Внутрискважинная система и способ регулирования расхода с сопротивлением потоку, зависящим от направления потока

Авторы патента:


 


Владельцы патента RU 2582526:

ХЭЛЛИБЕРТОН ЭНЕРДЖИ СЕРВИСИЗ, ИНК. (US)

Группа изобретений относится к оборудованию, используемому в работах, выполняемых в подземных скважинах и, в частности, к регулированию притока пластовых текучих сред и выпуска нагнетаемых текучих сред с сопротивлением потоку, зависящим от направления. Технический результат - повышение эффективности регулирования. Система внутрискважинного регулирования расхода текучей среды обеспечена возможностью регулирования расхода в зависимости от направления. При прохождении потока добываемой текучей среды через компонент регулирования расхода в первом направлении обеспечен первый перепад давления. При прохождении потока нагнетаемой текучей среды через компонент регулирования расхода во втором направлении обеспечен второй перепад давления. При этом первый перепад давления отличается от второго перепада давления. Возможность регулирования расхода обеспечена компонентом регулирования, содержащим вихревую камеру, выполненную с возможностью перемещения потока добываемой текучей среды первоначально в тангенциальном направлении и перемещения потока нагнетаемой текучей среды первоначально в радиальном направлении. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Данное изобретение относится, в общем, к оборудованию, используемому в работах, выполняемых в подземных скважинах и, в частности, к внутрискважинной системе и способу регулирования расхода текучей среды, функционально обеспечивающим регулирование притока пластовых текучих сред и выпуска нагнетаемых текучих сред с сопротивлением потоку, зависящим от направления.

Без ограничения объема настоящего изобретения предпосылки изобретения описаны ниже для добычи текучих сред из нефтегазоносного подземного пласта, в качестве примера.

Во время заканчивания скважины, пересекающей нефтегазоносный подземный пласт, эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб и различное оборудование заканчивания устанавливают в скважине для обеспечения безопасной и эффективной добычи пластовых текучих сред. Например, для предотвращения поступления зернистого материала из неконсолидированных или слабоконсолидированных подземных пластов некоторые варианты заканчивания включают в себя одну или несколько компоновок фильтров борьбы с поступлением песка, установленных вблизи интервала или интервалов добычи. В других вариантах заканчивания для регулирования притока добываемых текучих сред в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб обычной практикой является установка одного или нескольких устройств регулирования расхода в колонне насосно-компрессорных труб.

Делаются попытки использования устройств регулирования расхода текучей среды в вариантах заканчивания, требующего борьбы с поступлением песка. Например, в некоторых фильтрах борьбы с поступлением песка после прохода добываемых текучих сред через материал фильтра текучие среды направляются в секцию регулирования расхода. Секция регулирования расхода может включать в себя один или несколько компонентов регулирования расхода, таких как напорные трубы, сопла, лабиринты или т.п. В общем, эксплуатационный дебит через данные фильтры регулирования расхода фиксируется перед установкой с помощью числа и конструктивного исполнения компонентов регулирования расхода.

Обнаружено, что некоторые варианты заканчивания с использованием таких фильтров регулирования расхода могут выигрывать от обработки приствольной зоны для интенсификации притока перед эксплуатацией. Например, в одном типе обработки приствольной зоны для интенсификации притока текучая среда, содержащая реакционноспособную кислоту, такую как хлористоводородная кислота, может нагнетаться в пласт коллектора. Такие кислотные обработки приствольной зоны для интенсификации притока разрабатывают с возможностью улучшения проницаемости пласта, что улучшает добычу текучих сред коллектора. В общем, кислотную обработку приствольной зоны для интенсификации притока выполняют с помощью нагнетания состава для обработки приствольной зоны с высоким расходом и под давлением обработки, близким, но ниже давления гидроразрыва пласта. Данный тип протокола обеспечивает проникновение кислоты в пласт, но предотвращает повреждение пласта коллектора.

Обнаружено, вместе с тем, что получение необходимого профиля расхода и давления нагнетания с помощью реверса потока через обычные фильтры регулирования расхода является практически недостижимым. Поскольку компоненты регулирования расхода конструктивно исполнены для работы с эксплуатационными дебитами, попытки реверса потока через обычные компоненты регулирования расхода при расходах нагнетания обуславливает неприемлемый перепад давления. Кроме того, обнаружено, что высокая скорость нагнетания текучих сред через обычные компоненты регулирования расхода может вызывать эрозию в компонентах регулирования расхода. Дополнительно обнаружено, что получение необходимого давления нагнетания может требовать превышения расчетного давления обычных компонентов регулирования расхода во время обработки.

Соответственно, существует необходимость создания фильтра регулирования расхода с возможностью работы с регулированием притока пластовых текучих сред в варианте заканчивания, требующего борьбы с поступлением песка. Также существует необходимость создания такого фильтра регулирования расхода, который может работать, обеспечивая реверс потока из колонны заканчивания в пласт при необходимом расходе нагнетания без создания неприемлемого перепада давления. Дополнительно также существует необходимость создания такого фильтра регулирования расхода, который может работать, обеспечивая реверс потока из колонны заканчивания в пласт при необходимом расходе нагнетания, не вызывая эрозии в компонентах регулирования расхода и без превышения расчетного давления компонентов регулирования расхода во время обработки.

Настоящее изобретение, раскрытое в данном документе, содержит систему внутрискважинного регулирования расхода текучей среды для регулирования притока пластовых текучих сред, которую можно использовать в вариантах заканчивания, требующего борьбы с поступлением песка. Кроме того, система внутрискважинного регулирования расхода текучей среды настоящего изобретения функционирует с возможностью обеспечения реверса потока из колонны заканчивания в пласт с необходимой скоростью нагнетания без создания неприемлемого перепада давления, не вызывая эрозии в компонентах регулирования расхода и без превышения расчетного давления компонентов регулирования расхода во время обработки приствольной зоны.

В одном аспекте настоящим изобретением создана система внутрискважинного регулирования расхода текучей среды. Система внутрискважинного регулирования расхода текучей среды включает в себя компонент регулирования расхода, имеющий зависящее от направления сопротивление потоку, так что поток добываемой текучей среды, проходящий через компонент регулирования расхода в первом направлении, испытывает первый перепад давления, и поток нагнетаемой текучей среды, проходящий через компонент регулирования расхода во втором направлении, испытывает второй перепад давления, первый перепад давления отличается от второго перепада давления.

В одном варианте осуществления компонент регулирования расхода включает в себя наружный элемент регулирования расхода, внутренний элемент регулирования расхода и элемент сопла. В некоторых вариантах осуществления компонент регулирования расхода включает в себя вихревую камеру, которая может быть образована между наружным элементом регулирования расхода и внутренним элементом регулирования расхода. В данных вариантах осуществления поток добываемой текучей среды, входящий в вихревую камеру, перемещается первоначально в тангенциальном направлении, а поток нагнетаемой текучей среды, входящий в вихревую камеру, перемещается первоначально в радиальном направлении, так что первый перепад давления больше второго перепада давления.

В другом аспекте настоящим изобретением создан фильтр регулирования расхода. Фильтр регулирования расхода включает в себя основную трубу с внутренним проходом, секцию неперфорированной трубы и перфорированную секцию. Фильтрующий материал устанавливается вокруг секции неперфорированной трубы основной трубы. Кожух устанавливается вокруг основной трубы, образуя путь потока текучей среды между фильтрующим материалом и внутренним проходом. По меньшей мере, один компонент регулирования расхода установлен в пути потока текучей среды. По меньшей мере, один компонент регулирования расхода имеет зависящее от направления сопротивление потоку, так что поток добываемой текучей среды в пути потока текучей среды, проходящего от фильтрующего материала к внутреннему проходу, испытывает первый перепад давления, и поток нагнетаемой текучей среды в пути потока текучей среды, проходящего от внутреннего прохода к фильтрующему материалу, испытывает второй перепад давления, при этом первый перепад давления отличается от второго перепада давления.

В дополнительном аспекте настоящим изобретением создан фильтр регулирования расхода. Фильтр регулирования расхода включает в себя основную трубу с внутренним проходом, секцию неперфорированной трубы и перфорированную секцию. Фильтрующий материал устанавливается вокруг секции неперфорированной трубы основной трубы. Кожух, установленный вокруг основной трубы, образует путь потока текучей среды между фильтрующим материалом и внутренним проходом. Секция регулирования расхода устанавливается вокруг перфорированной секции основной трубы. Секция регулирования расхода включает в себя множество компонентов регулирования расхода, имеющих зависящее от направления сопротивление потоку, так что поток добываемой текучей среды, проходящий от фильтрующего материала к внутреннему проходу, испытывает первый перепад давления, и поток нагнетаемой текучей среды, проходящий от внутреннего прохода к фильтрующему материалу, испытывает второй перепад давления, первый перепад давления отличается от второго перепада давления.

В другом аспекте настоящим изобретением создан способ регулирования расхода текучей среды в забойной зоне скважины. Способ включает в себя установку системы регулирования расхода текучей среды, имеющей компонент регулирования расхода с зависящим от направления сопротивлением потоку на проектном месте в забойной зоне скважины, закачку состава для обработки приствольной зоны с поверхности в пласт через компонент регулирования расхода в первом направлении так, что состав для обработки приствольной зоны испытывает первый перепад давления, и выдачу пластовой текучей среды на поверхность через компонент регулирования расхода во втором направлении так, что пластовая текучая среда испытывает второй перепад давления, при этом первый перепад давления отличается от второго перепада давления.

Способ может также включать в себя установку системы регулирования расхода текучей среды, имеющей компонент регулирования расхода с вихревой камерой, на проектном месте в забойной зоне скважины, закачку состава для обработки приствольной зоны в вихревую камеру так, что состав для обработки приствольной зоны, входящий в вихревую камеру, перемещается первоначально в радиальном направлении, и подачу пластовой текучей сред в вихревую камеру так, что пластовая текучая среда, входящая в вихревую камеру, перемещается первоначально в тангенциальном направлении.

Для более полного понимания признаков и преимуществ настоящего изобретения ниже дано подробное описание изобретения с прилагаемыми Фигурами, где одинаковые позиции на различных Фигурах относятся к одинаковым частям и на которых показано следующее:

на Фиг.1 схематично показана скважинная система, работающая с множеством систем внутрискважинного регулирования расхода текучей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг.2A-2B показаны продольные сечения на вырезе четверти последовательно соединенных секций системы внутрискважинного регулирования расхода текучей среды, реализованной в фильтре регулирования расхода настоящего изобретения;

на Фиг.3 показан вид сверху секции регулирования расхода системы внутрискважинного регулирования расхода текучей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения со снятым наружным кожухом;

на Фиг.4 на виде сверху секции регулирования расхода системы внутрискважинного регулирования расхода текучей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения со снятыми наружным кожухом и наружным элементом компонента регулирования расхода, показана работа при эксплуатации;

на Фиг.5 на виде сверху секции регулирования расхода системы внутрискважинного регулирования расхода текучей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения со снятыми наружным кожухом и наружным элементом компонента регулирования расхода показана работа при нагнетании.

Выполнение и использование различных вариантов осуществления настоящего изобретения подробно рассмотрено ниже, должно быть ясно, что настоящим изобретением создано много применимых идей изобретения, которые можно осуществлять во множестве различных конкретных случаев. Конкретные варианты осуществления, рассмотренные в данном документе, являются только иллюстративными для конкретных способов выполнения и использования изобретения и не ограничивают объем настоящего изобретения.

На Фиг.1 схематично показана скважинная система, включающая в себя множество систем внутрискважинного регулирования расхода текучей среды, реализующая принципы настоящего изобретения, в общем, обозначенная позицией 10. В показанном варианте осуществления ствол 12 скважины проходит через различные геологические слои. Ствол 12 скважины имеет, по существу, вертикальную секцию 14, верхний участок которой является зацементированной обсадной колонной 16. Ствол 12 скважины также имеет, по существу, горизонтальную секцию 18, проходящую через нефтегазоносный подземный пласт 20. Как показано, по существу горизонтальная секция 18 ствола 12 скважины является необсаженной.

В стволе 12 скважины установлена проходящая от поверхности колонна 22 насосно-компрессорных труб. Колонна 22 насосно-компрессорных труб создает трубу для перемещения пластовых текучих сред из пласта 20 на поверхность. На своем нижнем конце колонна 22 насосно-компрессорных труб соединена с колонной заканчивания, установленной в стволе 12 скважины, и разделяет интервал заканчивания на различные интервалы добычи, смежные с пластом 20. Колонна заканчивания включает в себя множество систем 24 регулирования расхода текучей среды, каждая из которых устанавливается между парой пакеров 26, создающих гидравлическое уплотнение между колонной 22 заканчивания и стволом 12 скважины, при этом, создавая интервалы добычи. В показанном варианте осуществления системы 24 регулирования расхода текучей среды выполняют функцию отфильтровывания твердых частиц из потока добываемой текучей среды. Каждая система 24 регулирования расхода текучей среды имеет секцию регулирования расхода, функционирующую для регулирования притока добываемой текучей среды во время эксплуатационной фазы работы скважины и также функционирующую для регулирования расхода нагнетаемой текучей среды во время фазы обработки приствольной зоны скважины. Как описано более подробно ниже, секции регулирования расхода создают дроссель потока текучей среды, проходящей через них. Предпочтительно, дросселирование, создаваемое на потоке добываемой текучей среды через секции регулирования расхода больше дросселирования, создаваемого на потоке нагнетания текучей среды. Другими словами поток текучей среды в направлении добычи должен испытывать больший перепад давления, чем поток текучей среды в направлении нагнетания через секции регулирования расхода систем 24 регулирования расхода текучей среды.

Хотя на Фиг.1 показаны системы регулирования расхода текучей среды настоящего изобретения для оборудования необсаженного ствола, специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение также подходит для использования в обсаженных скважинах. Также, хотя на Фиг.1 показана одна система регулирования расхода текучей среды в каждом интервале добычи, специалисту в данной области техники понятно, что любое число систем регулирования расхода текучей среды настоящего изобретения можно развертывать в интервале добычи без отхода от принципов настоящего изобретения. Кроме того, хотя на Фиг.1 показаны системы регулирования расхода текучей среды настоящего изобретения в горизонтальной секции ствола скважины, специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение также подходит для использования в скважинах, имеющих другую конфигурацию по направлению, включающих в себя вертикальные скважины, наклонно-направленные скважины, наклонные скважины, многоствольные скважины и т.п. Соответственно, специалисту в данной области техники понятно, что термины направления, такие как выше, ниже, верхний, нижний, вверх, вниз, левый, правый, к устью скважины, к забою скважины и т.п. используются в отношении иллюстративных вариантов осуществления, показанных на Фигурах, направление вверх является направлением к верху соответствующей Фигуры и направление вниз является направлением к низу соответствующей Фигуры, направление к устью является направлением к части скважины на поверхности и направление к забою является направлением к дну скважины.

На Фиг.2A-2B, показаны последовательные аксиальные секции системы регулирования расхода текучей среды согласно настоящему изобретению, обозначенной, в общем, позицией 100. Система 100 регулирования расхода текучей среды может подходящим способом соединяться с другими аналогичными системами регулирования расхода текучей среды, эксплуатационными пакерами, установочными ниппелями, эксплуатационными трубными изделиями или другими скважинными инструментами для образования колонны заканчивания, описанной выше. Система 100 регулирования расхода текучей среды включает в себя основную трубу 102, которая имеет секцию 104 неперфорированной трубы и перфорированную секцию 106 включающую в себя множество эксплуатационных окон 108. Вокруг участка ближнего к устью секции 104 неперфорированной трубы установлен фильтрующий элемент или фильтрующий материал 112, такой как фильтр с проволочной обмоткой, фильтр из тканой проволочной сетки, фильтр с предварительной набивкой или т.п., с наружным чехлом, установленным по окружности или без него, выполненный с возможностью обеспечения прохода текучих сред, но предотвращения сквозного прохода твердых частиц заданного размера. Специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение не требует иметь фильтрующий материал, связанный с ним, соответственно, конкретное конструктивное исполнение фильтрующего материала, связанного с системой 100 регулирования расхода текучей среды не является критичным для настоящего изобретения.

Ближе к забою от фильтрующего материала 112 располагается кожух 114 стыка фильтра, образующий кольцевое пространство 116 с основной трубой 102. С ближним к забою концом кожуха 114 стыка фильтра надежно соединен регулирующий расход кожух 118. На своем ближнем к забою конце, регулирующий расход кожух 118 надежно соединен с опорной компоновкой 120, надежно соединенной с основной трубой 102. Различные соединения компонентов системы 100 регулирования расхода текучей среды могут выполняться любым подходящим способом, включающим в себя сварку, резьбовое соединение и т.п., а также с использованием крепежа, такого как шпильки, установочные винты и т.п. Между опорной компоновкой 120 и регулирующим расход кожухом 118 установлено множество компонентов 122 регулирования расхода, только один из которых показан на Фиг.2B. В показанном варианте осуществления компоненты 122 регулирования расхода распределены по периметру вокруг основной трубы 102 с интервалами 90° так, что созданы четыре компонента 122 регулирования расхода. Хотя описано и показано конкретное устройство компонентов 122 регулирования расхода, специалисту в данной области техники понятно, что другое число и другое устройство компонентов 122 регулирования расхода можно использовать. Например, как большее, так и меньшее число распределенных по периметру через равные или неравные интервалы компонентов регулирования расхода можно использовать. Кроме того, или альтернативно, компоненты 122 регулирования расхода могут продольно распределяться вдоль основной трубы 102.

В показанном варианте осуществления каждый компонент 122 регулирования расхода образован из внутреннего регулирующего расход элемента 124, наружного регулирующего расход элемента 126 и элемента 128 сопла, который установлен в центре каждого компонента 122 регулирования расхода и выставлен по оси одного из проемов 108. Хотя компонент регулирования расхода из трех частей показан и описан, специалист в данной области техники должен учитывать, что компонент регулирования расхода настоящего изобретения может быть образован из различного числа элементов, как больше, так и меньше трех, а также может иметь конструктивное исполнение с одним элементом.

Как рассмотрено более подробно ниже, компоненты 122 регулирования могут функционировать, регулируя поток текучей среды, проходящий через них в любом из направлении. Например, во время фазы эксплуатации скважины, текучая среда проходит из пласта в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб через систему 100 регулирования расхода текучей среды. Добываемая текучая среда после фильтрования фильтрующим материалом 112, если присутствует, проходит в кольцевое пространство 116. Текучая среда затем перемещается в кольцевую зону 130 между основной трубой 102 и регулирующим расход кожухом 118 перед входом в секцию регулирования расхода как дополнительно описано ниже. Текучая среда затем входит в один или несколько впусков компонентов 122 регулирования расхода, где необходимое сопротивление потоку создается для потока текучей среды с получением необходимого перепада давления. После этого, текучая среда выпускается через сопло 128 и проем 108 во внутренний путь 132 потока основной трубы 102 для подачи на поверхность.

Во время фазы обработки приствольной зоны скважины, состав для обработки приствольной зоны может перекачиваться в забойную зону с поверхности по внутреннему пути 132 потока основной трубы 102. Состав для обработки приствольной зоны затем входит в компоненты 122 регулирования расхода через проемы 108 через сопла 128, где необходимое сопротивление создается для потока текучей среды с достижением необходимого перепада давления. Текучая среда затем перемещается в кольцевую зону 130 между основной трубой 102 и регулирующим расход кожухом 118 перед входом в кольцевое пространство 116 и проходом через фильтрующий материал 112 для нагнетания в окружающий пласт.

На Фиг.3 показана секция регулирования расхода системы 100 регулирования расхода текучей среды. В показанной секции опорная компоновка 120 надежно соединена с основной трубой 102. Опорная компоновка 120 функционально выполнена для размещения и несения четырех компонентов 122 регулирования расхода. Показанные компоненты 122 регулирования расхода каждый состоит из внутреннего элемента 124 регулирования расхода, наружного элемента 126 регулирования расхода и элемента 128 сопла (см. Фиг.2B). Опорная компоновка 120 устанавливается около основной трубы 102, так что элементы сопла должны по периферии и продольно располагаться на одной линии с проемами 108 (см. Фиг.2B) основной трубы 102. Опорная компоновка 120 включает в себя множество каналов для направления потока текучей среды между компонентами 122 регулирования расхода и кольцевой зоной 130. Конкретно, опорная компоновка 120 включает в себя множество продольных каналов 134 и множество периферических каналов 136. Вместе продольные каналы 134 и периферические каналы 136 создают путь для потока текучей среды между проемами 138 компонентов 122 регулирования расхода и кольцевой зоной 130.

На Фиг.4 показана секция регулирования расхода системы 100 регулирования расхода текучей среды во время фазы эксплуатации скважины. В показанном примере поток добычи показан стрелками 140, входящими в проемы 138 компонентов 122 регулирования расхода из кольцевой зоны 130 через продольные каналы 134 и периферические каналы 136. В сценарии добычи компоненты 122 регулирования расхода имеют пару впусков 142, вихревую камеру 144 и выпуск 146. Каждый из впусков 142 направляет текучую среду в вихревую камеру 144 первоначально в тангенциальном направлении. Текучие среды, входящие в вихревую камеру 144 первоначально тангенциально, должны проходить по спирали вокруг вихревой камеры 144, как указано стрелками 148, перед последующим проходом через выпуск 146. Текучая среда, проходящая по спирали вокруг вихревой камеры 144, должна страдать от потерь на трение. Дополнительно, тангенциальная составляющая скорости создает центробежную силу, замедляющую радиальный поток. Следовательно, добываемые текучие среды, проходящие через компоненты 122 регулирования расхода, которые входят в вихревую камеру 144 первоначально тангенциально, встречают значительное сопротивление. Данное сопротивление реализуется в виде обратного давления на идущий вверх поток добываемых текучих сред, что дает в результате уменьшение дебита. Данный тип регулирования притока является предпочтительным для получения сбалансированной эксплуатации различных интервалов добычи, как лучше всего показано на Фиг.1, что, например, противодействует эффектам, создаваемым в стволе в протяженном горизонтальном участке заканчивания, дает сбалансированный приток в скважинах с большим отклонением и обработанных гидроразрывом пласта и уменьшает приток воды/газа, при этом увеличивается суммарное время эксплуатации скважины.

Хотя показано и описано конкретное конструктивное исполнение впусков 142, вихревой камеры 144 и выпуска 146, специалист в данной области техники должен понимать, что конструктивное исполнение элементов сопротивления потоку текучей среды в компонентах 122 регулирования расхода должно определяться на основе таких факторов, как необходимый расход, необходимый перепад давления, тип и состав добываемых текучих сред и т.п. Например, когда элементом сопротивления потоку текучей среды в компоненте регулирования расхода является вихревая камера, относительный размер, число и угол подхода к впускам можно менять для направления текучих сред в вихревой камере для увеличения или уменьшения воздействий спирали, при этом увеличения или уменьшения сопротивления потоку и создания необходимого рисунка потока в вихревой камере. Кроме того, вихревая камера может включать в себя направляющие поток устройства, такие как канавки, гребни, волны или другие формы поверхности, для направления потока текучей среды в камеру или для создания изменения или дополнительного сопротивления потоку. Специалист в данной области техники должен заметить, что хотя вихревые камеры могут являться цилиндрическими, как показано, компоненты регулирования расхода настоящего изобретения могут иметь вихревые камеры альтернативных форм, включающие в себя, без ограничения этим, прямоугольную, овальную, сферическую, сфероидальную и т.п.

На Фиг.5 секция регулирования расхода системы 100 регулирования расхода текучей среды показана во время фазы обработки приствольной зоны скважины. В показанном примере поток текучей среды обработки показан стрелками 150, выходящими из проемов 138 компонентов 122 регулирования расхода и входящими в кольцевую зону 130 через продольные каналы 134 и периферические каналы 136. В сценарии нагнетания компоненты 122 регулирования расхода имеют пару выпусков 142, вихревую камеру 144 и впуск 146. Текучие среды нагнетания, входящие в вихревую камеру 144 из впуска 146 первоначально перемещаются в радиальном направлении в вихревой камере 144, как указано стрелками 152, перед проходом через выпуски 142 с небольшим движением по спирали в вихревой камере 144 и без существенных потерь от трения и действия центробежных сил. Следовательно, текучие среды нагнетания, проходящие через компоненты 122 регулирования расхода, которые входят в вихревую камеру 144, первоначально сталкиваются с небольшим радиальным сопротивлением и проходят через нее относительно беспрепятственно, что обеспечивает значительно более высокий расход со значительно уменьшенным перепадом давления, чем в сценарии эксплуатации, описанном выше. Данный тип регулирования выпуска является предпочтительным во время, например, кислотной обработки приствольной зоны для интенсификации притока что требует высокой скорости нагнетания состава для обработки приствольной зоны при давлении обработки вблизи, но ниже давления гидроразрыва пласта.

Как показано на Фиг.4 и 5, использование компонентов 122 регулирования расхода в секции регулирования расхода системы 100 регулирования расхода текучей среды обеспечивает как регулирование расхода текучей среды при эксплуатации, так и регулирование расхода текучей среды при нагнетании. В показанных примерах компоненты 122 регулирования расхода создают большее сопротивление потоку во время фазы эксплуатации скважины по сравнению с фазой обработки приствольной зоны скважины. В отличие от сложных и дорогих известных систем, требующих одного комплекта компонентов регулирования расхода для эксплуатации и другого комплекта компонентов регулирования расхода для нагнетания вместе с соответствующими обратными клапанами для предотвращения реверса потока, настоящее изобретение дает возможность получения режимов с необходимым расходом и давлением как для направления эксплуатации, так и для направления нагнетания с использованием одного комплекта компонентов регулирования расхода, функционирующего с двумя направлениями потока с сопротивлением потоку, зависящим от направления. Таким способом использование компонентов регулирования расхода настоящего изобретения в системах регулирования расхода текучей среды, включающих в себя фильтры регулирования расхода, обеспечивает улучшенное регулирование расхода в двух направлениях.

Хотя данное изобретение описано для показанных вариантов осуществления, данное описание не является ограничительным. Различные модификации и комбинации иллюстративных вариантов осуществления, а также другие варианты осуществления изобретения должны быть ясны специалисту в данной области техники из описания. Прилагаемая формула изобретения охватывает любые такие модификации или варианты осуществления.

1. Система внутрискважинного регулирования расхода текучей среды, содержащая:
компонент регулирования расхода, имеющий зависящее от направления сопротивление потоку, так что поток добываемой текучей среды, проходящий через компонент регулирования расхода в первом направлении, испытывает первый перепад давления, и поток нагнетаемой текучей среды, проходящий через компонент регулирования расхода во втором направлении, испытывает второй перепад давления, причем первый перепад давления отличается от второго перепада давления; при этом компонент регулирования расхода содержит также вихревую камеру, выполненную с возможностью перемещения потока добываемой текучей среды первоначально в тангенциальном направлении и перемещения потока нагнетаемой текучей среды первоначально в радиальном направлении.

2. Система регулирования расхода по п. 1, в которой компонент регулирования расхода дополнительно содержит наружный элемент регулирования расхода, внутренний элемент регулирования расхода и элемент сопла.

3. Система регулирования расхода по п. 1, в которой первый перепад давления больше второго перепада давления.

4. Фильтр регулирования расхода, содержащий:
основную трубу с внутренним проходом, секцию неперфорированной трубы и перфорированную секцию;
фильтрующий материал, установленный вокруг секции неперфорированной трубы основной трубы;
кожух, установленный вокруг основной трубы, образующий путь потока текучей среды между фильтрующим материалом и внутренним проходом; и, по меньшей мере, один компонент регулирования расхода, установленный в пути потока текучей среды,
при этом, по меньшей мере, один компонент регулирования расхода имеет зависящее от направления сопротивление потоку, так что поток добываемой текучей среды в пути потока текучей среды, проходящем от фильтрующего материала к внутреннему проходу, испытывает первый перепад давления, и поток нагнетаемой текучей среды в пути потока текучей среды, проходящем от внутреннего прохода к фильтрующему материалу, испытывает второй перепад давления, причем первый перепад давления отличается от второго перепада давления; при этом, по меньшей мере, один компонент регулирования расхода содержит также вихревую камеру, выполненную с возможностью перемещения потока добываемой текучей среды первоначально в тангенциальном направлении и перемещения потока нагнетаемой текучей среды первоначально в радиальном направлении.

5. Фильтр регулирования расхода по п. 4, в котором, по меньшей мере, один компонент регулирования расхода дополнительно содержит множество компонентов регулирования расхода, установленных в пути потока текучей среды.

6. Фильтр регулирования расхода по п. 5, в котором компоненты регулирования расхода распределены по периметру вокруг основной трубы.

7. Фильтр регулирования расхода по п. 4, в котором, по меньшей мере, один компонент регулирования расхода дополнительно содержит наружный элемент регулирования расхода, внутренний элемент регулирования расхода и элемент сопла.

8. Фильтр регулирования расхода по п. 4, в котором первый перепад давления больше второго перепада давления.

9. Фильтр регулирования расхода, содержащий:
основную трубу с внутренним проходом, секцию неперфорированной трубы и перфорированную секцию;
фильтрующий материал, установленный вокруг секции неперфорированной трубы основной трубы;
кожух, установленный вокруг основной трубы, образующий путь потока текучей среды между фильтрующим материалом и внутренним проходом; и
секцию регулирования расхода, установленную вокруг перфорированной секции основной трубы, причем секция регулирования расхода включает в себя множество компонентов регулирования расхода с зависящим от направления сопротивлением потоку, так что поток добываемой текучей среды, проходящий от фильтрующего материала к внутреннему проходу, испытывает первый перепад давления, и поток нагнетаемой текучей среды, проходящий от внутреннего прохода к фильтрующему материалу, испытывает второй перепад давления, причем первый перепад давления отличается от второго перепада давления; при этом каждый из компонентов регулирования расхода содержит также вихревую камеру, выполненную с возможностью перемещения потока добываемой текучей среды первоначально в тангенциальном направлении и перемещения потока нагнетаемой текучей среды первоначально в радиальном направлении.

10. Фильтр регулирования расхода по п. 9, в котором компоненты регулирования расхода распределены по периметру вокруг основной трубы.

11. Фильтр регулирования расхода по п. 9, в котором каждый из компонентов регулирования расхода дополнительно содержит наружный элемент регулирования расхода, внутренний элемент регулирования расхода и элемент сопла.

12. Способ регулирования расхода текучей среды в забойной зоне скважины, в котором:
устанавливают систему регулирования расхода текучей среды, имеющую компонент регулирования расхода с зависящим от направления сопротивлением потоку, при этом компонент регулирования расхода содержит также вихревую камеру на проектном месте в забойной зоне скважины;
осуществляют закачку состава для обработки приствольной зоны с поверхности в пласт через компонент регулирования расхода в первом направлении так, что состав для обработки приствольной зоны испытывает первый перепад давления; при этом состав для обработки приствольной зоны закачивают в вихревую камеру так, что состав для обработки приствольной зоны, входящий в вихревую камеру, перемещается первоначально в радиальном направлении; и
обеспечивают выдачу пластовой текучей среды на поверхность через компонент регулирования расхода во втором направлении так, что пластовая текучая среда испытывает второй перепад давления; при этом осуществляют подачу пластовой текучей среды в вихревую камеру, так что пластовая текучая среда, входящая в вихревую камеру, перемещается первоначально в тангенциальном направлении; и
при этом первый перепад давления отличается от второго перепада давления.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к впускному устройству (1) для регулирования потока текучей среды между коллектором (2) углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине.

Устройство относится к горному делу и может быть применено для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины. Устройство содержит корпус, внутри которого размещен регулирующий элемент, выполненный в виде подпружиненного затвора, установленного между седлами.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и, в частности, к области разработки нефтяной залежи в трещиноватых коллекторах с водонефтяными зонами. Технический результат - повышение нефтеотдачи за счет снижения обводненности добывающих скважин.

Изобретение относится к добыче нефти и может быть применено для вытеснения нефти из нефтеносных пластов к добывающим скважинам. Программно-управляемая нагнетательная скважина содержит обсадную трубу, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), пакеры, устьевую запорно-перепускную арматуру, силовой насос с частотно-регулируемым электроприводом, газожидкостный эжектор-смеситель, емкость с поверхностно-активным веществом (ПАВ), дожимной насос и гидрозатвор, сообщающиеся трубопроводами, станцию управления, силовые кабеля, питающие насосы, и регулировочные клапаны, выполненные единым блоком телемеханической системы (ТМС) с возможностью программно-управляемого поддержания пластовых давлений с помощью управляющего контроллера с программным обеспечением и учета расхода рабочего агента посредством датчиков телеметрии и расходомера, размещенных в полостях гильз, параллельно расположенных в корпусе блока ТМС и связанных с контрольно-измерительными приборами на станции управления.

Группа изобретений относится к системам заканчивания ствола и способам обработки нескольких зон горизонтальной скважины. Технический результат заключается в увеличении производительности при перемещении и определении местоположения колонны низа бурильной колонны в обозначенной зоне горизонтальной скважины.

Группа изобретений относится к системам управления для погружных насосных систем. Погружная насосная система содержит погружной насосный агрегат, имеющий одну или более ступеней рабочих колес, и погружной двигательный агрегат, который приводит в действие насосный агрегат.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для регулирования потока в скважине. Система включает в себя камеру потока, через которую проходит состав текучей среды, и запорное устройство, которое смещается к закрытому положению, в котором запорное устройство предотвращает проход потока через камеру.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для регулирования потока текучей среды. Система содержит камеру, выполненную с возможностью придания вращательного движения протекающей через нее текучей среде, впуск для текучей среды, соединенный с камерой, канал, образованный в нижней внутренней поверхности и проходящий через боковую стенку камеры, и выпуск для текучей среды, соединенный с камерой в месте указанного канала.

Изобретение относится к оборудованию, используемому в подземных скважинах. Способ установки узла соединения ствола скважины в скважине включает этапы, на которых вставляют первую трубную колонну в отклонитель.

Группа изобретений относится к устройствам для выборочного управления потоком флюида от места его образования в углеводородсодержащем подземном пласте до эксплуатационной колонны в стволе скважины и, в частности, к устройствам управления потоком флюида на основании некоторых характеристик потока флюида с применения системы управления направлением потока и канальной системы сопротивления, служащей для создания переменного сопротивления для потока флюида.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и, в частности, к устройствам для обработки призабойной зоны скважины мгновенными импульсами давления.

Группа изобретений относится к клапанам, используемым при бурении скважин, к компоновкам низа бурильной колонны и к способам избирательного приведения в действие забойного двигателя.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для управления работой скважинного клапана. Способ включает установку трубной колонны в стволе скважины, затем установку электрического привода в проточном канале, проходящем через трубную колонну по ее длине, и управление работой запирающего устройства клапана с помощью электрического питания, подаваемого к электрическому приводу через, по меньшей мере, одно электрическое соединение между электрическим приводом и указанным клапаном.

Группа избретений относится к скважинным шаровым клапанам и, более конкретно, к их седловым устройствам и проведению соответствующих скважинных операций с их использованием.

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано для очистки и освоения пласта при повышении проницаемости призабойной зоны пласта.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для выравнивания давления при использовании скважинного прибора в скважине. Устройство для выравнивания давления включает множество отдельных продольных отверстий, образующих непрерывный проточный канал, меняющий направление между указанными отверстиями.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации высокодебитных нефтяных скважин. Технический результат заключается в повышении производительности насоса.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Технический результат - повышение надежности работы устройства в горизонтальной скважине и эффективности очистки добываемого продукта, увеличение межремонтного периода работы устройства, а также снижение его металлоемкости.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в предохранительном клапане в насосно-компрессорной трубе. Скважинный инструмент включает канал потока, проходящий продольно через скважинный инструмент, внутреннюю камеру, содержащую диэлектрическую текучую среду, и путь потока, который создает гидравлическую связь между внутренней камерой и каналом потока и который включает, по меньшей мере, два изменения направления в направлении потока.

Группа изобретений относится к оборудованию для эксплуатации подземной скважины и, в частности, к системе переменной сопротивляемости потоку. В скважине по добыче углеводородов имеется необходимость регулирования потока текучих смесей из геологического пласта в скважину.

Изобретение относится к способам обработки призабойной зоны пластов скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - интенсификация добычи нефти путем повышения или восстановления гидропроводности призабойной зоны пласта. По способу осуществляют спуск на обрабатываемый интервал скважины компоновки оборудования на трубах с пакерными и клапанными устройствами и струйным насосом. Изолируют обрабатываемый интервал скважины. Осуществляют волновую обработку призабойной зоны пласта фильтрационными волнами давления путем создания многоцикловой репрессии и депрессии на пласт регулируемой амплитуды и периода. Закачивают в пласт химреагенты, предназначенные для обработки призабойной зоны пласта, путем закачки расчетного объема в трубы, доводки его до забоя скважины и продавки в пласт технологической жидкостью. Ожидание реагирования химреагентов. Откачивают продукты реакции из пласта путем создания депрессии и вызова притока из пласта. Осуществляют контроль и регистрацию приемистости, притока и давления в процессе обработки с определением фильтрационных параметров призабойной зоны пласта. Волновую обработку осуществляют созданием в призабойной зоне пласта волн давления одновременно и как минимум в трех частотных диапазонах. В субинфранизкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны первого порядка периодом от 1 до 2 час. В инфранизкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны второго порядка периодом от 0,01 до 0,1 час. В низкочастотном диапазоне создают фильтрационные волны третьего порядка периодом от 0,0001 до 0,001 час. Волны первого и второго порядка образуют путем создания многоцикловой репрессии и депрессии на пласт в обрабатываемом интервале ствола скважины с ограничением давления не более допустимого для цементного кольца и обсадной колонны. Волны третьего и далее порядков образуют путем обеспечения импульсной формы давления при создании многоцикловой депрессии и репрессии с крутизной фронтов не менее 0,1 МПа/с. Закачку в пласт химреагентов и откачку продуктов реакции производят при соответствующих полупериодах волн первого порядка. Обработку волнами второго и последующих порядков осуществляют, как минимум, в процессе технологического ожидания реагирования химреагентов после закачки химреагентов в пласт. Для создания депрессии и репрессии на пласт используют циркуляционный клапан многоциклового действия со струйным насосом вставного типа с подачей рабочего давления в колонну труб. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх