Защита обсадной колонны при гидроразрыве пласта с установкой фильтра

Авторы патента:


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

 


Владельцы патента RU 2442879:

БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к устройствам для размещения в скважине гравийной набивки. Устройство включает корпус, образующий внутреннее кольцевое пространство и имеющий, по меньшей мере, одно отверстие, обеспечивающее выход в наружное кольцевое пространство, сформированное между корпусом и стенкой ствола скважины, отклонитель потока, закрепленный вблизи указанного отверстия для отклонения, проходящего через это отверстие потока текучей среды от стенки ствола скважины. Повышается эффективность способа и износостойкость элементов устройства. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к содержащим переходники системам переноса гравия, в которых скорость переноса увеличена для компенсации высокой рыхлости пластов.

Предшествующий уровень техники

Гравийная набивка - это технология размещения расклинивающего материала или песка в перфорации для увеличения дебита и снижения выноса посторонних частиц из пласта при добыче углеводородов. В случае рыхлого пласта с относительно высокой проницаемостью большая часть текучей среды, используемой для переноса песка, может быть поглощена в пласте при его доставке. Для компенсации этой потери текучей среды и для обеспечения возможности разрыва пласта при доставке песка скорость прокачки существенно увеличивают. В то время как в более консолидированных пластах необходимый результат гидроразрыва может быть достигнут при расходе около 15 баррелей в минуту, значения расхода в 65 баррелей в минуту и более не являются необычными при работе в достаточно рыхлом пласте.

В типичной системе песконесущая жидкость доставляется по насосно-компрессорной колонне и проходит через пакер и далее в переходник и во внутреннее кольцевое пространство. Оттуда песконесущая жидкость должна выйти в радиальном направлении в соответствии с конфигурацией устройства, чтобы поступить в наружное кольцевое пространство, то есть в ствол скважины. Если на этом участке скважина обсажена, высокие скорости выхода песконесущей жидкости при высоких скоростях прокачки, требуемых при работе в рыхлых пластах, приводили в прошлом к возникновению проблем, связанных с эрозией, возникающей при начальном соударении песконесущей жидкости после выхода через отверстия из внутреннего кольцевого пространства, как показано на фиг.4. Кроме того, если скважина не обсажена, высокие скорости текучей среды приводят к разрушению глинистой корки, покрывающей стенку скважины. Это также нежелательно, так как песок и текучая среда приобретают тенденцию к распространению в этом месте вглубь пласта, а не дальше вдоль ствола скважины. Альтернативно глинистая корка может забить гравийный фильтр и в дальнейшем привести к снижению добычи.

Настоящее изобретение направлено на снижение вреда, возникающего в рыхлых пластах при высоких скоростях прокачки песконесущей жидкости, за счет отклонения потока выходящей песконесущей жидкости в направлении от обсадной колонны или от стенки ствола скважины с целью снижения или устранения эрозионных эффектов, вызываемых интенсивным ударом песконесущей жидкости. Отклонитель потока создает также более предпочтительные углы соударения при движении вниз по скважине, что тоже может уменьшить эрозию обсадной колонны или предотвратить разрушение глинистой корки в необсаженной скважине. Отклонитель потока прост в изготовлении и принимает на себя эрозионное воздействие от ударов обладающей высокой скоростью песконесущей жидкости. Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут более понятными из рассмотрения описания предпочтительного варианта выполнения, приведенного ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако должно быть понятно, что приведенная далее формула изобретения определяет полный объем настоящего изобретения.

Краткое изложение сущности изобретения

Отклонитель потока предотвращает прямое столкновение высокоскоростного потока песконесущей жидкости со стенкой ствола скважины в необсаженной скважине и разрушение глинистой корки, покрывающей стенку, или в обсаженной скважине предотвращает прямое попадание песконесущей жидкости на обсадную трубу, которое может привести к износу трубы из-за эрозии. Песконесущая жидкость поступает из кольцевого пространства в переходнике, снабженном подвижными элементами, которые могут быть установлены с возможностью поворота при круговом смещении под действием прокачиваемой песконесущей жидкости, действуя как отклонитель потока, предотвращающий или минимизирующий прямое соударение со стенкой ствола скважины или обсадной трубой. При прекращении потока отклоняющие элементы могут повернуться обратно в свое первоначальное положение. В случае износа отклоняющие элементы могут быть просто заменены.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - отклонитель потока, находящийся внутри обсадной колонны в закрытом положении;

на фиг.2 - вид с фиг.1 с отклонителем потока в открытом положении;

на фиг.3 - переходник с отклонителем потока, приведенным в открытое положение потоком; и

на фиг.4 - дефект, который может образоваться в отсутствие отклонителя потока при высоких скоростях потока песконесущей жидкости.

Подробное описание предпочтительного варианта выполнения изобретения

На фиг.1 изображена трубчатая оболочка 10, формирующая внутреннее кольцевое пространство в представленном на фиг.3 переходнике 11, через который проходит песконесущая жидкость после поступления по насосно-компрессорной колонне (не показана) и через пакер (не показан). Эти компоненты опущены как хорошо известные специалистам в данной области техники, и на фигурах основное внимание обращено на изменения в таком оборудовании, которые направлены на решение проблемы эрозии окружающей обсадной трубы или стенок ствола скважины, обозначенных позицией 12 и охватывающих трубчатую конструкцию 10. В трубчатой конструкции 10 выполнены одно или несколько выпускных отверстий, обычно при отсутствии потока песконесущей жидкости через переходник, закрытый отклоняющими элементами 16. Предпочтительно элементы 16 по своей наружной поверхности 18 повторяют кривизну трубчатой конструкции 10, так что поверхность 18 приблизительно продолжает наружную поверхность 20 трубчатой конструкции 10. Отклоняющий или отводящий элемент 16 предпочтительно с возможностью поворота закреплен на оси 22, что лучше видно на фиг.2. Он может иметь в общем трапецеидальную форму. Его собственный вес может удерживать его в закрытом положении, соответствующем фиг.1. Стрелкой 24 обозначена песконесущая жидкость, выходящая через отверстие 14 и бьющая в отклоняющий элемент 16 в общем в радиальном направлении. В ответ отклоняющий элемент за счет держателя 21 поворачивается на оси 22, так чтобы дать возможность потоку песконесущей жидкости, обозначенному стрелкой 26, изменить направление с в общем радиального, соответствующего стрелке 24, на в общем осевое и приблизительно соответствующее направлению стенки 30 ствола скважины. Для специалистов в данной области будет понятно, что такое изменение направления потока песконесущей жидкости уменьшает или устраняет прямое соударение в почти радиальном направлении обладающей высокой скоростью песконесущей жидкости со стенкой 30 ствола скважины вне зависимости от того, представляет ли эта стенка глинистую корку, образованную в процессе бурения необсаженной скважины, или внутреннюю стенку трубы или обсадной колонны в скважине с обсаженным стволом. Крупный песок 23 остается снаружи фильтра 25, в то время как отфильтрованная текучая среда 27 возвращается в переходник 11, как показано стрелками 29.

Отклоняющие элементы 16 могут быть выполнены из упрочненного материала или покрыты упрочненным материалом для увеличения срока службы. Упрочненный материал может покрывать внутреннюю поверхность 32 и может быть удаляемым для быстрой замены без необходимости замены всего отклоняющего элемента 16, который в этом случае может быть выполнен из более дешевого материала. Для получения более износостойкой поверхности, воспринимающей удар потока песконесущей жидкости, могут быть использованы твердосплавные или композитные материалы.

Можно представить себе альтернативные конструкции. Отклоняющие элементы 16 могут быть неподвижно закреплены на некотором расстоянии от отверстий 14 и установлены таким образом, чтобы была возможность быстрой их замены при необходимости. Должно быть понятно, что при такой альтернативной конструкции увеличивается промежуток, необходимый для спуска устройства в скважину, а также возникает потенциальная возможность повреждения его при спуске. В варианте выполнения, представленном на фигурах 1 и 2, отклоняющие устройства 16 становятся продолжением наружной поверхности 20 трубчатой конструкции 10. Для обеспечения того, чтобы отклоняющие устройства оставались при спуске в скважину в положении, отображенном на фиг.1, в наружных пазах отклоняющих устройств 16 может быть установлена ленточная пружина. Альтернативно пружина может быть установлена на оси 22, так же как в случае перекидных заслонок, применяемых в скважинных клапанах-отсекателях. Еще один вариант заключается в том, чтобы удерживать отклоняющие элементы 16 закрытыми при опускании в скважину с помощью разрушаемого элемента и просто начинать накачку песконесущей жидкости и использовать давление накачки для разрушения запирающего устройства, так чтобы можно было осуществить поворот.

Для большей устойчивости в открытом положении часть 28 наружной поверхности отклоняющего элемента может быть наклонена под некоторым углом, что дает максимально возможное приближение к полному контакту с поверхностью 30 при повороте вокруг оси 22. Опционно на краях отклоняющего элемента 16 может быть закреплен уплотняющий элемент для предотвращения или минимизации потока в обоих направлениях через отклоняющий элемент 16, когда он находится в положении, отображенном на фиг.1.

В еще одной альтернативной конструкции отклоняющие элементы 16 можно перемещать так, чтобы они были заподлицо при опускании в скважину, как показано на фиг.1, но под действием давления со стороны циркулирующего потока прокачиваемой песконесущей жидкости двигались по направляющим в основном в радиальном направлении по всей окружности и не могли установиться под неправильным углом. Хотя предпочтительно, чтобы при отклонении поток песконесущей жидкости направлялся вниз по скважине, чтобы достичь интересующей области ниже пакера, отклоняющее устройство, подвижное в радиальном направлении и при этом параллельное трубчатой конструкции 10, будет все же защищать скважину 12, но может давать возможность некоторой части песконесущей жидкости протекать вверх по скважине. Зафиксированное на некотором расстоянии от отверстия 14 отклоняющее устройство предпочтительно должно быть расположено наклонно, чтобы направлять поток песконесущей жидкости вниз вдоль стенки 30 скважины. Соответственно в конструкции с направляющими для отклоняющего элемента 16 можно обеспечить, чтобы нижний по направлению потока край переместился больше, чем верхний по направлению потока край, так чтобы приблизительно получить те же характеристики, что и у поворотной конструкции, представленной па фигурах 1 и 2.

В предшествующем описании приведен предпочтительный вариант выполнения изобретения с различными альтернативами, и оно не предназначено для определения объема изобретения в широком смысле, который определяется приложенной далее формулой изобретения, точно представляющей полный объем изобретения дословно и эквивалентно.

1. Скважинное устройство гравийной набивки, содержащее корпус, образующий внутреннее кольцевое пространство и имеющий, по меньшей мере, одно отверстие, обеспечивающее выход в наружное кольцевое пространство, сформированное между корпусом и стенкой ствола скважины, и отклонитель потока, закрепленный вблизи указанного отверстия для отклонения проходящего через это отверстие потока текучей среды от стенки ствола скважины.

2. Устройство по п.1, в котором отклонитель потока закреплен подвижно.

3. Устройство по п.1, в котором отклонитель потока закреплен неподвижно.

4. Устройство по п.2, в котором отклонитель потока закреплен с возможностью поворота.

5. Устройство по п.1, в котором отклонитель потока имеет наружную поверхность, в общем выровненную с корпусом при размещении в указанном отверстии.

6. Устройство по п.1, в котором отклонитель потока способен перемещаться от указанного отверстия под воздействием потока, проходящего через это отверстие.

7. Устройство по п.1, в котором отклонитель потока способен смещаться в указанное отверстие под собственным весом.

8. Устройство по п.1, содержащее смещающее приспособление для удержания отклонителя потока совмещенным с указанным отверстием.

9. Устройство по п.8, в котором указанное смещающее приспособление включает, по меньшей мере, одну ленточную пружину вокруг корпуса, перекрывающую отклонитель потока.

10. Устройство по п.8, в котором отклонитель потока выполнен с возможностью поворота относительно оси поворота на корпусе, а смещающее приспособление содержит пружину, установленную на указанной оси.

11. Устройство по п.3, в котором отклонитель потока расположен под углом к указанному отверстию для изменения движения потока через это отверстие в направлении от стенки ствола скважины.

12. Устройство по п.2, содержащее также направляющие отклонителя потока, обеспечивающие перемещение в различной степени у противоположных краев для размещения отклонителя потока под углом и на расстоянии от указанного отверстия для изменения движения потока через это отверстие в направлении от стенки ствола скважины.

13. Устройство по п.1, содержащее также упрочненный слой на внутренней поверхности отклонителя потока, предназначенный для первоначального взаимодействия с потоком, проходящим через указанное отверстие.

14. Устройство по п.13, в котором указанный упрочненный слой закреплен с возможностью удаления.

15. Устройство по п.4, в котором отклонитель потока имеет часть наружной поверхности, выполненную с возможностью в основном совмещаться со стенкой ствола скважины при контакте с ней.

16. Устройство по п.1, в котором отклонитель потока имеет в общем трапецеидальную форму с держателем, выступающим от более короткой в основном параллельной стороны к соединению с поворотной осью.

17. Устройство по п.4, в котором отклонитель потока имеет наружную поверхность, в общем выровненную с корпусом при размещении в указанном отверстии.

18. Устройство по п.17, в котором отклонитель потока способен перемещаться от указанного отверстия под воздействием потока, проходящего через это отверстие.

19. Устройство по п.18, в котором отклонитель потока способен смещаться в указанное отверстие под собственным весом.

20. Устройство по п.19, в котором на внутреннюю поверхность отклонителя потока нанесен упрочненный слой, предназначенный для первоначального взаимодействия с потоком, проходящим через указанное отверстие.



 

Похожие патенты:

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.

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

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности в области борьбы с пескопроявлениями в продуктивных нефтяных, газовых и водяных скважинах. .
Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к способам предотвращения пескования скважины с использованием гравийной засыпки. .

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

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в процессе заканчивания и проведения капитального ремонта скважин при установке гравийных фильтров.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к наземному оборудованию скважины. .

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в процессе заканчивания и капитального ремонта скважин в составе комплекса подземного технологического оборудования при сооружении гравийно-намывных фильтров для сообщения трубного и затрубного пространства выше пакера при организации перекрестного потока рабочей жидкости, а также для опрессовки гидравлического пакера.

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

Изобретение относится к устройствам заканчивания скважин

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.

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.

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.

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.

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.

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.
Наверх