Интегрированный инструмент для контролирующего песок завершения скважин и способ завершения скважин

Группа изобретений относится к системам завершения скважин, а именно к интегрированным инструментам для контролирующего песок завершения скважины. Технический результат - ограничение времени размещения оборудования и потерь текучей среды. Интегрированный инструмент для контролирующего песок завершения скважины, который может быть размещен в скважине за одну спуско-подъемную операцию, и способ контролирующего песок завершения скважины. Вариант осуществления данного инструмента включает в себя обсадную секцию, имеющую стенку, по меньшей мере, один заряд взрывчатого вещества, соединенный со стенкой, узел фильтра, подсоединенный внутри обсадной секции и образующий кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией, имеющий отверстия, образованные вдоль его части, и коммуникационное отверстие в избирательном сообщении с кольцевым зазором между фильтром и обсадной секцией. Способ включает в себя этапы размещения указанного инструмента в скважине, подрыва заряда взрывчатого вещества и набивки материалом кольцевого зазора между фильтром и обсадной секцией. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится, в основном, к системам завершения скважин, и более конкретно к интегрированным инструментам для контролирующего песок завершения скважины, которые включают в себя обсадную секцию, перфорирующий механизм и узел песчаного фильтра, и способам для ограничения времени размещения и потерь текучей среды во время операций завершения.

Предшествующий уровень техники изобретения

При бурении и завершении скважин является обычным цементировать обсадную колонну в скважине, перфорировать обсадную колонну и осуществлять гравийную набивку в желаемой секции обсадной колонны для предотвращения поступления песка. Обычно эти работы требуют многочисленных спуско-подъемных операций в скважине, увеличивая, таким образом, стоимость завершения скважины. Время бурения и затраты дополнительно увеличиваются для скважин, имеющих множество продуктивных зон. Дополнительно, обычные системы и способы завершения скважин часто приводят к пропуску продуктивных зон в многозонных скважинах из-за пространственных ограничений в размещении оборудования для завершения скважин. Более того, известные системы для завершения скважин приводят к нежелательной потере текучей среды во время завершающих работ.

Целью настоящего изобретения является создание интегрированного инструмента и способа контролирующего песок завершения скважины, которые ограничивают время размещения и потери текучей среды.

Сущность изобретения

Согласно изобретению создан интегрированный инструмент для контролирующего песок завершения скважины, способный размещаться в скважине за одну спуско-подъемную операцию и содержащий обсадную секцию, имеющую стенку, по меньшей мере, один заряд взрывчатого вещества, соединенный со стенкой, и узел фильтра, подсоединенный внутри обсадной секции и образующий кольцевой зазор между фильтром и обсадной колонной, имеющий отверстия, образованные вдоль его части, и коммуникационное отверстие в избирательном сообщении с кольцевым зазором между фильтром и обсадной секцией.

Заряд взрывчатого вещества может быть капсюльным зарядом, индивидуально размещенным раздельно на стенке обсадной секции.

Инструмент может дополнительно содержать запальную головку, размещенную на обсадной секции и оперативно соединенную с, по меньшей мере, одним зарядом взрывчатого вещества.

Кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией может быть удлиненным.

Узел фильтра может включать в себя подвижную втулку для избирательного открытия и закрытия коммуникационного отверстия.

Обсадная секция может дополнительно включать в себя верхний переводник, подсоединенный к обсадной секции и имеющий внутренний гладкий канал.

Инструмент может дополнительно включать запальную головку, оперативно соединенную с, по меньшей мере, одним капсюльным зарядом и размещенную на верхнем переводнике.

Согласно изобретению создан способ контролирующего песок завершения скважины, содержащий следующие этапы:

обеспечение собранного интегрированного инструмента для контролирующего песок завершения скважины, имеющего обсадную секцию, по меньшей мере, один заряд взрывчатого вещества, соединенный со стенкой обсадной секции, и узел фильтра, подсоединенный внутри обсадной секции, формирующий кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией и имеющий отверстия, образованные вдоль его части;

размещение указанного инструмента в скважине;

подрыв, по меньшей мере, одного заряда взрывчатого вещества;

набивка материалом кольцевого зазора между фильтром и обсадной секцией.

Кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией может быть удлиненным.

Набивка кольцевого зазора между фильтром и обсадной секцией может включать открытие коммуникационного отверстия узла фильтра, которое сообщено с кольцевым зазором между фильтром и обсадной секцией.

В данном способе указанный инструмент может дополнительно включать в себя верхний переводник, подсоединенный к обсадной секции, и запальную головку, подсоединенную к верхнему переводнику и оперативно связанную с, по меньшей мере, одним зарядом взрывчатого вещества.

Заряд взрывчатого вещества может быть капсюльным зарядом, индивидуально размещенным на стенке обсадной секции.

Согласно другому варианту способ для контролирующего песок завершения скважины содержит следующие этапы:

обеспечение собранного интегрированного инструмента для контролирующего песок завершения скважины, имеющего обсадную секцию с удлиненной стенкой и верхний переводник, множество зарядов взрывчатого вещества, подсоединенных вдоль указанной стенки, запальную головку, расположенную на верхнем переводнике и оперативно связанную с множеством зарядов взрывчатого вещества, узел фильтра, подсоединенный в обсадной секции, образующий удлиненный кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией и имеющий отверстия, образованные вдоль его части, и коммуникационное отверстие в избирательном сообщении с кольцевым зазором между фильтром и обсадной секцией;

размещение указанного инструмента в скважине;

цементирование указанного инструмента в скважине;

спуск обслуживающей колонны в указанный инструмент;

подрыв зарядов взрывчатого вещества;

открытие коммуникационного отверстия;

набивка материалом кольцевого зазора между фильтром и обсадной секцией;

закрытие коммуникационного отверстия;

извлечение обслуживающей колонны из скважины.

Вышеописанные и другие признаки и аспекты настоящего изобретения будут лучше поняты из следующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж, который схематически изображает вариант осуществления инструмента для контролирующего песок завершения скважин согласно настоящему изобретению.

Подробное описание

На чертеже изображенные элементы не обязательно показаны в масштабе, и подобные или одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными номерами на нескольких видах.

Использующиеся здесь термины «верх» и «низ», «верхний» и «нижний» и другие подобные термины, обозначающие относительные позиции для заданной точки или элемента, используются для более точного описания некоторых элементов вариантов осуществления изобретения. Обычно, эти термины относятся к базовой точке на поверхности, с которой были начаты буровые работы, как самой высокой точке, и к полной глубине скважины, являющейся самой низкой точкой.

На чертеже показан вариант осуществления интегрированного инструмента 10 для контролирующего песок завершения скважины согласно настоящему изобретению, размещенного в скважине 12. Скважина 12 проходит, по меньшей мере, одну формацию, или продуктивную зону 14, из которой необходимо добывать или закачивать текучие среды. Скважина 12 может включать в себя вертикальные, наклонные или горизонтальные секции и множественные продуктивные зоны 14. Инструмент 10 показан и описан здесь со ссылкой на одну продуктивную зону 14, однако, следует ясно себе представлять, что инструмент и способ настоящего изобретения предназначены для скважин с множественными продуктивными зонами и обеспечивают преимущества над известными системами.

Инструмент 10 включает в себя обсадную секцию 16 и узел 30 песчаного фильтра. Обсадная секция 16 является частью обсадной колонны (не показана), приспособленной для размещения вблизи желаемых продуктивных зон. Узел 30 фильтра собран внутри обсадной секции 16 для образования инструмента 10 до его спуска в скважину 12. Инструмент 10 может быть собран в цехе или на буровой площадке, например, когда длина инструмента не допускает наземную транспортировку из удаленного места.

Обсадная секция 16 включает в себя верхний переводник 18 и нижний переводник 20. Верхний переводник 18 имеет внутренний гладкий канал. Нижний переводник 20 имеет гладкий канал и внутреннюю фиксирующую резьбу 22. Обсадная секция 16 имеет стенку 24. Стенка 24 может иметь длину или, по существу, длину продуктивной зоны 14.

Заряды 26 взрывчатого вещества расположены вдоль и на стенке 24 для перфорирования обсадной секции 16 и любого окружающего цемента для обеспечения протоков текучей среды между продуктивной зоной 14 и внутренней частью инструмента 10. В настоящем варианте осуществления, заряды 26 взрывчатого вещества являются капсюльными зарядами, которые индивидуально прикреплены к стенке 24. В инструменте 10 использовано несколько капсюльных зарядов 26, и способ их расположения может быть изменен в соответствии с конкретными характеристиками скважины. Запальная головка 28 оперативно подсоединена к каждому капсюльному заряду 26 с помощью подрывного механизма (не показан), такого как, но не ограниченного ими, подрывной шнур или телеметрические устройства. Запальная головка 28 может поддерживаться верхним переводником 18. В многозонных скважинах запальная головка 28 может использоваться для каждой продуктивной зоны 14, осуществляя перфорирование и набивку отдельно каждой продуктивной зоны.

Узел 30 песчаного фильтра включает в себя уплотнение 32, механическое средство 34 фиксации, кольцо 36, закрывающую втулку 38 и коммуникационное отверстие 40. Узел 30 песчаного фильтра подсоединен внутри обсадной секции 16 таким образом, что образуется кольцевой зазор 46 между узлом 30 песчаного фильтра и обсадной секцией 16. Кольцевой зазор 46 проходит по существу на длину продуктивной зоны 14 или, более конкретно, на длину стенки 24, которая несет на себе заряды 26.

Втулка 38 является подвижной для избирательного открытия коммуникационного отверстия 40 для размещения набивочного материла в кольцевом зазоре 46 между фильтром и обсадной секцией. Как хорошо известно в данной области техники, узел 30 песчаного фильтра дополнительно включает в себя предварительно сформированные отверстия 48 вдоль, по меньшей мере, его части. Отверстия 48 имеют размеры, не пропускающие выбранный набивочный материал.

В данном изобретении создан способ контролирующего песок завершения скважины, обеспечивающий ограничение времени размещения и уменьшения потери текучей среды. Инструмент 10 собирается с учетом продуктивных зон 14 путем сборки узла 30 фильтра внутри обсадной секции 16. Обсадная секция 16 оснащается капсюльными зарядами 26 на ее стенке. Заряды 26 оперативно подсоединены к запальной головке 28, размещенной на обсадной секции 16.

Инструмент 10 опускается в скважину 12, размещается вплотную к продуктивной зоне 14 и цементируется по месту посредством цементной колонны (не показана), вытесняя цемент в кольцевой зазор 42 за обсадной секцией 16. Цементная колонна затем извлекается из скважины 12.

Затем обсадная секция 16 и цемент, размещенный в кольцевом зазоре 42, перфорируются. При перфорировании опускают в скважину 12 обслуживающую колонну 44, которая размещается в узле 30 фильтра с использованием кольца 36. Затем запальная головка 28 приводится в действие для подрыва капсюльных зарядов 26. Запальная головка 28 может приводиться в действие путем нажима с помощью обслуживающей колонны 44.

Далее кольцевой зазор 46 между узлом 30 песчаного фильтра и обсадной секцией 16 набивается для обеспечения управления песком. Путем гравийной набивки по существу сразу после перфорации потеря текучей среды ограничивается и уменьшается относительно обычных способов завершения. Этап гравийной набивки включает в себя сдвиг втулки 38 для открытия коммуникационного отверстия 40. Втулка 38 может быть сдвинута путем механического воздействия с помощью обслуживающей колонны 44 или путем надавливания. После открытия коммуникационного отверстия 40 набивочный материал нагнетается в кольцевой зазор 46. Когда набивка завершается, обслуживающая колонна 44 поднимается до тех пор, пока коммуникационное отверстие 40 не располагается выше гладкого канала верхнего переводника 18.

Из предыдущего подробного описания конкретных вариантов осуществления изобретения ясно, что раскрыты интегрированная система для контролирующего песок завершения и способ для ограничения времени размещения и потери текучей среды при завершении скважины, который является новым. Несмотря на то, что конкретные варианты осуществления изобретения были раскрыты здесь в некоторых подробностях, это было сделано единственно в целях описания различных признаков и аспектов изобретения, и это не предназначается для ограничения объема изобретения. Предусмотрено, что различные замещения, альтернативы и/или модификации, включающие в себя, но не ограниченные этими различиями в реализации, которые могли быть здесь предложены, могли быть сделаны для раскрытых вариантов осуществления без выхода за рамки сущности и объема изобретения, как это определено следующей прилагаемой формулой изобретения.

1. Интегрированный инструмент для контролирующего песок завершения скважины, способный размещаться в скважине за одну спускоподъемную операцию и содержащий обсадную секцию, имеющую стенку, по меньшей мере, один заряд взрывчатого вещества, соединенный со стенкой, и узел фильтра, подсоединенный внутри обсадной секции и образующий кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией, имеющий отверстия, образованные вдоль его части, и коммуникационное отверстие в избирательном сообщении с кольцевым зазором между фильтром и обсадной секцией.

2. Инструмент по п.1, в котором заряд взрывчатого вещества является капсюльным зарядом, индивидуально размещенным раздельно на стенке обсадной секции.

3. Инструмент по п.1, дополнительно содержащий запальную головку, размещенную на обсадной секции и оперативно соединенную с, по меньшей мере, одним зарядом взрывчатого вещества.

4. Инструмент по п.3, в котором заряд взрывчатого вещества является капсюльным зарядом, индивидуально размещенным на стенке обсадной секции.

5. Инструмент по п.1, в котором кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией является удлиненным.

6. Инструмент по п.2, в котором узел фильтра включает в себя подвижную втулку для избирательного открытия и закрытия коммуникационного отверстия.

7. Инструмент по п.4, в котором узел фильтра включает в себя подвижную втулку для избирательного открытия и закрытия коммуникационного отверстия.

8. Инструмент по п.1, в котором обсадная секция дополнительно включает в себя верхний переводник, подсоединенный к обсадной секции и имеющий внутренний гладкий канал.

9. Инструмент по п.8, в котором заряд взрывчатого вещества является капсюльным зарядом, индивидуально размещенным на стенке обсадной секции.

10. Инструмент по п.9, дополнительно включающий в себя запальную головку, оперативно соединенную с, по меньшей мере, одним капсюльным зарядом и размещенную на верхнем переводнике.

11. Способ контролирующего песок завершения скважины, содержащий следующие этапы:
обеспечение собранного интегрированного инструмента для контролирующего песок завершения скважины, имеющего обсадную секцию, по меньшей мере, один заряд взрывчатого вещества, соединенный со стенкой обсадной секции, и узел фильтра, подсоединенный внутри обсадной секции, формирующий кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией и имеющий отверстия, образованные вдоль его части;
размещение указанного инструмента в скважине;
подрыв, по меньшей мере, одного заряда взрывчатого вещества;
набивка материалом кольцевого зазора между фильтром и обсадной секцией.

12. Способ по п.11, в котором кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией является удлиненным.

13. Способ по п.11, в котором набивка кольцевого зазора между фильтром и обсадной секцией включает открытие коммуникационного отверстия узла фильтра, которое сообщено с кольцевым зазором между фильтром и обсадной секцией.

14. Способ по п.13, в котором кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией является удлиненным.

15. Способ по п.11, в котором указанный инструмент дополнительно включает в себя верхний переводник, подсоединенный к обсадной секции, и запальную головку, подсоединенную к верхнему переводнику и оперативно связанную с, по меньшей мере, одним зарядом взрывчатого вещества.

16. Способ по п.15, в котором кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией является удлиненным.

17. Способ по п.11, в котором заряд взрывчатого вещества является капсюльным зарядом, индивидуально размещенным на стенке обсадной секции.

18. Способ по п.14, в котором заряд взрывчатого вещества является капсюльным зарядом, индивидуально размещенным на стенке обсадной секции.

19. Способ контролирующего песок завершения скважины, содержащий следующие этапы:
обеспечение собранного интегрированного инструмента для контролирующего песок завершения скважины, имеющего обсадную секцию с удлиненной стенкой и верхний переводник, множество зарядов взрывчатого вещества, подсоединенных вдоль указанной стенки, запальную головку, расположенную на верхнем переводнике и оперативно связанную с множеством зарядов взрывчатого вещества, узел фильтра, подсоединенный в обсадной секции, образующий удлиненный кольцевой зазор между фильтром и обсадной секцией и имеющий отверстия, образованные вдоль его части, и коммуникационное отверстие в избирательном сообщении с кольцевым зазором между фильтром и обсадной секцией;
размещение указанного инструмента в скважине;
цементирование указанного инструмента в скважине;
спуск обслуживающей колонны в указанный инструмент;
подрыв зарядов взрывчатого вещества;
открытие коммуникационного отверстия;
набивка материалом кольцевого зазора между фильтром и обсадной секцией;
закрытие коммуникационного отверстия;
извлечение обслуживающей колонны из скважины.

20. Способ по п.19, в котором заряд взрывчатого вещества является капсюльным зарядом, индивидуально размещенным на стенке обсадной секции.