приспособления к относительному перемещению сердечника 44 и корпуса 42. В показанном варианте осуществления изобретения средство 54 упорядочения линий содержит множество элементов 56, расположенных вдоль компенсационного скользящего стыка 24. Например, индивидуальные элементы 56 могут быть расположены вдоль сердечника 44, например могут быть прикреплены к сердечнику 44 вдоль внешней поверхности сердечника. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2, элементы 56 последовательно ориентированы вдоль сердечника 44 для получения в целом спирального обертывания линий 52 связи вокруг сердечника 44.
Однако линии 52 связи могут быть проложены и ориентированы многими путями. В показанном варианте осуществления изобретения, например, линии 52 связи проходят в верхний монтажный конец 58 сердечника 44 через множество фитингов 60. Верхний монтажный конец 58 используется для соединения компенсационного скользящего стыка 24 с системой 30 развертывания. Линии 52 связи проходят вниз от фитингов 60 и прикреплены, отделены друг от друга и удерживаются элементами 56 средства упорядочения линий перед прокладкой в корпус 42 при помощи фитингов 62 линии. Однако в других вариантах осуществления изобретения линии 52 связи могут быть направлены вдоль других путей, включая пути, которые проходят внутри или снаружи верхнего монтажного конца 58 и корпуса 42.
Вокруг линий 52 связи может быть дополнительно установлен экран 63. В показанном варианте осуществления изобретения экран 63 установлен снаружи от линий 52 связи и средства 54 упорядочения линий в области, где линии связи проходят вдоль, например, сердечника 44 и обернуты вокруг него. Экран 63 предохраняет линии 52 связи от повреждения в ходе работы. Кроме того, экран 63 отнесен от сердечника 44 на достаточное расстояние для выполнения функции оболочки, в пределах которой линии 52 связи могут ровно двигаться в ходе сокращения и удлинения компенсационного скользящего стыка 24. Экран 63 прикреплен к корпусу 42, однако он может быть соединен с другими компонентами или содержать другие конфигурации, предохраняя линии связи и обеспечивая плавную работу компенсационного скользящего стыка.
Другой вариант выполнения компенсационного скользящего стыка 24 показан на фиг.3. Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.3, подобен описанному в отношении фиг.2, но компенсационный скользящий стык является переустанавливаемым. Другими словами, корпус 42 и сердечник 44 могут быть временно зафиксированы или установлены в более чем одном положении. Например, корпус 42 и сердечник 44 могут быть временно зафиксированы относительно друг друга срезным элементом 50, например срезным штифтом, в первом положении. Корпус 42 и сердечник 44 также могут быть временно зафиксированы относительно друг друга вторичным срезным элементом 64, например срезным штифтом, во втором положении. В этом примере вторичный срезной элемент 64 зацепляется со стопорным кольцом 66, установленным вдоль внешней поверхности сердечника 44. Другое стопорное кольцо 68, такое как пружинное кольцо, удерживается в положении вдоль внутренней поверхности корпуса 42, например, уступом 70 или другим удерживающим элементом.
Компенсационный скользящий стык 24 и скважинное оборудование 32 движутся в скважину с корпусом 42 и сердечником 44, блокированными в первом положении при помощи срезного элемента 50. Впоследствии сердечник 44 может быть вытянут вверх в пределах корпуса 42, срезая срезной элемент 50. Сердечник 44 перемещается вверх, пока стопорное кольцо 66 не войдет в зацепление с соответствующим стопорным кольцом 68 для временной фиксации сердечника 44 относительно корпуса 42 во втором положении. В ходе последующей операции сердечник может быть нажат вниз для срезания вторичного срезного элемента 64. На данном этапе компенсационный скользящий стык 24 свободен для сокращения и удлинения промежуточной системы 30 развертывания и скважинного оборудования 32. В этом варианте осуществления изобретения компенсационный скользящий стык 24 также может содержать экран 63, установленный за пределами линий 52 связи и средства 54 упорядочения линий для направления и защиты линий 52 связи и средства 54 упорядочения линий. Экран 63 может быть установлен или на корпусе 42, или на сердечнике 44. В альтернативном варианте, экран 63 может быть сформирован как телескопический экран, установленный и на корпусе 42, и на сердечнике 44.
Средство 54 упорядочения линий может быть сформировано с различными количествами элементов 56, расположенных в различных местоположениях вдоль сердечника 44 и/или корпуса 42. Конструкцию элементов 56 выбирают для приспособления к количеству линий связи, типу линий связи, пути прокладки линий связи и общей конструкции/варианту применения компенсационного скользящего стыка 24. Один пример элемента 56 средства упорядочения линий показан на фиг.4. В этом варианте осуществления изобретения элемент 56 содержит пластину 72 средства упорядочения, которая может быть установлена на сердечнике 44 или на других частях компенсационного скользящего стыка 24. Пластина 72 средства упорядочения содержит один или несколько пластинчатых элементов, расположенных внутри и/или снаружи от множества линий 52 связи. Например, пластина 72 может содержать опорную пластину 74, расположенную между сердечником 44 и линиями 52 связи, и множество выступов 76, проходящих от опорной пластины 74. Выступы 76 отделяют линии 52 связи и поддерживают индивидуальные линии связи, то есть образуют несущую поверхность для индивидуальных линий связи. Это позволяет линиям 52 связи ровно двигаться вдоль поверхности сердечника 44 без риска связывания или спутывания. Выступ 76 или другие несущие поверхности, описанные здесь, могут быть выполнены из материала, например неметаллического материала/пластмассового материала, выбранного для облегчения перемещения линий 52 связи вдоль поверхности сердечника.
Другой вариант выполнения элемента 56 средства упорядочения линий показан на фиг.5. В этом варианте осуществления изобретения каждый элемент 56 содержит удерживающую пластину 78, имеющую множество отверстий 80, сквозь которые проходят индивидуальные линии 52 связи. Удерживающая пластина 78, таким образом, способна отделять и удерживать индивидуальные линии связи, допуская перемещение линий 52 связи вдоль поверхности сердечника 44, таким образом, предохраняя линии связи от связывания или спутывания. В альтернативном варианте может использоваться проволока 82 средства упорядочения для отделения друг от друга и удерживания индивидуальных линий связи, как показано на фиг.6. Проволока 82 средства упорядочения содержит множество петель или колец 84, имеющих размер, приспособленный для обертывания вокруг каждой линии связи и, таким образом, удерживания каждой индивидуальной линии.
В других вариантах осуществления изобретения каждый элемент 56 средства упорядочения линии может быть сформирован для удерживания линии 52 связи группой, как в вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.7-10. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7, например, три линии 52 связи удерживаются вместе в треугольной конфигурации внешней оболочкой 86 или другим подобным элементом. Внешняя оболочка 86 расположена вокруг линий связи для надежного поддержания положения линий связи и, таким образом, исключения спутывания линий связи в ходе удлинения и сокращения компенсационного скользящего стыка 24.
Элементы 56 средства упорядочения линий также могут быть сформированы как трубчатые элементы, предназначенные для удерживания линий связи в желательной конфигурации поперечного сечения для исключения спутывания, допуская достаточное перемещение линий связи для облегчения удлинения и сокращения компенсационного скользящего стыка 24. В варианте осуществления изобретения, показанном фиг.8, например, элемент 56 средства содержит каркас 88, имеющий круглую конфигурацию, имеющую размер для удерживания желательного количества линий связи в определенных положениях в пределах внутреннего пространства 90 круглого каркаса 88 средства упорядочения. Например, если используются три линии связи, каркас 88 может иметь размер для удерживания линий связи в показанной треугольной ориентации при взгляде на поперечное сечение.
Трубчатые элементы средства упорядочения также могут быть сформированы в других конфигурациях, таких как прямоугольная, показанная на фиг.9. В этом варианте осуществления изобретения каркас 88 средства упорядочения является прямоугольным и имеет размеры для удерживания множества линий 52 связи в линейном расположении в пределах внутреннего пространства 90. Внутреннее пространство 90 может иметь в целом овальную форму, приспособленную для удерживания крайних линии связи, а также находящихся между ними, при взгляде на поперечное сечение, линий 52 связи. Другой пример показан на фиг.10, где каркас 88 средства упорядочения имеет в целом квадратную форму с размером для поддержания ориентации, например, четырех линий 52 связи. Размер и форма каркаса 88 средства упорядочения могут быть приспособлены согласно типу и количеству линий связи.
Конструкция компенсационного скользящего стыка 24 и всей завершающей колонны 22 может быть выбрана согласно желательной эксплуатации скважины и среде в скважине. Кроме того, тип и количество линий связи также могут изменяться в зависимости от конкретного варианта применения, в котором они используются для передачи сигналов в скважину и/или из скважины. Средства упорядочения линий также могут иметь разные количества элементов средств упорядочения линий и конфигурации элементов средств упорядочения линий для надлежащего сохранения ориентации линий связи, допуская свободное сокращение или удлинение компенсационного скользящего стыка.
Соответственно, хотя выше были описаны подробно только несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет легко понятно, что возможно много модификаций без фактического отхода от сущности этого изобретения. Такие модификации рассматриваются как включенные в объем этого изобретения, определенный формулой изобретения.
1. Система для предотвращения спутывания множества линий связи, прокладываемых вдоль компенсационного скользящего стыка, содержащая средства завершения скважины, имеющие компенсационный скользящий стык, множество линий связи и средство упорядочения линий связи, установленное на компенсационном скользящем стыке для поддержания множества линий связи в местоположении вблизи внешней поверхности компенсационного скользящего стыка и приспособленное для предотвращения спутывания множества линий связи, допуская достаточное перемещение множества линий связи для приспособления к удлинению и сокращению компенсационного скользящего стыка.
2. Система по п.1, в которой компенсационный скользящий стык содержит сердечник, размещенный в корпусе с возможностью скольжения.
3. Система по п.2, в которой сердечник и корпус первоначально зафиксированы относительно друг друга срезным элементом.
4. Система по п.1, в которой множество линий связи содержит, по меньшей мере, две линии связи.
5. Система по п.1, в которой средство упорядочения линий содержит множество пластин, прикрепленных к сердечнику.
6. Система по п.5, в которой каждая пластина средства упорядочения содержит опорную пластину и множество выступов, проходящих от опорной пластины для удерживания индивидуальных линий связи из множества линий связи.
7. Система по п.5, в которой каждая пластина средства упорядочения содержит удерживающую пластину, имеющую отверстия для прохождения индивидуальных линий связи из множества линий связи.
8. Система по п.1, в которой средство упорядочения линий содержит проволоку, изогнутую для удерживания множества линий связи.
9. Система по п.1, в которой средство упорядочения линий содержит трубчатый элемент для прохождения множества линий связи.
10. Скважинная система для предотвращения спутывания множества линий связи, прокладываемых вдоль компенсационного скользящего стыка, содержащая компенсационный скользящий стык, имеющий сердечник и корпус, при этом сердечник приспособлен посредством скольжения входить в зацепление с корпусом для обеспечения сокращения и удлинения компенсационного скользящего стыка, причем компенсационный скользящий стык также содержит средство упорядочения линий связи, расположенное вдоль его внешней поверхности и предназначенное для поддерживания множества линий связи проходящими вдоль компенсационного скользящего стыка, причем средство упорядочения линий ориентировано для предотвращения спутывания множества линий связи, допуская достаточное перемещение каждой линии связи для приспособления к удлинению и сокращению компенсационного скользящего стыка.
11. Система по п.10, в которой компенсационный скользящий стык дополнительно содержит срезной элемент для первоначальной фиксации сердечника относительно корпуса.
12. Система по п.10, в которой компенсационный скользящий стык выполнен с возможностью переустановки.
13. Система по п.12, в которой компенсационный скользящий стык способен удерживаться в первом положении срезным элементом и во втором положении вторичным срезным элементом.
14. Система по п.13, в которой сердечник и корпус зафиксированы относительно друг друга во втором положении при помощи пружинного кольца, входящего в зацепление со стопорным кольцом.
15. Система по п.10, в которой средство упорядочения линий содержит множество элементов, установленных на сердечнике.
16. Система по п.15, в которой множество элементов средства упорядочения линий содержит множество пластин, установленных на сердечнике.
17. Система по п.15, в которой множество элементов средства упорядочения линий содержит трубчатые элементы для прохождения линий связи.
18. Система по п.10, дополнительно содержащая экран, окружающий средство упорядочения линий.
19. Способ предотвращения спутывания множества линий связи, прокладываемых вдоль компенсационного скользящего стыка, содержащий следующие стадии: развертывание в стволе скважины средств завершения скважины с компенсационным скользящим стыком; прокладка множества линий связи вдоль компенсационного скользящего стыка; и предотвращение спутывания множества линий связи при использовании компенсационного скользящего стыка посредством элементов средства упорядочения линий, расположенных вдоль внешней поверхности компенсационного скользящего стыка.
20. Способ по п.19, в котором прокладка множества линий связи содержит расположение множества линий связи по спирали вокруг компенсационного скользящего стыка.
21. Способ по п.19, в котором предотвращение спутывания множества линий связи содержит удерживание индивидуальных линий связи в каждом элементе средства упорядочения линий.
22. Способ по п.19, в котором предотвращение спутывания множества линий связи содержит формирование каждого элемента средства упорядочения линий в трубчатой конфигурации, через которую проложено множество линий связи.
23. Способ по п.19, дополнительно содержащий формирование компенсационного скользящего стыка с телескопическим корпусом и сердечником, временно зафиксированными срезным элементом.
24. Способ по п.19, также содержащий установку экрана на компенсационном скользящем стыке для предохранения множества линий связи.
25. Способ предотвращения спутывания множества линий связи, прокладываемых вдоль компенсационного скользящего стыка, содержащий следующие стадии: скользящее соединение корпуса и сердечника для формирования компенсационного скользящего стыка; и расположение множества элементов средства упорядочения линий вдоль внешней поверхности компенсационного скользящего стыка и на, по меньшей мере, одном из сердечника и корпуса для предотвращения спутывания линий связи.
26. Способ по п.25, дополнительно содержащий включение компенсационного скользящего стыка в средства завершения скважины.
27. Способ по п.25, дополнительно содержащий обертывание по спирали множества линий связи вокруг сердечника и удерживание линий связи множеством элементов средства упорядочения линий.
28. Способ по п.25, дополнительно содержащий прокладку линий связи вдоль компенсационного скользящего стыка и удерживание линий связи в каждом элементе средства упорядочения линий.
29. Способ по п.28, в котором прокладка линий связи содержит прокладку, по меньшей мере, трех линий связи.
