Способ улучшения изоляции уплотняющими шариками



Способ улучшения изоляции уплотняющими шариками
Способ улучшения изоляции уплотняющими шариками

 


Владельцы патента RU 2470141:

ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В. (NL)

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности, а именно к способам герметизации перфорационных отверстий в скважинах и композиции, предназначенной для осуществления способа. Способ изоляции уплотняющими шариками в перфорациях осуществляют путем добавления закупоривающего материала, формирующего пробку в зазорах, значительно ограничивающую или устраняющую протекание жидкости. Закупоривающий материал предпочтительно является разлагаемым или растворимым пластичным волокном, незначительно большим, чем зазоры. При необходимости частицы могут быть неразлагаемыми, жесткими, различных форм и меньшими, чем зазоры, но способными перекрывать их. Могут использоваться смеси закупоривающих материалов. Закупоривающий материал может добавляться с уплотняющими шариками, после уплотняющих шариков или как первое, так и второе. Обеспечивает полную изоляцию шариков, расположенных в перфорациях, и предотвращает пропускание жидкости через зазоры и неровности между шариками и перфорациями. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предшествующий уровень техники изобретения

Изоляция скважины во время стимуляции (например, гидравлическим разрывом пласта, кислотной обработкой пласта и кислотным гидроразрывом пласта) в нефтепромысловой промышленности осуществляется разными способами. Один из способов включает использование уплотняющих шариков, предназначенных для изоляции перфораций и для предотвращения протекания жидкости в скважине через перфорации в пласт.

Уплотняющие шарики обычно имеют сферическую форму для изоляции перфораций, которые способны поглощать жидкость, и, таким образом, отклонять обработку коллектора в другие части целевой зоны. Уплотняющие шарики незначительно превышают перфорации, включаются в жидкость для обработки, закачиваются с ней. Они вводятся в перфорации потоком жидкости, располагаются в порах и удерживаются в них разностью давления. Эффективность этого вида механического отклонения требует сохранения шариков на месте и полного блокирования перфораций и зависит от таких факторов, как разность давления по всей перфорации, геометрической формы перфорации и физических характеристик уплотняющих шариков.

Уплотняющие шарики изготавливаются разных диаметров, плотности и состава для регулирования различных скважинных условий и различных размеров перфораций. Они могут быть растворимыми или нерастворимыми. Растворимые уплотняющие шарики чаще всего изготавливают из одного растворимого компонента, тогда как нерастворимые уплотняющие шарики часто состоят из жесткого ядра, окруженного резиновым (или из другого материала) покрытием. Недостаток любого типа уплотняющего шарика заключается в зависимости от формы и состава уплотняющего шарика и формы входного отверстия обсадной трубы. При выполнении получения перфораций в обсадных трубах каждая из них получает неровности и шероховатую поверхность, которые сложно изолировать гладким и/или сферическим шаром. В дополнение, удлинение входного отверстия может происходить из-за кривизны обсадных труб и направления скважинного перфоратора при получении перфораций децентрализованным перфоратором.

Существует необходимость в улучшении способности уплотняющих шариков полностью герметизировать перфорации. Данное изобретение обеспечивает такой способ, включающий закачку подходящих частиц, например волокон, которые закупоривают небольшие пути проникновения потока, которые в противном случае могут оставаться в перфорациях вокруг расположенных уплотняющих шариков.

Сущность изобретения

Один вариант осуществления изобретения является способом улучшения изоляции уплотняющими шариками, помещенными в отверстиях в обсадной колонне в скважине, пронизывающей подземный пласт, при этом существует, по меньшей мере, один зазор между уплотняющим шариком и отверстием (например, перфорацией), в котором он располагается. Способ включает введение закупоривающего материала, содержащего частицы, формирующие пробку, препятствующую протеканию жидкости через зазор. Закупоривающий материал может при необходимости быть волокном, может при желании быть пластичным, может быть разлагаемым в скважинных условиях и может быть дополнительно растворимым в пластовой жидкости или жидкости для обработки скважины, которая уже присутствует или последовательно закачивается. Закупоривающий материал может быть смесью волокон и частиц неволокнистой формы, и волокна и частицы неволокнистой формы могут различаться по составу. Некоторые или все частицы могут иметь, по меньшей мере, один размер, меньший, чем зазор, или, по меньшей мере, один размер, больший, чем зазор. Закупоривающий материал может быть смесью разных размеров, в которой некоторые частицы имеют, по меньшей мере, один размер, меньший, чем зазор и некоторые частицы имеют, по меньшей мере, один размер, больший, чем зазор.

Закупоривающий материал может вводиться с уплотняющими шариками, при необходимости только часть закупоривающего материала может вводиться с уплотняющими шариками и оставшаяся часть после уплотняющих шариков. Закупоривающий материал может вводиться с отставанием, т.е. после того как, по меньшей мере, один раз введена жидкость для обработки скважины и просачивание жидкости вокруг предварительно расположенных уплотняющих шариков определена или предполагается. После этапа отклонения закупоривающий материал может включаться в последовательно отклоняемую жидкость обработки, предпочтительно при низкой концентрации. Закупоривающий материал может выводиться скважинным оборудованием, например ловушкой или желонкой.

Другой вариант осуществления изобретения является способом улучшения изоляции уплотняющими шариками, помещенными в отверстиях инструмента в скважине, пронизывающей подземный пласт, при этом существует, по меньшей мере, один зазор между внешней границей шарика и внутренней границей отверстия, в которой его помещают. Способ включает введение закупоривающего материала, содержащего частицы, формирующие пробку, препятствующую протеканию жидкости через зазор.

Еще один вариант осуществления изобретения является композицией для отклонения жидкости от отверстий, например перфораций, которая содержит частицы, формирующие пробку, препятствующую протеканию жидкости через зазор между расположенным уплотняющим шариком и перфорацией.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет график зависимости поверхностного давления от времени в обычном множественном гидроразрыве пласта с уплотняющими шариками, используемыми для отклонения между стадиями.

Фиг.2 представляет график зависимости давления от времени в обычном множественном гидроразрыве пласта с уплотняющими шариками и волокнами, используемыми для отклонения между стадиями.

Подробное описание изобретения

Описание и примеры представлены исключительно для целей иллюстрации различных вариантов осуществления и не должны истолковываться как ограничивающие объем и область применения изобретения. Поскольку композиции настоящего изобретения описываются здесь как включающие некоторые вещества, то необходимо понимать, что композиции могут при необходимости содержать два или более химически различных веществ. В дополнение композиция может также содержать некоторые компоненты, помимо уже упоминавшихся. Хотя часть последующего обсуждения относится к разрыву пласта, но композиции и способы изобретения могут использоваться в любой обработке скважин, в которой необходимо отклонение. Примеры включают отклонение, кислотную обработку, контроль воды, химическую обработку и изоляцию пластовой жидкости и удерживание. Изобретение описывается на примере вертикальных скважин, но оно в равной степени применимо к скважинам любой ориентации. Изобретение описывается для скважин добычи углеводородов, но оно может применяться к скважинам для добычи других потоков, таких как вода или диоксид углерода, или, например, для скважин впрыскивания или хранения. Необходимо также понимать, что во всем этом описании, когда описываются диапазоны концентрации или количества как применимые или подходящие или подобное, то предполагается, что любая и каждая концентрация или количество внутри диапазона, включающего конечные точки, должно рассматриваться как заявленное. Более того, каждое числовое значение должно прочитываться только в приведении к термину «примерно» (за исключением уже однозначно приведенного) и затем читаться вновь, как не измененное таким образом, если только не определено противоположным образом в контексте. Например, «диапазон от 1 до 10» должен читаться как указывающий каждое и любое возможное число во всем диапазоне от 1 до 10. Другими словами, когда показывается некоторый диапазон, даже если только несколько определенных точек явным образом устанавливаются или относятся к границам диапазона, то это должно пониматься как то, что изобретатели определяют и понимают, что любые и все базовые точки внутри диапазона должны предполагаться как определенные и что изобретатели владеют всем пределом полного диапазона и всеми точками внутри диапазона.

Когда многослойные нефтегазоносные слои стимулируются гидравлическим разрывом или химической стимуляцией, то желательно обрабатывать множество слоев в множество стадий. В многопластовом разрыве, например, первая продуктивная зона подвергается разрыву. Процесс повторяется до тех пор, пока все продуктивные зоны не будут подвергнуты разрыву. Альтернативно, некоторые продуктивные зоны могут подвергаться разрыву одновременно, если они близко расположены и имеют схожие свойства. Отклонение может достигаться разными способами. Некоторые обычно применяемые способы для отклонения на множественных стадиях разрыва - глухая пробка, пакеры, другие механический устройства, песчаные пробки, ограничивающие вход, химические отклонители потока, самоотклоняющиеся жидкости и уплотняющие шарики.

Необходимо отметить, что несмотря на то, что настоящее обсуждение касается перфораций и скважинных перфораторов, другие отверстия в обсадной колонне и другие способы их формирования находятся в объеме настоящего изобретения. Например, «перфорации» могут быть отверстиями, вырезанными в обсадной колонне гидравлическим инструментом или химико-взрывными технологиями, например, с использованием взрывчатого вещества или горючего. Такие отверстия являются в основном некруглыми. Кроме того, скважинные перфораторы являются главным образом децентрированными в скважине (например, для того, чтобы другие инструменты могли обходить их); когда децентрированные перфораторы расположены не прямо перпендикулярно обсадной колонне, образуются некруглые перфорации. Даже изначально круглые отверстия (так же, как и некруглые отверстия) могут первоначально иметь или могут образовывать неровности. Изначальные неровности могут получаться, например, из заусенца (или целика руды и/или других неровных и неоднородных поверхностей), которые обычно оставляются внутри, на и по краям отверстий внутри обсадной колонны после перфорации. Неровности могут возникать после формирования отверстий, например эрозией, вызываемой путем закачивания суспензии проппанта или коррозией, вызываемой закачкой кислоты.

Уплотняющие шарики, используемые в изобретении, могут быть любыми известными уплотняющими шариками, любого подходящего состава и любой пространственной формы. Неограниченные примеры включают сферические, яйцевидные, грушевидные, капсулярные, эллипсоидные, гранулярные и подобные, и их поверхности могут сильно варьироваться от существенно гладкой до неровной. Уплотняющие шарики и формирующие их компоненты могут иметь любой размер и форму, подходящие для применения; размеры и формы выбираются на основании размера и формы отверстия, которое должно закупориваться. Любые подходящие вещества могут использоваться для формирования уплотняющих шариков. Неограниченные примеры веществ, применимых для изготовления уплотняющих шариков, включают фенольную смолу, полиамидную смолу, синтаксическую пену, отверждающиеся материалы с высокой прочностью сжатия, поливиниловый спирт, коллаген, резину, полигликолиевую кислоту и полимолочную кислоту. Уплотняющие шарики могут иметь внутреннюю часть из одного вещества, обычно твердую, и внешний слой из другого, обычно деформируемого, например резина поверх металла. Некоторые из этих материалов имеют способность подвергаться эластичной и/или пластичной деформации под давлением, но этого может быть недостаточно для создания удовлетворительного изолирования. Некоторые из этих материалов могут быть разлагаемыми или растворимыми.

В настоящее время мы обнаружили, что изолирующая способность уплотняющих шариков может быть улучшена добавлением «закупоривающего материала» к жидкости, которая переносит шарики в перфорации. Улучшение может быть полным или частичным устранением протеканий; улучшение может быть постоянным или временным. Закупоривающий материал является твердым дисперсным материалом, который вносится и формирует пробку в любых зазорах или неровностях между шариком и перфорацией, куда шарик помещается и пытается закупорить. Формирование пробки вызывается течением, возникающим из места утечки. Для типичных размеров уплотняющих шариков и перфораций зазоры или неровности могут обычно находиться в диапазоне размеров примерно от 0,03 до 0,75 см. Многие вещества и формы подходят для закупоривающего материала, но предпочтительные вещества являются разлагаемыми или растворимыми, и предпочтительные формы являются волокнами. Если изолирующий материал разлагаемый или растворимый, то он естественным образом исчезает со временем при скважинных условиях. Подходящее вещество выбирается таким, чтобы оно разлагалось или растворялось в соответствующее время (ко времени протекания через перфорации снова желательно) при скважинных условиях (например, температуре, минерализации и рН). Если закупоривающий материал неразлагаемый, то он удаляется тем же путем и в то же время, как и удаляются неразлагаемые шарики, путем изменения направления течения потока значительным перепадом давления. Нерастворимому или неразлагаемому закупоривающему материалу (и/или шарикам) затем позволяют падать на дно ствола скважины, или всплываться или выноситься на поверхность, как желательно. Разлагаемые закупоривающие материалы предпочтительно такие, что они не препятствуют другим операциям или оборудованию, после того как отклоняющая обработка завершена. Пластичные закупоривающие материалы предпочтительны благодаря возможности их деформации, что может содействовать формированию герметичной пробки. Однако могут использоваться непластичные закупоривающие материалы, особенно если уплотняющие шарики деформируемые. Далее, если внешняя оболочка уплотняющего шарика является подходящей, то достаточно жесткие частицы закупоривающего материала могут частично проникать в шарик, который может улучшать закупорку. Примером может быть металлический закупоривающий материал (например, волокно) и покрытый резиной шарик. Некоторые или все индивидуальные частицы закупоривающего материала могут иметь, по меньшей мере, один размер, превышающий зазоры или неровности между шариком и отверстием. При необходимости некоторые или все из частиц закупоривающего материала могут быть меньше зазоров или неровностей между шариком и отверстием, но достаточно большие для небольшого числа частиц для перекрытия всей протяженности зазора; определение размеров частиц, которые перекрывают зазоры хорошо известно из уровня техники. При необходимости, закупоривающий материал может быть смесью частиц, больших, чем зазоры и неровности, и меньшими, чем зазоры или неровности, или еще меньшими, чем (но способными к перекрытию внутри) зазоры, сформированные изначально в пробке, сформированной более крупными частицами закупоривающего материала. Если представленное в качестве шаров перекрывает отверстия, то частицы закупоривающего материала должны быть достаточно маленькими и при необходимости, но предпочтительно достаточно гибкими, чтобы не препятствовать размещению шариков.

Закупоривающий материал может быть в любом виде, например в виде порошков, твердых частиц (например округлых, овоидных, кубических и в форме таблетки), шариков, стружки, чешуек, пластинок, лент или волокон; они могут быть произвольно или непроизвольно сформированными. Частицы могут быть покрытыми или непокрытыми, пористыми или непористыми. Покрытие может использоваться для задержки или ускорения разложения или растворения. Предпочтительные варианты осуществления могут использовать эти вещества в форме волокон. Волокна могут иметь длину примерно от 2 до 25 мм, предпочтительно примерно от 3 до 18 мм. Обычно волокна имеют номер волокна примерно от 0,1 до 20, предпочтительно от 0,15 до 6. Волокна могут быть покрытые оболочкой, примыкающие друг к другу, извитые, неизвитые, связанные в пучки и фибриллированные. Известные способы включения волокон в жидкость для обработки и подходящие волокна раскрыты в патенте США №5501275. Могут использоваться смеси волокон и другие формы, например порошки, твердые частицы, шарики, стружка, чешуйки, пластинки, ленты. Одни волокна или волокна и другие формы могут все быть одного состава или могут быть смесями веществ, имеющих различные составы. Они также могут быть изготовлены из одного материала, содержащего второй, наполняющий материал. Различные формы и/или различные составы могут также быть различных размеров. Например, более мелкие частицы различной формы могут использоваться для еще большего улучшения характеристик волокнистых изолирующих материалов.

Примеры веществ, применимых в качестве закупоривающих материалов в изобретении, включают водорастворимые вещества, выбранные из водорастворимых неорганических веществ (например, карбонатов), водорастворимых органических веществ и комбинаций этих веществ. Подходящие водорастворимые органические вещества могут быть водорастворимыми природными или синтетическими полимерами или гелями. Термин «полимеры» включает олигомеры, сополимеры и подобное, которые могут быть сшитыми или несшитыми. Водорастворимые полимеры могут быть производными от водонерастворимых полимеров, сделанными растворимыми путем гидролиза главной цепи, гидролиза боковой цепи или сочетанием этих двух способов, например, когда помещаются в слабо кислотную среду. Более того, термин «водорастворимый» может иметь рН-характеристику в зависимости от особенностей используемого материала. Например, предполагается, что стекловолокно водорастворимо, потому что оно легко растворяется в водных растворах HF, и медленно растворяется в минерализованной воде и слабокислотных растворах, особенно при более высоких температурах. Металлы могут быть растворимыми с соответствующими солями или кислотами. Подходящие нерастворимые и/или неразлагаемые материалы включают керамику, некоторые соли, металлы (например, сталь, алюминий и медь, например, в форме проволоки, иголок и стружки) и углерод, например углеродные волокна.

Подходящие водонерастворимые полимеры, которые могут становиться водорастворимыми путем кислотного гидролиза боковых цепей, включают выбранные из полиакрилатов, полиацетатов и подобного, и сочетания этих веществ. Подходящие водорастворимые полимеры или гели включают выбранные из поливинилов, полиакрилатов, полиоксикислот и подобного, и сочетания этих веществ. Подходящие поливинилы включают поливиниловый спирт, поливинилбутираль, поливинилформаль и подобное, и комбинации этих веществ. Поливиниловый спирт имеется в наличии в Celanese Chemicals, Dallas, TX.U.S.A., под торговым наименованием CELVOL™. Отдельные марки CELVOL™ варьируются по молекулярному весу и степени гидролиза. Поливинилбутираль имеется в наличии Solutia Inc. St. Louis, Mo., U.S.A. под торговым наименованием BUTVAR™. Подходящие полиакрилаты включают полиакриламиды и подобное, и сочетания этих веществ, таких как N,N-дизамещенные полиакриламиды и N,N-дизамещенные полиметакриламиды. Подходящие полиоксикислоты могут выбираться из полиакриловой кислоты, полиалкилакриловых кислот, интерполимеров акриламид/акриловой кислоты/метакриловой кислоты, сочетания этих веществ и подобное.

Подходящие вещества включают полимеры или сополимеры сложных эфиров, амидов или других похожих веществ. Они могут быть частично гидролизованными в местах неглавной цепи. Примеры включают полигидроксиалканоаты, полиамиды, поликапролактоны, полигидроксибутираты, полиэтилентерефталаты, поливиниловые спирты, поливинилацетат, частично гидролизованный поливинилацетат и сополимеры этих веществ. Полимеры или сополимеры сложных эфиров, например, включают замещенные или незамещенные лактид, гликолид, полимолочную кислоту и полигликолиевую кислоту. Полимеры или сополимеры амидов, например, могут включать полиакриламиды. Также используются вещества, которые растворяются в соответствующее время при встречающихся условиях, например, полиолы, содержащие три или более гидроксильных групп. Полиолы, применимые в настоящем изобретении, являются полимерными полиолами, растворяющимися при нагревании, выщелачивании или сочетании этих способов, и состоят главным образом из гидроксилзамещенных углеродных атомов в полимерной цепи, отделенных от смежных гидроксилзамещенных атомов, по меньшей мере, одним атомом углерода в полимерной цепи. Другими словами, применимые полиолы предпочтительно в основном свободны от смежных гидроксил-заместителей. В одном варианте осуществления полиолы имеют средневесовую молекулярную массу более чем 5000 вплоть до 500000 или больше, и от 10000 до 200000 в другом варианте осуществления. Полиолы могут, если желательно, быть гидрофобно модифицированными, чтобы ингибировать или замедлять дальнейшую солюбилизацию, например, путем включения углеводородных заместителей, таких как алкил, арил, алкарил или аралкил фрагменты и/или боковых цепей, имеющих от 2 до 30 атомов углерода. Полиолы могут также быть модифицированы, чтобы включать карбоновую кислоту, тиол, парафин, силан, серную кислоту, ацетоацетилат, полиэтиленоксид, четвертичный амин или катионные мономеры. В одном варианте осуществления полиол является замещенным или незамещенным поливиниловым спиртом, который может быть получен, по меньшей мере, частичным гидролизом предшественника поливинилового вещества со сложноэфирными заместителями. Несмотря на то что это нормально, но не является необходимым, разложение может сопровождаться или ускоряться промывочным раствором, который содержит подходящий растворитель или который изменяет рН или минерализацию. Разложение может также сопровождаться повышением температуры, например, когда обработка снижает скважинную температуру, и эта температура возрастает со временем относительно температуры пласта. Например, жидкость, имеющая конкретный регулируемый рН и/или температуру, может закачиваться в скважину; закупоривающий материал подвергается воздействию жидкости и начинает разрушаться, в зависимости от состава закупоривающего материала и выбранной жидкости. Разложение может регулироваться во времени, чтобы разлагаться быстро, например за несколько секунд или минут, или за более длительные периоды времени, такие как часы или дни. Ниже, когда мы используем термины разлагаемый или растворимый, то мы включаем все из этих подходящих растворяющихся веществ.

Другие вещества, подходящие в качестве закупоривающих материалов согласно изобретению, включают вещества, предварительно используемые для борьбы с водопоглощением, борьбы с поглощением бурового раствора и отклонения. Примеры включают каменную соль, отсортированную каменную соль, чешуйки бензойной кислоты, восковые шарики, восковые диски и маслорастворимые смолистые вещества. Однако эти вещества использовались для образования глинистой корки на стволе скважины или трещиноватой поверхности; они не использовались для улучшения изоляции уплотняющих шариков. Размеры и формы могут быть теми же самыми, как и предыдущие, или могут быть новыми.

Закупоривающие материалы, например волокна, обычно добавляются в количестве от примерно 0,03 фунтов (0,013 кг)/перфорацию до примерно 0,5 фунтов (0,227 кг)/перфорацию, предпочтительно от примерно от 0,1 до 0,167 фунтов (около 0,045-0,076 кг)/перфорацию. Закупоривающие материалы обычно вводятся при концентрации от примерно 2 до примерно 200 фунтов на тысячу галлон (примерно от 0,24 до 24 г/л), предпочтительно от 5 до примерно 150 фунтов на тысячу галлон (примерно от 0,6 до 18 г/л). Максимальные концентрации этих веществ, которые могут применяться, могут быть предпочтительно, но могут быть ограничены наземным добавлением и доступным смешивающим оборудованием. Закупоривающие материалы обычно добавляются к небольшим скоплениям жидкости, например около 24 баррелей (около 3785 литров), хотя меньшие добавления, например 1 баррель (около 160 литров) или менее, являются обычными. Закупоривающий материал чаще всего добавляется посредством проппантовой смеси; если стадия отклонения следует за стадией проппанта, то часть закупоривающего материала может смешиваться с последними 100 или 200 фунтами (22-45 кг) проппанта. Закупоривающий материал может также добавляться или в то же время, что и уплотняющие шарики, или предпочтительно в той же жидкости, но сразу после уплотняющих шариков. Закупоривающий материал может также проходить в часть прохода, свободного от уплотняющих шариков. Шарики и закупоривающий материал могут подаваться через небольшую колонну труб, установленную для этой цели и имеющую шариковый питатель, отделенный от главной нагнетательной линии или линий. Закупоривающий материал может вводиться до тех пор, пока резкое возрастание давления не покажет, что изоляция достаточная. Может применяться любая жидкость-носитель при условии, что она может переносить уплотняющие шарики и закупоривающий материал и может сильно не разлагаться или растворяться, до тех пор, пока в ней уже не существует необходимость. Жидкость может быть, например, азотом, водой, минерализованной водой, водой с небольшой добавкой несшитого полимера, пеной, кислотой, огелившейся нефтью или водой, загущенной, например, линейным полимером, сшитым полимером или вязкоупругим поверхностно-активным веществом. Перфорирующий инструмент может быть в пласте, но предпочтительно отодвинут перед закачкой шариков и закупоривающего материала. Закупоривающий материал и/ил шарики могут также выделяться из скважинного инструмента. Например, изолирующий материал может выводиться скважинной ловушкой или желонкой, например, такой, которая имеет устройство прямого вытеснения. Такая желонка может присоединяться к канату, гибким насосно-компрессорным трубам малого диаметра, струйному оборудованию или узлу перфоратора. Подходящие желонки описаны в заявке на патент США №11/857859. Композиция и способ изобретения могут использоваться в любом типе скважин и ситуациях, при которых используются уплотняющие шарики: вертикальной, наклонной, горизонтальной и многопластовой; при производстве, хранении, введении и других; ситуациях при стимулировании, заканчивании, капитальном ремонте, восстановлении и других; ситуациях для скважины для углеводородов, диоксида углерода, воды, минерализованной воды, гелия и других жидкостей. Типичная операция - получение перфораций, обработка пласта месторождения, изолирование перфораций, передвижение скважинного перфоратора и простреливание другого места, обработка, изолирование, передвижение, пробивание, обработка, изолирование и т.д., пока все зоны не будут обработаны. Затем шарики и закупоривающий материал удаляются. Однако в объеме изобретения получение более чем одного места перфораций одновременно или удаление части шариков (и сопутствующего закупоривающего материала) перед выполнением всех обработок.

При наличии протечки вокруг шарика (зазор между шариком и отверстием, например, вызванный неровностью отверстия) она может увеличиваться со временем. Протечка означает протекание жидкости, которое приводит к возможности эрозии или коррозии, особенно если перепад давления по разные стороны частично изолированного отверстия большой или возрастает после последовательных обработок. Хотя способы изобретения наиболее часто применяются во время или непосредственно после размещения уплотняющих шариков, но в объеме изобретения использование способа с задержкой, т.е. через некоторое время, после того как шарики размещены, когда протечка может развиться или обнаружиться. Также в объеме изобретения впрыскивание второй суспензии закупоривающего материала после первоначальной обработки закупоривающим материалом или сохранение очень низкой концентрации закупоривающего материала (например, около 0,1 г/л) в жидкости в контакте с шариками, например, отклоняемой жидкости.

Несмотря на то что изобретение описано исходя из того, что уплотняющие шарики используются для закупоривания отверстий в обсадной колонне, шарики (и другое приспособление, такое как клапаны) используются в других направлениях нефтепромысла, например, для активирования или деактивирования оборудования, для изменения пути движения потока внутри оборудования и т.д. Уплотнения вокруг этих шариков или других устройств могут также пропускать жидкость и могут также улучшаться способом изобретения.

Хотя изобретение раскрыто в отношении ограниченного числа вариантов осуществления, специалистам в данной области техники понятно, что возможны его модификации и изменения. Предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие модификации и изменения, как попадающие в пределы действительной сущности и объема изобретения.

Настоящее изобретение может быть лучше понято из следующих примеров.

Фиг.1 показывает развитие гидравлического разрыва пласта нескольких последовательных интервалов с отклонением уплотняющими шариками (без волокон) между стадиями. Первый гидравлический разрыв начался за несколько минут в части показанной операции, поверхностное давление возникало при примерно 41000 кПа и уменьшалось по мере создания разрыва и закачивания проппанта. После примерно двух часов закачка проппанта останавливалась и вводили шарики. Предполагалось, что уплотнение было хорошее, когда начинали следующий гидравлический разрыв пласта, начальное давление и давление во время стадии введения проппанта было примерно то же, что и при первой обработке. Процесс повторяли в третий раз. Однако, в этом случае, когда разрыв был продолжен (при той же скорости закачки и концентрациях проппанта), поверхностные давления были гораздо ниже, показывая, что уплотняющие шарики одной или обеих предыдущих обработок были неплотными. Четвертый гидравлический разрыв пласта был еще хуже.

Фиг.2 показывает сравнительную операцию, в которой добавляли волокна полимолочной кислоты в качестве закупоривающего материала с использованием смесителя. Общее количество добавленных волокон составляло 40 фунтов (18,1 кг) с концентрацией, изменяющейся от 2 до 150 фунтов на тысячу галлон (0,24-18 г/л). В этой операции можно увидеть, что давление восстанавливалось после каждой стадии отклонения. Фактически давление поднималось после каждого, но не первого гидравлического разрыва, что ожидается, когда разрыв последовательно снижает проницаемость зон. Эти результаты показывают то, что сочетание уплотняющих шариков и волокон, размещаемое после каждой обработки, было очень эффективным в отклонении жидкости в следующее место перфораций.

1. Способ улучшения изоляции уплотняющих шариков, расположенных в отверстиях обсадной колонны в скважине, пронизывающей подземный пласт, содержащий введение закупоривающего материала, содержащего частицы, формирующие пробку, препятствующую протеканию жидкости через зазор, при этом существует, по меньшей мере, один зазор между внешней границей уплотняющего шарика и внутренний границей отверстия, в котором помещен уплотняющий шарик.

2. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал является волокном.

3. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал является пластичным.

4. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал является разлагаемым при скважинных условиях.

5. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал является растворимым в жидкости обработки скважины.

6. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал является смесью волокон и частиц неволокнистой формы.

7. Способ по п.6, в котором волокна и частицы неволокнистой формы различны по составу.

8. Способ по п.1, в котором некоторые или все частицы имеют, по меньшей мере, один размер, меньший, чем зазор.

9. Способ по п.1, в котором некоторые или почти все частицы имеют, по меньшей мере, один размер, превышающий зазор.

10. Способ по п.1, в котором некоторые частицы имеют, по меньшей мере, один размер, меньший, чем зазор, и некоторые частицы имеют, по меньшей мере, один размер, превышающий зазор.

11. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал вводится с уплотняющими шариками.

12. Способ по п.1, в котором часть закупоривающего материала вводится с уплотняющими шариками.

13. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал вводится после уплотняющих шариков.

14. Способ по п.13, в котором вводятся уплотняющие шарики, затем вводится, по меньшей мере, одна жидкость обработки скважины и затем вводится закупоривающий материал.

15. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал включается в последовательно отклоняемую жидкость обработки.

16. Способ по п.1, в котором закупоривающий материал выводится скважинным оборудованием.

17. Способ улучшения изоляции шарика, расположенного в отверстии в инструменте в скважине, пронизывающей подземный пласт, в котором существует, по меньшей мере, один зазор между внешней границей уплотняющего шарика и внутренний границей отверстия, в котором он помещен, включающий введение закупоривающего материала, содержащего частицы, формирующие пробку, препятствующую протеканию потока жидкости через зазор.

18. Композиция для отклонения жидкости от перфораций, включающая жидкость-носитель, множество уплотняющих шариков и закупоривающий материал, содержащий частицы, формирующие пробку, препятствующую протеканию жидкости через зазор между уплотняющим шариком и перфорацией.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к скважинной эксплуатации месторождений углеводородов и может быть использовано в конструкции скважинной пакерной установки при извлечении флюида и отвода газа одновременно.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройству, предназначенному для герметизации устья скважин, которое может быть использовано в процессе строительства, ремонта нефтегазовых скважин, а также при ликвидации аварий.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при опрессовке колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). .

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам герметизации соединения основного и дополнительного стволов скважины при строительстве или ремонте скважин.

Изобретение относится к эксплуатации скважин для добычи углеводородов. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к способам подавления изливов из аварийных нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано для ликвидации аварий с помощью отсекающих пробок при разработке месторождений, расположенных на дне водоемов, на дневной поверхности, в подземных горных выработках, а также на материковых шельфах.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважины. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для аварийного глушения скважин. .
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при проходке бурением интервалов пластов с неустойчивыми горными породами. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройству, предназначенному для экстренной ликвидации утечки нефтяных, водных, газовых и других веществ из аварийного отверстия трубопровода.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при ликвидации фонтанов флюида из скважин

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к конструкции пологих и горизонтальных скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при ликвидации аварий на скважинах с открытым фонтанированием, в том числе на морских скважинах

Изобретение относится к бурению и ремонту нефтяных и газовых скважин, в частности для изоляции зон осложнения бурения скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при проведении ремонтно-изоляционных работ в скважинах, в частности для ликвидации негерметичности колонны труб при эксплуатации скважин. Способ ликвидации негерметичности в колонне труб включает обследование колонны труб, расположенной в скважине, с выявлением интервала негерметичности, монтаж герметизирующего устройства на поверхности, состоящего из деформируемого пластичного материала, внутри которого расположен заряд взрывчатого вещества с инициатором взрыва и выполненного с возможностью свободного прохождения внутри колонны труб и перекрытия негерметичности колонны труб. Инициатор взрыва соединен с проводником инициирующего импульса, соединенного со взрывной сетью на поверхности, после чего оборудуют герметизирующее устройство грузом шаблоном и расходомером, последовательно соединяя их между собой, спускают во внутрь колонны труб герметизирующего устройства с грузом шаблоном и расходомером и размещают герметизирующее устройство внутри колонны труб в интервале негерметичности. Спуск осуществляют на геофизическом кабеле, затем производят взрыв герметизирующего устройства с последующей герметизацией негерметичности колонны труб посредством заполнения негерметичности и фиксации в ней деформируемого пластичного материала, в качестве деформируемого пластичного материала используют полимерное герметизирующее вещество, отверждаемое под воздействием пластичной деформации и детонационного воздействия. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность ремонта колонны труб. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, например, для уплотнения пары цилиндр-шток соответственно в клапанах или пакерах. Применение заявляемого изобретения позволяет обеспечить герметичность уплотнения при работе в среде, содержащей механические примеси, агрессивные жидкости, различные отложения (асфальтосмолопарафинистые, солей и др.), предотвратить заклинивание деталей подвижного соединения, а также предотвратить разрушение уплотнительного резинового кольца. Данная конфигурация подвижного соединения увеличивает срок службы скважинного оборудования, позволяет исключить аварии и осложнения как в процессе работы скважинного оборудования, так и при его извлечении из скважины. Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования состоит из уплотнительного резинового кольца, рабочих и защитных шайб. Рабочие и защитные шайбы выполнены разрезными. На штоке выполнена канавка. В канавку подвижно установлены рабочие и защитные шайбы. Уплотнительное резиновое кольцо расположено между рабочими шайбами. Между внутренним диаметром рабочей шайбы и диаметром канавки под уплотнительное резиновое кольцо имеется зазор. Зазор перекрыт защитными шайбами. Между внутренним диаметром цилиндра и внешним диаметром штока также имеется зазор. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области капитального ремонта скважин и может быть использовано для бурения в шламовом осадке, очистки каверны и установки цементного моста. Устройство содержит полый ствол 1 со сквозными радиальными отверстиями 2 и наружным кольцевым выступом 3, верхнюю и нижнюю втулки 4, 5, установленные с формированием наклонной кольцевой щели 6 между их нижней и верхней поверхностями соответственно. Нижняя втулка 5 установлена с возможностью осевого перемещения вдоль полого ствола 1. Наружный кольцевой выступ 3 полого ствола 1 образован ниже сквозных радиальных отверстий 2. Нижняя втулка 5 в верхней части имеет внутреннюю проточку 7 под наружный кольцевой выступ 3 полого ствола 1 на длину ее осевого перемещения вдоль полого ствола 1. Нижний край сквозных радиальных отверстий 2 полого ствола 1 расположен выше уровня наклонной кольцевой щели 6. Внутренние поверхности верхней и нижней втулок 4, 5 и ответная им наружная поверхность полого ствола 1 образуют кольцевую полость А, гидравлически связанную с полостью полого ствола 1 через сквозные радиальные отверстия 2. Устройство содержит верхний и нижний переводники 8, 9. Верхний переводник 8 соединен снаружи с верхней втулкой 4, а изнутри - с полым стволом 1 и выполнен с продольным лопастным центратором 10. Нижний переводник 9 соединен изнутри с полым стволом 1 и поджимает нижнюю втулку 5 через резиновый упругий элемент 11 с силой прижатия, определяемой неравенством. Нижний переводник 9 имеет в средней части внутренний кольцевой выступ 12. В полом стволе 1 последовательно расположены упорная втулка 13, полый поршень 14 и пружина 15, упирающаяся в кольцевой выступ 12 нижнего переводника 9 с силой прижатия, определяемой неравенством. Полый поршень 14 выполнен с седлом под сбрасываемый шар 16 и установлен с герметичным перекрытием сквозных радиальных отверстий 2 полого ствола 1. Устройство содержит породоразрушающий инструмент 17, соединенный с нижним переводником 9. Обеспечивает повышение качества очистки каверны, установки цементного моста, повышение надежности работы и расширение технологических возможностей устройства за счет обеспечения возможности вбуривания устройства в шламовый осадок, автоматической самоочистки и центрирования устройства относительно оси скважины номинального диаметра. 1 ил.

Группа изобретений относится к эластомерам и, конкретнее, к армированным эластомерам. Способ выполнения скважинного уплотнения в стволе скважины содержит создание базового полимера и армирующего активного наполнителя, включающий в себя матрицу дискретных частей первого материала, расположенную в базовом полимере. Развертывают скважинное уплотнение в стволе скважины в первой фазе. Воздействуют на скважинное уплотнение текучей среды ствола скважины, при этом осуществляется переход уплотнения во вторую фазу под воздействием текучей среды ствола скважины. Причем дискретные части первого материала отличаются взаимодействиями между собой и/или с базовым полимером, более слабыми перед воздействием текучей среды ствола скважины, чем после воздействия. При этом первая фаза отличается первым модулем упругости, и вторая фаза отличается вторым модулем упругости, второй модуль больше первого модуля. Техническим результатом является повышение эффективности уплотнения. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 14 ил., 2 пр., 4 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам капитального ремонта скважин. Способ ликвидации заколонных перетоков включает стадию проведения геофизических исследований с определением интервалов возможных заколонных перетоков перед спуском обсадной колонны. После чего обсадную колонну снабжают расширяемыми до 24% трубами с наружными уплотнительными элементами и спускают в скважину. Располагают трубы с уплотнениями напротив интервалов возможных перетоков. При возникновении заколонных перетоков, воздействуя на внутреннюю поверхность расширяемых труб, расширяют их во всем интервале перетока, уплотняя заколонное пространство. Предлагаемый способ позволяет повысить надежность ликвидации заколонных перетоков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к ремонтным работам в буровых скважинах. Устройство для выполнения операций вращения или операций резки в подземном стволе скважины или трубе, в частности при операциях герметизации, содержит скважинную компоновку, соединенную с тросом и содержащую, по меньшей мере, одно из следующего: вращающийся инструмент, соединенный с электродвигателем или гидравлическим двигателем, вращающийся инструмент, соединенный с гидравлическим двигателем, или инструмент продольной резки, соединенный с поршнем. Гидравлический двигатель или поршень приводятся в действие перепадом давления текучей среды, созданным в стволе. Также созданы способы герметизации ствола подземной скважины, в которых один или несколько разрезов выполняют с помощью компоновки резки в одной или нескольких трубах для удаления, по меньшей мере, участка трубы и размещают бетон в образованное в результате пространство. Пространство является свободным от отходов, которые могут, если не удалены, образовывать пути протечки в бетоне. В варианте выполнения пространство создается скважинным разрушающим устройством. Расширяются функциональные возможности для уплотнения и резки труб в скважинах. 5 н. и 42 з.п. ф-лы, 135 ил.
Наверх