Кроссовер с дистанционным управлением для создания гравийного фильтра, использующий связь и дистанционные измерения с помощью снабженных кабелем бурильных труб

Авторы патента:

E21B43/04 - путем подачи фильтрующего материала

Владельцы патента RU 2486331:

БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)

Группа изобретений относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к гравийным фильтрам с дистанционным управлением. Скважинная система с кроссовером содержит исполнительный механизм, функционально соединенный с кроссовером, контроллер, функционально соединенный с исполнительным механизмом, снабженную кабелем трубу, функционально соединенную с контроллером, и устройство управления, функционально соединенное со снабженной кабелем трубой. Труба выполнена с возможностью передачи энергии между, по крайней мере, устройством управления и контроллером. Повышается эффективность управления кроссовером. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

В технологии добычи углеводородов существует постоянно растущий спрос на улучшенные скважинные измерительные приборы и инструменты. Такие приборы и инструменты обеспечивают все бóльшие объемы информации для оператора скважины, расширяя его знания об условиях среды в скважине и о состоянии скважинного оборудования, в результате чего повышается продуктивность скважины и, соответственно, величина прибыли. В то время как много усилий тратится на разработку различных видов скважинного оборудования, контрольно-измерительной аппаратуре не уделяется достаточно внимания, и поэтому либо используются испытанные и надежные способы добычи без попыток повышения их эффективности за счет использования скважинных измерительных приборов и инструментов, либо такие попытки оказывались безуспешными. Одним из таких видов скважинного оборудования являются устройства с узлом перекрестных потоков (кроссоверы), используемые для создания гравийных фильтров. Кроссоверы приводятся в действие манипуляциями с трубной колонной, с использованием ее перемещений вверх/вниз для направления потока текучей среды внутри инструмента. В зависимости от положения кроссовера относительно пакера гравийного фильтра инструмент может обеспечивать различные режимы потока. Поскольку такие манипуляции осуществляются довольно часто, то общая вероятность заклинивания колонны в пакере гравийного фильтра увеличивается. Кроме того, поскольку для работы с оборудованием необходим опытный инженер, то затраты, связанные с использованием инструмента, неизбежно увеличиваются. Инженер должен обладать определенным мастерством, чтобы при использовании традиционных систем обеспечить правильное позиционирование кроссовера, при котором смесь жидкости-носителя с гравием действительно направляется в нужное место, причем ошибка в позиционировании может приводить к серьезному повреждению системы и самой скважины. Кроме того, необходимо отметить, что традиционные системы трудно, если это вообще возможно, использовать на плавучих буровых платформах, поскольку в традиционных инструментах не используются жесткие упоры-ограничители. Если жесткие упоры-ограничители не используются, то невозможно проконтролировать положение инструмента или выполнить компенсацию вертикальных перемещений плавучей платформы. До настоящего времени не были предложены прогрессивные способы и инструменты, обеспечивающие приведение в действие и/или контроль кроссоверов.

Раскрытие изобретения

В изобретении предлагается скважинная система, которая содержит: исполнительный механизм, функционально соединенный с кроссовером; контроллер, функционально соединенный с исполнительным механизмом; снабженную кабелем трубу, функционально соединенную с контроллером, и устройство управления, функционально соединенное с этой трубой. Предлагаемый в изобретении способ использования кроссовера в среде скважины включает: передачу командного сигнала из устройства управления по снабженной кабелем трубе в контроллер, функционально соединенный с кроссовером; приведение в действие исполнительного механизма, функционально соединенного с кроссовером; и приведение в действие кроссовера исполнительным механизмом для установки кроссовера в нужное положение.

Краткое описание чертежей

На прилагаемом чертеже показан схематический вид системы создания гравийного фильтра в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана система 10 создания гравийного фильтра с кроссовером 12, который может приводиться в действие дистанционно и дополнительно может осуществлять передачу сигнала подтверждения. Система содержит кроссовер 12, имеющий несколько рабочих положений, таких как "нагнетание", "прямая циркуляция", "обратная циркуляция" и т.п. Необходимо понимать, что указанные рабочие положения являются лишь примерами, и что изобретением охватываются все положения, возможные в кроссоверах. Такой кроссовер включает клапан 14, который может быть установлен в любое из указанных положений для обеспечения потока текучей среды в направлении, соответствующем используемому режиму работы. Положение кроссовера может быть изменено столько раз, сколько это будет необходимо для выполнения заданной операции. Например, один канал, для которого кроссовер может быть установлен для направления потока текучей среды, представляет собой кольцевое пространство системы гравийного фильтра для подачи гравийной набивки в кольцевое пространство (не показано) между системой 10 и пластом (не показан), например, для структурного укрепления рыхлого пласта. Кроссовер 12 функционально соединяется с исполнительным механизмом 16 для перемещения клапана 14 между вышеуказанными положениями. Источник питания обеспечивается для исполнительного механизма в одной из несколько компоновок. В одной компоновке источник питания размещается рядом с кроссовером и исполнительным механизмом. Это может быть электрохимический источник, такой как электрическая батарея, или другой тип местного источника, такой как генератор 18, который может быть отделен от исполнительного механизма, как показано на фиг.1, или встроен в него. В другой компоновке источник питания может быть удален от исполнительного механизма 16, и питание подается в исполнительный механизм (и другие энергопотребляющие компоненты кроссовера) по линиям, схематически показанным на фиг.1. В том случае, когда источник энергии находится на поверхности, энергия может подаваться по сигнальному кабелю, описанному ниже более подробно.

Исполнительный механизм 16 также функционально соединяется с контроллером 20. Контроллер может быть выполнен как один блок или несколько отдельных блоков, в зависимости от ситуации. Как показано на фиг.1, контроллер состоит из двух функционально связанных блоков 20а и 20b. Блок 20b также функционально соединен с трубной колонной 22 бурильных труб, снабженной внутри кабелем (в англ. - wired pipe), поставляемой компанией Intelliserve Inc. с 2006 г. и также известной специалистам под обозначением IntelliPipe. Такая снабженная кабелем труба имеет электрические соединения, размещенные на стыках между соседними секциями трубной колонны, такой как буровая или обсадная колонна, например, электрически соединяющие один или несколько проводников, проложенных в стенках каждой секции колонны. Эти электрические соединения позволяют оператору собирать многосекционную колонну, соединяя встык одну трубную секцию с другой и по существу автоматически электрически соединяя проводники стыкуемых секций. Трубная колонна 22 может проходить на большое расстояние до удаленного передатчика 24, который функционально соединен с устройством 26 управления. Устройство управления может находиться на поверхности и может представлять собой процессор, работающий в автоматическом режиме, или же это может быть устройство, требующее участия оператора. Устройство управления может передавать сигнал в скважинный блок 20b управления и, таким образом, обмениваться информацией с блоком 20а управления, который обеспечивает анализ сигнала, и, далее, с исполнительным механизмом 16 для выполнения необходимых действий. Исполнительный механизм 16 осуществляет приведение кроссовера в положение, заданное устройством 26 управления, в результате чего упрощается выполнение операций внутри скважины.

В одном из вариантов блок 20а управления соединяется также функционально с датчиком 28, установленным для эффективного контроля и подтверждения положения клапана 14. В некоторых вариантах датчик 28 также может передавать сигнал, который принимается блоком 20а управления. Затем блок 20а транслирует сигнал в устройство 26 управления, подтверждая выполнение необходимого действия кроссовером 12 и обеспечивая в режиме реального времени индикацию текущего положения клапана 14, так что персоналу следующей рабочей смены на поверхности или в другом удаленном пункте не надо узнавать у персонала смены, сдающей вахту, о положении клапана 14, поскольку его легко проверить. Обмен информацией между устройством 26 управления и кроссовером 12 полностью осуществляется по снабженной кабелем трубе. В этом случае канал связи защищен от действия смеси жидкости с гравием, закачиваемой в зону гравийного фильтра, и в то же время оператору обеспечивается в режиме реального времени подтверждение того, что компоненты скважинного инструмента находятся в нужных положениях, задолго до того как традиционные технические средства могут обеспечить информацию о ненадлежащем положении клапана 14.

В то время как были рассмотрены и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, в них могут быть внесены модификации и замены частей без выхода за пределы сущности и объема изобретения. Соответственно, необходимо понимать, что описание служит целям иллюстрации изобретения и никоим образом не ограничивает его объем.

1. Скважинная система с кроссовером, содержащая исполнительный механизм, функционально соединенный с кроссовером, контроллер, функционально соединенный с исполнительным механизмом, снабженную кабелем трубу, функционально соединенную с контроллером, и устройство управления, функционально соединенное со снабженной кабелем трубой, которая выполнена с возможностью передачи энергии между, по меньшей мере, устройством управления и кроссовером.

2. Система по п.1, содержащая также датчик, функционально соединенный с кроссовером и обеспечивающий контроль положения клапана кроссовера.

3. Система по п.2, в которой контроллер функционально соединен с датчиком с возможностью передачи полученного от датчика сигнала в удаленный пункт.

4. Система по п.1, в которой контроллер содержит скважинный блок управления и микропроцессор.

5. Система по п.1, в которой исполнительный механизм функционально соединен с источником питания.

6. Система по п.5, в которой источник питания размещен в скважине.

7. Система по п.5, в которой источник питания представляет собой электрохимический источник.

8. Система по п.5, в которой источник питания представляет собой генератор.

9. Система по п.1, в которой устройство управления содержит передатчик/приемник, функционально соединенный с упомянутой снабженной кабелем трубой для обмена по нему сигналами.

10. Способ управления кроссовером внутри скважины, при осуществлении которого:
передают энергию и командный сигнал из устройства управления по снабженной кабелем трубе в контроллер, функционально соединенный с кроссовером,
приводят в действие исполнительный механизм, функционально соединенный с кроссовером, и
приводят в действие кроссовер исполнительным механизмом для установки кроссовера в требуемое положение.

11. Способ по п.10, в котором контроль положения кроссовера осуществляют с помощью датчика.

12. Способ по п.11, в котором передают данные о положении клапана кроссовера по снабженной кабелем трубе в устройство управления.

Изобретение относится к устройствам заканчивания скважин. .

Способ крепления призабойной зоны пласта с неустойчивыми породами // 2464410

Изобретение относится к нефтегазодобыче, а именно к способам предотвращения выноса песка из скважин. .

Способ восстановления подземных сред и способы очистки песочного сетчатого фильтра и гравийной набивки // 2448239

Защита обсадной колонны при гидроразрыве пласта с установкой фильтра // 2442879

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к устройствам для размещения в скважине гравийной набивки. .

Перепускной инструмент с несколькими отверстиями для гидроразрыва с установкой фильтра и снижения уровня эрозии // 2422621

Способ формирования набивок во множестве перфорационных каналов в обсадной колонне ствола скважины // 2405920

Изобретение относится к способам интенсификации притока нефти и/или газа через множество перфорационных каналов в обсадной колонне ствола скважины, проходящей через один или несколько подземных пластов.

Фильтр скважины на воду, пробуренной на мелкие и пылеватые пески // 2395647

Изобретение относится к области сооружений скважин на воду, эксплуатируемых в водовмещающих пластах, состоящих из мелких и пылеватых песков. .

Способ создания гравийного фильтра в скважине // 2393339

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности в области борьбы с пескопроявлениями в продуктивных нефтяных, газовых и водяных скважинах. .

Способ предотвращения пескования скважины с использованием гравийной засыпки // 2381350

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к способам предотвращения пескования скважины с использованием гравийной засыпки. .

Способ эксплуатации скважин // 2379485

Изобретение относится к горной, нефтяной и газовой отраслям промышленности, а именно к способам для очистки фильтра от кольматирующих частиц. .

Инструмент для гидравлического разрыва пласта и гравийной набивки с многопозиционным клапаном промывочной линии // 2507383

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к инструментам для гравийной набивки. В скважину спускают внешнюю компоновку, содержащую пакер, внешнюю колонну, по меньшей мере, одно внешнее выпускное отверстие между пакером и фильтром. Компоновка внутренней колонны содержит кроссовер для селективного прохода гравия через внутреннюю колонну к внешнему выпускному отверстию. Обратный поток проходит через фильтр и кроссовер в верхнее кольцевое пространство. На основе движения части внутренней колонны относительно пакера определяют положение продавливания для нагнетания текучей среды в скважину через нижнее кольцевое пространство, положение циркуляции, в котором гравий закладывается в нижнее кольцевое пространство, а обратный поток проходит через фильтр в верхнее кольцевое пространство, и положения реверсирования, в котором гравий во внутренней колонне над кроссовером может быть вынесен обратно на поверхность. Вблизи нижнего конца компоновки внутренней колонны устанавливают клапанный узел, который открыт при спуске в скважину и для закрытия которого требуется выполнение большего числа операций, чем одно приложение усилия к этому клапанному узлу в единственном направлении. Предотвращается эффект свабирования и поглощение жидкости в пласте. 22 з.п. ф-лы, 62 ил.

Устройство для сооружения гравийно-намывного фильтра // 2514077

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано при борьбе с выносом песка из рыхлых продуктивных пластов. Устройство содержит фильтр, клапан, промывочные окна, разъединитель, надфильтровые трубы, башмак, узел освоения и удаления излишков гравия, выполненный из корпуса с тремя расточенными диаметрами, увеличивающимися снизу вверх. В среднем диаметре корпуса установлена разрезная втулка в направляющих и фиксирующих винтах продольными канавками на внешней поверхности, перекрывающая промывочные окна, сообщающие трубное и затрубное пространства. Над разрезной втулкой расположена цилиндрическая втулка, зафиксированная срезными винтами. Направляющие и фиксирующие винты нижней втулки одновременно являются упором для цилиндрической втулки. В верхнем диаметре корпуса установлена разрезная втулка, зафиксированная срезными винтами, частично опирающаяся своим нижним основанием на цилиндрическую неразрезную втулку. Упрощается конструкция и технология, сокращается время проведения работ. 4 ил.

Способы и устройство для изоляции зон в стволе скважины // 2535320

Группа изобретений относится к области добычи нефти и газа и может быть использована в операциях с гравийным фильтром в стволе скважины. Способ содержит размещение в кольцевом пространстве ствола скважины устройства, содержащего оправку и набухающий элемент, выполненный из материала, способного увеличиваться в объеме при стимулирующем воздействии на него в стволе скважины, размещение гравийного фильтра под устройством через кольцевое пространство ствола скважины, в котором размещено устройство, и размещение гравийного фильтра над устройством. После размещения гравийного фильтра набухающий элемент увеличивается в объеме для создания кольцевого барьера в стволе скважины, твердые частицы гравийного фильтра перемещаются в одну или несколько полостей и обеспечивается набухание набухающего элемента в пространстве, освобожденном перемещенными твердыми частицами гравийного фильтра. Повышается эффективность и упрощается технология изоляции зон в стволе скважины. 5 н. и 39 з.п. ф-лы, 41 ил.

Способ определения параметров разуплотненной зоны продуктивного пласта // 2548629

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к способам расчета технологических процессов создания гравийных фильтров, и может быть использовано для расчета объемов и давления закачки при обработке подземных формаций, в особенности для операций по предотвращению поступления песка из нефтяного и газового пласта в скважину. Способ включает проведение предварительной закачки в скважину с регистрацией давления в скважине, давления затрубного, концентрации, расхода и массы агента, математическую интерпретацию материалов - результатов предварительной закачки путем определения параметров, исключающих разрушение уплотненного слоя, а именно нахождение предельно допустимого объема и давления закачки. Объем закачки определяют путем нахождения объема, радиуса разуплотненной зоны, толщины уплотненной зоны и разности объемов разуплотненной зоны и объема оболочки из уплотненного слоя, а критическое давление закачки определяют путем модифицированного метода Итона по расчетной формуле. Повышается точность определения параметров закачки уплотняющего агента и качество гравийного фильтра. 5 ил.

Способ крепления слабосцементированного пласта // 2558080

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к способам крепления слабосцементированного пласта призабойной зоны скважины. Способ включает вскрытие пласта перфорацией обсадной колонны, уплотнение разуплотненной части призабойной зоны пласта до первоначального состояния путем закачки в пласт сшитого геля под давлением, не превышающим давление гидроразрыва пласта, сохранение ее в таком состоянии путем закачки полимеризованного проппанта. Объем закачки полимеризованного проппанта определяют с учетом уплотнения пород разуплотненной призабойной зоны по формуле Vз=V - VL, где V - объем разуплотненной зоны, м3; VL - объем уплотненного слоя породы толщиной L, м3. Предотвращается вынос песка из разуплотненной призабойной зоны скважины. 2 ил.

Гравийная набивка в боковом стволе скважины // 2575197

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к образованию гравийных фильтров в боковом стволе скважины. Способ включает заканчивание узла сопряжения и соединение узла сопряжения с заканчиванием, развертывание внутрискважинного оборудования в заканчивании, заканчивание узла сопряжения с помощью внутрискважинного оборудования для выполнения операции гравийной набивки посредством зацепления оборудования с полированным приемным гнездом, перемещение шара во внутрискважинное оборудование и использование шара для обеспечения направления потока гравийного шлама через корпус переходного порта в направляющее устройство и по обходному каналу до его сброса. Поддерживают гидростатическое давление в боковой скважине с необсаженным стволом посредством внутрискважинного оборудования у стенки боковой скважины во время операции гравийной набивки для сохранения целостности боковой скважины, сбрасывают давление после завершения операции гравийной набивки. Упрощается операция обработки скважины до завершения требуемой гравийной набивки. 3 н. и 15 з.п.ф-лы, 8 ил.

Гидравлическое устройство размещения внутренней колонны гравийного фильтра // 2575487

Группа изобретений относится к созданию гравийных фильтров в нефтяных и газовых скважинах. При размещении внутренней колонны в скважинной компоновке перекачивают скважинную среду через выпускное окно на внутренней колонне, перемещают внутреннюю колонну через внутренний канал в скважиной компоновке, осуществляют по меньшей мере частичное дросселирование текучей среды через выпускное окно в изолируемом пространстве, связанным с первым местоположением на скважинной компоновке, осуществляют обнаружение роста давления перекачиваемой среды в ответ на дросселирование, осуществляют корреляцию первого положения внутренней колонны к первому положению в скважинной компоновке. Внутренняя колонна развертывается в корпусе для выполнения от носка до пятки установки гравийного фильтра. Телескопическое регулирующее устройство обеспечивает внутренней колонне подгонку длины надлежащим образом при спуске на носок компоновки. Уплотнительные поверхности устройства определения местоположения в корпусе отделяют изолируемое пространство и уплотняются на уплотнениях на внутренней колонне, установленной с возможностью перемещения в них. Повышается эффективность технологии создания гравийного фильтра за счет повышения точности установки скважинных инструментов. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Компоновка цементирования хвостовика и установки гравийного фильтра от носка к пятке в одном рейсе // 2578064

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли и может быть использована при установке гравийного фильтра и цементировании горизонтальных скважин в одном рейсе. Устройство включает корпус с корпусным каналом, развертывающийся в стволе скважины, окно заполнения гравийного фильтра на носке, окно для возвращающейся скважинной среды на пятке, окно цементирования между по меньшей мере одним окном заполнения гравийного фильтра и окном для возвращающейся среды. Корпус имеет по меньшей мере один фильтр между окном заполнения и окном цементирования. В корпусном канале развертывается внутренняя колонна. Внутренняя колонна, перемещенная в первое селективное положение в корпусном канале, уплотняет выпускное окно вместе с по меньшей мере одним окном заполнения гравийного фильтра и осуществляет передачу гравийной суспензии из канала внутренней колонны в ствол скважины. Фильтр передает возвращающуюся текучую среду из ствола скважины в корпусной канал. Внутренняя колонна, перемещенная во второе селективное положение, уплотняет выпускное окно вместе с окном цементирования и осуществляет передачу суспензии цементирования из канала колонны в ствол скважины. Через окно для возвращающейся текучей среды передается возвращающаяся при цементировании текучая среда. Корпус содержит изолирующий элемент между фильтром и окном цементирования, изолирующий участок со стороны устья от участка со стороны забоя. Повышается эффективность гравийного заполнения и цементирования, снижается аварийность и временные затраты. 3 н. и 34 з.п. ф-лы, 21 ил.

Интерполимерный сшитый гель и способ использования // 2583429

Изобретение относится к гелю для обработки скважин, способу получения геля для обработки скважин, способу получения восстановленного геля и способу обработки скважины. Гель для обработки скважин содержит более 1 мас.% полиакриламида, сшитого неметаллическим сшивающим агентом. Неметаллический сшивающий агент содержит полилактам. Технический результат - получение геля, обладающего хорошим контролированием гелеобразования в скважине. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 табл., 7 ил.

Байпасная компоновка гравийного фильтра // 2588508

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, к конструкциям гравийных фильтров. При заполнении гравийного фильтра размещают суспензию из внутренней колонны в кольцевом пространстве вокруг башмачного патрубка. Устройство включает корпус, образующий первое и второе корпусные окна, соединяющие корпусной канал со стволом скважины, внутреннюю колонну в корпусном канале с выпускным окном. Внутренняя колонна в первом селективном положении уплотняет выпускное окно вместе с первым корпусным окном и передает суспензию в ствол скважины. При перемещении во второе селективное положение внутренняя колонна уплотняет выпускное окно со вторым корпусным окном. Первый фильтр расположен на корпусе между первым корпусным окном и носком и пропускает возвращающуюся из скважины текучую среду суспензии из ствола скважины в корпусной канал. Байпас расположен на корпусе и поддерживает сообщение корпусного канала с одной стороны от первого корпусного окна с корпусным каналом с другой стороны от первого корпусного окна. Байпас пропускает возвращающуюся среду в корпусном канале в обход выпускного окна внутренней колонны. Упрощается технология создания гравийного фильтра, исключается прихват и эрозия сервисного инструмента. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 21 ил.