Затрубный барьер с устройством детектирования разжимания



Затрубный барьер с устройством детектирования разжимания
Затрубный барьер с устройством детектирования разжимания
Затрубный барьер с устройством детектирования разжимания
Затрубный барьер с устройством детектирования разжимания
Затрубный барьер с устройством детектирования разжимания
Затрубный барьер с устройством детектирования разжимания

 


Владельцы патента RU 2606474:

ВЕЛЛТЕК А/С (DK)

Группа изобретений относится к затрубным барьерам, скважинной системе, содержащей множество затрубных барьеров, способу разжимания затрубного барьера. Техническим результатом является повышение надежности работы затрубного барьера путем создания регулируемого давления в разжимной муфте. Затрубный барьер выполнен с возможностью разжимания в затрубном пространстве между скважинной трубной конструкцией и внутренней стенкой ствола скважины и содержит: трубную часть для установки в качестве части скважинной трубной конструкции, причем упомянутая трубная часть имеет продольную ось, разжимную муфту, окружающую трубную часть и имеющую наружную поверхность, причем каждый конец разжимной муфты прикреплен к трубной части посредством соединительной части, при этом одна из соединительных частей представляет собой скользящую соединительную часть, выполненную с возможностью скольжения относительно трубной части, когда разжимная муфта разжата, полость затрубного барьера между трубной частью и разжимной муфтой, отверстие в трубной части для подачи текучей среды в полость затрубного барьера для разжимания муфты и активируемый запорный клапан, имеющий открытое и закрытое положения и расположенный в данном отверстии, причем затрубный барьер дополнительно содержит устройство детектирования для детектирования ситуации, когда разжимная муфта разжата в положение контакта, при этом устройство детектирования выполнено с возможностью подачи сигнала для активации запорного клапана для перевода запорного клапана из открытого положения в закрытое положение при детектировании нахождения разжимной муфты в положении контакта. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к затрубному барьеру, который выполнен с возможностью разжимания в затрубном пространстве между скважинной трубной конструкцией и внутренней стенкой ствола скважины. Кроме того изобретение относится к скважинной системе, содержащей множество затрубных барьеров согласно изобретению, а также к способу разжимания затрубного барьера.

Уровень техники

В стволах скважин затрубные барьеры используются для различных целей, например, для создания барьера для потока между внутренней трубной конструкцией и внутренней стенкой ствола скважины. Затрубные барьеры устанавливаются в качестве части скважинной трубной конструкции. Затрубный барьер имеет внутреннюю стенку, окруженную кольцевой разжимной муфтой. Разжимная муфта обычно изготавливается из металлического материала, однако она может также изготавливаться из эластомерного материала. Муфта прикрепляется на своих концах к внутренней стенке затрубного барьера.

Для уплотнения зоны между скважинной трубной конструкцией и стволом скважины используется второй затрубный барьер. Первый затрубный барьер разжимается на одной стороне уплотняемой зоны, а второй затрубный барьер разжимается на другой стороне этой же зоны. Таким образом уплотняется вся зона.

Диапазон давления скважины регулируется давлением разрыва трубного и скважинного оборудования скважины и т.д., которое используется внутри скважинной конструкции. В некоторых случаях разжимная муфта затрубного барьера разжимается путем увеличения давления внутри трубной конструкции скважины, что является наиболее экономически эффективным способом разжимания муфты.

При разжимании разжимной муфты затрубного барьера путем создания избыточного давления в трубной конструкции изнутри одновременно разжимаются несколько затрубных барьеров. Усилие, т.е. давление, требуемое для разжимания затрубных барьеров, зависит от многих переменных, например, от размера ствола скважины относительно размера внутренней трубной конструкции, от прочности разжимной муфты, и т.д. Поскольку размер ствола скважины может изменяться вдоль длины скважины, расстояние между внутренней трубной конструкцией и внутренней стенкой ствола скважины не является постоянным в скважине. Соответственно, для различных затрубных барьеров требуются различные значения давления для разжимания в положение контакта. Однако если затрубный барьер после его разжимания в положение контакта находится под воздействием возрастающего давления в скважине, то результатом может стать нежелательное повреждение окружающей формации или другие отрицательные эффекты. Результатом нежелательного увеличения давления в разжимной муфте может стать слишком высокое давление между разжимной муфтой и внутренней стенкой ствола скважины, в результате чего окружающая формация может треснуть, что может уменьшить уплотняющий эффект затрубного барьера. Кроме того, разжимная муфта может треснуть или разрушиться из-за повышенного давления, что может ухудшить уплотняющий эффект затрубного барьера.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения заключается в полном или частичном устранении вышеупомянутых недостатков, а также недостатков уровня техники. Более конкретно, задача изобретения заключается в создании усовершенствованного затрубного барьера, в котором давление внутри разжимной муфты и/или контактное давление между разжимной муфтой и внутренней стенкой ствола скважины являются регулируемыми.

Вышеупомянутые задачи, вместе со многими другими задачами, преимуществами и признаками, которые будут понятны из приведенного ниже описания, достигаются посредством решения согласно изобретению, а именно, посредством затрубного барьера, который выполнен с возможностью разжимания в затрубном пространстве между скважинной трубной конструкцией и внутренней стенкой ствола скважины и который содержит:

- трубную часть для установки в качестве части скважинной трубной конструкции, причем упомянутая трубная часть имеет продольную ось,

- разжимную муфту, окружающую трубную часть и имеющую наружную поверхность, причем каждый конец разжимной муфты прикреплен к трубной части посредством соединительной части, при этом одна из соединительных частей представляет собой скользящую соединительную часть, выполненную с возможностью скольжения относительно трубной части, когда разжимная муфта разжата,

- полость затрубного барьера между трубной частью и разжимной муфтой,

- отверстие в трубной части для подачи текучей среды в полость затрубного барьера для разжимания муфты и

- активируемый запорный клапан, имеющий открытое и закрытое положения и расположенный в данном отверстии,

причем затрубный барьер дополнительно содержит устройство детектирования для детектирования ситуации, когда разжимная муфта разжата с контактом со стволом скважины, а контактное усилие находится в заданном диапазоне, при этом устройство детектирования выполнено с возможностью подачи сигнала для активации запорного клапана для перевода запорного клапана из открытого положения в закрытое положение при детектировании нахождения разжимной муфты в положении контакта.

В одном варианте осуществления изобретения в качестве запорного клапана может служить активируемый запорный клапан.

Путем детектирования того, что разжимная муфта разжата в положение контакта, представляющее собой положение, в котором разжимная муфта разжата с контактом со стволом скважины, а контактное усилие находится в заданном диапазоне, запорный клапан может быть активирован для регулирования давления внутри разжимной муфты. Таким образом, можно предотвратить одинаковое разжимание всех затрубных барьеров, при этом может быть существенно уменьшен риск повреждения формации напротив затрубного барьера, который не разжат настолько же, насколько разжат другой затрубный барьер.

Таким образом, посредством данного изобретения создан улучшенный затрубный барьер, в котором давление внутри разжимной муфты является регулируемым и/или в котором является регулируемым контактное давление между разжимной муфтой и внутренней стенкой ствола скважины. Кроме того, во время разжимания может записываться информация, при этом она может быть доступной на поверхности. Посредством этого обеспечивается возможность автономной работы затрубного барьера.

Затрубный барьер может также содержать устройства для подтверждения достижения уплотнения между разжимной муфтой и стволом скважины, как описано ниже, чем также обеспечивается возможность записи данных, а также их доступность на поверхности для интерпретации.

В одном варианте осуществления изобретения устройство детектирования может содержать датчик перемещения для детектирования перемещения скользящей соединительной части, причем устройство детектирования может быть выполнено с возможностью подачи сигнала для активации запорного клапана для перевода запорного клапана из открытого положения в закрытое положение, когда датчик перемещения детектирует остановку скользящей соединительной части.

Путем детектирования того, что скользящая соединительная часть сначала перемещается, а затем останавливается, и, таким образом, путем детектирования того, что происходит разжимание материала разжимной муфты можно определить, разжата ли разжимная муфта в положение контакта для закрытия запорного клапана для регулирования давления внутри разжимной муфты.

В другом варианте осуществления изобретения датчик перемещения может содержать линейный потенциометр для детектирования изменения положения скользящей соединительной части.

Кроме того, в качестве линейного потенциометра может служить линейный мембранный потенциометр.

В еще одном варианте осуществления изобретения устройство детектирования может содержать датчик разжимания для детектирования разжимания материала разжимной муфты, причем устройство детектирования может быть выполнено с возможностью подачи сигнала для активации запорного клапана для перевода запорного клапана из открытого положения в закрытое положение, когда датчик разжимания детектирует прекращение разжимания материала разжимной муфты.

Кроме того, датчик разжимания может содержать тензометр для детектирования разжимания материала разжимной муфты.

Кроме того, датчик может представлять собой акселерометр или инфракрасный датчик для детектирования перемещения текучей среды между наружной поверхностью разжимной муфты и формацией. Целью этого является подтвердить, что затрубный барьер создал уплотнение по отношению к стенке буровой скважины.

Упомянутые датчики могут быть расположены на наружной поверхности разжимной муфты.

В одном варианте осуществления изобретения активируемый запорный клапан может представлять собой электромагнитный клапан, выполненный с возможностью блокирования потока текучей среды в полость затрубного барьера при прекращении электропитания соленоидного клапана.

В другом варианте осуществления изобретения устройство детектирования может содержать датчик контактного давления, расположенный на внешней поверхности разжимной муфты, причем датчик давления выполнен с возможностью измерения контактного усилия между наружной поверхностью разжимной муфты и внутренней стенкой ствола скважины.

Упомянутое устройство детектирования может содержать датчик давления текучей среды для измерения давления текучей среды внутри полости затрубного барьера.

Устройство детектирования может дополнительно содержать датчик расстояния для измерения изменения максимального внутреннего диаметра разжимной муфты.

Кроме того, запорный клапан может активироваться, когда контактное давление между внешней поверхностью разжимной муфты и внутренней стенкой ствола скважины находится в пределах заданного диапазона, например, от 1000 psi (1000 фунтов на квадратный дюйм или 69 бар) до 2000 psi (138 бар).

Кроме того, устройство детектирования может содержать таймер для закрывания запорного клапана после истечения заданного промежутка времени после детектирования нахождения разжимной муфты в положении контакта.

Упомянутый запорный клапан может активироваться, когда контактное давление между внешней поверхностью разжимной муфты и внутренней стенкой ствола буровой скважины находится в диапазоне от 1000 psi (69 бар) до 2000 psi (138 бар).

Кроме того, в качестве датчика перемещения может быть использован магнитный датчик, акселерометр, инфракрасный датчик, датчик переменного магнитного сопротивления или индукционный магнитный датчик для детектирования перемещения скользящей соединительной части.

Упомянутый магнитный датчик или индуктивный магнитный датчик может реагировать на множество магнитов, встроенных на наружную поверхность трубной части.

Кроме того, датчик перемещения может содержать следящее колесо, приводимое в действие на наружной поверхности трубной части, детектируя, таким образом, перемещение скользящей соединительной части.

Кроме того, разжимная муфта может быть изготовлена из металла.

Изобретение также относится к скважинной системе, содержащей множество затрубных барьеров согласно изобретению.

Наконец, изобретение относится к способу разжимания затрубного барьера согласно изобретению, который включает следующие этапы:

- размещают затрубный барьер в скважине в качестве части скважинной трубной конструкции,

- создают избыточное давление в трубной конструкции изнутри для разжимания разжимной муфты затрубного барьера и

- обеспечивают детектирование ситуации, когда разжимная муфта разжата в положение контакта.

В одном варианте осуществления изобретения может детектироваться перемещение скользящей соединительной части для определения ситуации, когда разжимная муфта разжата в контактное положение.

В другом варианте осуществления изобретения может детектироваться разжимание материала разжимной муфты для определения ситуации, когда разжимная муфта разжата в положение контакта.

В еще одном варианте осуществления изобретения может детектироваться изменение внутреннего диаметра разжимной муфты для определения ситуации, когда разжимная муфта разжата в положение контакта.

Кроме того, описанный выше способ может включать этап активации запорного клапана для блокировки потока текучей среды в полость затрубного барьера, когда разжимная муфта разжата в контактное положение.

В упомянутом способе может измеряться контактное давление между внешней поверхностью разжимной муфты и внутренней стенкой ствола буровой скважины для детектирования состояния, когда разжимная муфта разжата в положение контакта.

Кроме того, запорный клапан может активироваться, когда контактное давление между внешней поверхностью разжимной муфты и внутренней стенкой ствола скважины находится в диапазоне от 1000 psi (69 бар) до 2000 psi (138 бар).

Краткое описание чертежей

Изобретение и многие его преимущества описаны более подробно ниже со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых для иллюстрации показаны некоторые не ограничивающие варианты осуществления изобретения и на которых

на фиг. 1 показан затрубный барьер в разжатом состоянии, являющийся частью скважинной трубной конструкции,

на фиг. 2 показан затрубный барьер, изображенный на фиг. 1, в неразжатом состоянии,

на фиг. 3a - фиг. 3d показаны различные затрубные барьеры, содержащие устройство детектирования для детектирования ситуации, когда разжимная муфта разжата в положение контакта, и

на фиг. 4 показана скважинная система, содержащая множество затрубных барьеров.

Все чертежи являются схематичными, при этом они выполнены не обязательно в масштабе, причем на них показаны только те части, которые необходимы для объяснения изобретения, при этом другие части опущены или просто предполагаются.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан затрубный барьер 1, который разжат в затрубном пространстве 2 между скважинной трубной конструкцией 3 и внутренней стенкой 4 ствола 5 скважины. Затрубный барьер 1 содержит трубную часть 6, которая установлена в качестве части скважинной трубной конструкции 3 посредством резьбового соединения 19. Затрубный барьер 1 содержит разжимную муфту 7, которая окружает трубную часть 6 и имеет наружную поверхность 8, примыкающую к внутренней стенке 4 ствола 5 скважины при разжатом состоянии затрубного барьера 1. Каждый конец 9 и 10 разжимной муфты 7 прикреплен к трубной части 6 посредством соединительной части 12. Разжимная муфта 7 окружает трубную часть 6, образуя полость 13 затрубного барьера. В трубной части 6 расположено отверстие 11, через которое текучая среда подается в полость 13 для разжимания муфты 7. При разжимании разжимной муфты 7 в скважинной трубной конструкции 3 создается избыточное давление посредством текучей среды из верхней части скважины, при этом данная текучая среда под давлением нагнетается в полость для разжимания разжимной муфты 7.

Одна или обе соединительные части 12 могут скользить по отношению к трубной части 6, при этом другая часть может неподвижно соединяться с трубной частью 6. Скользящая соединительная часть 12 содержит уплотняющие элементы 60. Затрубные барьеры 1 также могут быть расположены для обеспечения уплотнения между двумя трубными конструкциями 3, например, между промежуточной обсадной колонной 18 и эксплуатационной обсадной колонной 31 вместо пакера 40 другого типа.

Затрубный барьер 1 дополнительно содержит запорный клапан 14, расположенный в отверстии 11. Запорный клапан имеет открытое и закрытое положения. В открытом положении текучая среда подается в полость 13, при этом в закрытом положении текущая среда больше не может проходить через запорный клапан 14 в полость 13. Благодаря наличию запорного клапана 14 отверстие 11 трубной части 6 затрубного барьера 1 может быть закрыто, когда разжимная муфта 7 разжата в положение контакта, как показано на фиг. 1.

На фиг. 2 показан затрубный барьер 1 до его разжимания. Для разжимания одного или нескольких затрубных барьеров в трубной конструкции 3 создается избыточное давление посредством текучей среды. Как показано на фиг. 3a - фиг. 3d, для обеспечения возможности детектирования ситуации, когда разжимная муфта 7 разжата в положение контакта, как показано на фиг. 1, затрубный барьер 1 содержит устройство 20 детектирования, отслеживающее процесс разжимания. Устройство 20 детектирования выполнено с возможностью активации запорного клапана 14 для переключения запорного клапана 14 из открытого положения в закрытое положение при детектирования ситуации, когда разжимная муфта 7 разжата в положение контакта.

Таким образом, устройство 20 детектирования, показанное на фиг. 3a-3d, содержит датчик 21 перемещения для детектирования перемещения скользящей муфты или перемещения разжимной муфты 7. Датчик 21 перемещения детектирует перемещение муфты 7 или скользящей соединительной части 12, что снова инициирует детектирование остановки перемещения и детектирование положения контакта, в котором достигнут контакт между внешней поверхностью 8 разжимной муфты 7 и внутренней стенкой ствола скважины. В положении контакта предотвращается дальнейшее радиальное разжимание разжимной муфты 7 и, таким образом, останавливается перемещение скользящей соединительной части 12 и муфты 7.

В одном варианте осуществления изобретения датчик 20 детектирования содержит датчик 21 перемещения для детектирования перемещения одной соединительной части 12, скользящей по отношению к трубной части 6, или для детектирования перемещения обеих соединительных частей 12, скользящих по отношению к трубной части 6.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3a, в качестве датчика перемещения 21 используется линейный потенциометр 34, измеряющий положение скользящей соединительной части 12 в продольном направлении вдоль трубной части 6. Линейный потенциометр 34 содержит резистивный элемент 22 и очистительное устройство 23, выполненное с возможностью перемещения в продольном направлении резистивного элемента 22. В качестве линейного потенциометра может использоваться линейный мембранный потенциометр типа доступных линейных мембранных потенциометров фирмы Spectra Symbols. Как показано на фиг. 3а, очистительное устройство 23 расположено на одной из соединительных частей 12, выполненной с возможностью скольжения по отношению к трубной части 6. Очистительное устройство 23 примыкает к резистивному элементу 22, при этом путем измерения электрического выходного сигнала, например, напряжения на резистивном элементе 22 можно определить точное положение очистительного устройства 23 на резистивном элементе 22.

Как показано на фиг. 3b, в качестве датчика 21 перемещения может использоваться альтернативно датчик 24 расстояния, измеряющий расстояние между скользящей соединительной частью 12 и заданным положением 33 на трубной части 6. Датчик 24 расстояния может содержать лазер или любое другое средство, известное специалисту, подходящее для измерения расстояния между скользящей соединительной частью 12 и заданным положением 33. Посредством непрерывного измерения расстояния можно определить положение скользящей соединительной части, а также определить, перемещается ли соединительная часть.

Как показано на фиг. 3c, в качестве датчика 21 перемещения может также использоваться датчик переменного магнитного сопротивления, например, индуктивный магнитный датчик 26 для измерения положения скользящей соединительной части 12 в продольном направлении на трубной части 6. Индуктивный магнитный датчик детектирует множество магнитных элементов 25, встроенных на наружной поверхности трубной части. Чтобы детектировать перемещение скользящей соединительной части может быть отслежена частота детектирования магнитного элемента. Альтернативно может быть детектировано число магнитных элементов для определения положения соединительного элемента.

Датчик 21 перемещения может также содержать следящее колесо (не показано), расположенное на скользящей соединительной части и приводимое в действие на наружной поверхности трубной части. Путем детектирования вращения следящего колеса можно определить, перемещается ли скользящая соединительная часть. Число оборотов также может использоваться для определения положения скользящей соединительной части 12.

Датчик 21 перемещения непрерывно детектирует, перемещается ли скользящая соединительная часть и, возможно, также регистрирует положение в продольном направлении, чтобы определить полное смещение скользящей соединительной части 12. Таким образом, датчик 21 перемещения может использоваться для того, чтобы определить, когда остановилось перемещение скользящей соединительной части 12. Выходной сигнал от датчика 21 перемещения используется устройством 20 детектирования, чтобы определить, когда разжимная муфта 7 разжата в положение контакта и когда запорный клапан 14 должен быть активирован для блокирования потока текучей среды в полость 13.

В другом варианте осуществления изобретения устройство 20 детектирования содержит датчик 29 разжимания для детектирования разжимания материала разжимной муфты 7. Датчик 29 разжимания может содержать тензометр 30 или любое другое средство, которые пригодно для измерения разжимания материала, расположенное на внешней поверхности 8 разжимной муфты 7.

В еще одном варианте осуществления изобретения устройство детектирования содержит датчик 21 перемещения и датчик 29 разжимания в соответствии с описанием, приведенным выше.

В вариантах осуществления изобретения устройство детектирования может также содержать различные другие датчики, выполненные с возможностью детектирования ситуации, когда разжимная муфта 7 разжата в положение контакта. Как показано на фиг. 3c, затрубный барьер 1 содержит один или несколько датчиков 27 контактного давления, расположенных на внешней поверхности 8 разжимной муфты 7. Датчики 27 давления измеряют контактное давление между внешней поверхностью 8 разжимной муфты 7 и внутренней стенкой ствола скважины, когда затрубный барьер разжимается в скважине, как показано на фиг. 1. Как показано на фиг. 3d, устройство 20 детектирования может также содержать датчик 28 расстояния, выполненный с возможностью измерения внутреннего диаметра 36 разжатой муфты. Кроме того, как показано на фиг. 3c, для измерения давления внутри полости 13 может быть расположен датчик 35 давления текучей среды.

Устройство 20 детектирования может исходить из одного или из нескольких детектируемых параметров, например, из перемещения скользящей соединительной части, разжимания материала разжимной муфты, внутреннего диаметра 36 разжатой муфты 7 и/или контактного давления или давления внутри разжимной муфты для того, чтобы определить, когда разжимная муфта разжата в положение контакта.

Когда одна или несколько разжимных муфт 7 должны быть разжаты путем создания избыточного давления в трубной конструкции изнутри, устройство 20 детектирования детектирует ситуацию, когда останавливается скользящая соединительная часть, то есть когда достигается положение контакта и/или когда материал разжимной муфты больше не разжимается, когда достигнуто положение контакта. Когда скользящая соединительная часть 12 остановилась и/или когда материал разжимной муфты больше не разжимается, устройство 20 детектирования может определить, что разжимная муфта 7 достаточно разжата, чтобы обеспечить достаточный контакт между внешней поверхностью 8 разжимной муфты 7 и внутренней стенкой ствола скважины и, тем самым, разжата в положение контакта. Устройство 20 детектирования может также детектировать давление в полости 13 и ожидать некоторое увеличение давления до определения того, что разжимная муфта достаточно разжата.

Когда устройство 20 детектирования определяет, что разжимная муфта 7 достаточно разжата, что означает, что достигнуто положение контакта, устройство 20 детектирования вызывает закрывание запорного клапана 14 для предотвращения дальнейшего увеличения давления внутри полости 13, потому, что давление в скважине возрастает для разжимания других затрубных барьеров, что требует более высокого разжимного давления. В одном варианте осуществления изобретения запорный клапан 14 является соленоидным клапаном, который закрывается путем прекращения подачи электропитания, необходимого для удержания клапана открытым. Таким образом, когда разжимная муфта 7 достаточно разжата, подача электропитания на соленоидный клапан прекращается, в результате чего клапан 14 закрывается и полость 13 уплотняется. Если по какой-либо причине требуется, чтобы запорный клапан был снова открыт, например, для выравнивания давления между стволом скважины и полостью 13 внутри разжатой муфты, то это может быть выполнено путем возобновления подачи электропитания на соленоидный клапан. Выравнивание давления может требоваться в связи с операциями нагнетания, интенсификации или раздробления.

Устройство детектирования может дополнительно содержать таймер для закрытия запорного клапана 14 после заданного промежутка времени, следующего после детектирования разжимной муфты 7, находящейся в положении контакта, в котором предотвращается дальнейшее перемещение муфты и скользящей соединительной части. Благодаря таймеру закрытие клапана может происходить с определенной задержкой для обеспечения того, что муфта 7 полностью разжата так, что клапан 14 не закрывается слишком рано.

Устройство 20 детектирования может дополнительно содержать сейсмический датчик или акустический датчик другого типа для детектирования звука в отверстии 11, чтобы детектировать любые изменения звука во время разжимания. Проходящая в полость 13 текучая среда создает определенный звук, причем, когда достигается положения контакта и выполняется промежуточная остановка процесса разжимания перед продолжением и нежелательным разрушением формации, текучая среда больше не проходит в полость 13, вследствие чего звук соответственно уменьшается, что указывает на то, что положение контакта достигнуто.

Изобретение относится, кроме того, к скважинной системе 100, содержащей множество затрубных барьеров 1, как показано на фиг. 4, в соответствии с тем, что описано выше. Скважинная система 100 содержит скважинную трубную конструкцию 3, имеющую клапанную секцию 50, расположенную между двумя затрубными барьерами для подачи углеводородосодержащей текучей среды в трубную конструкцию 3 скважины и наверх через эксплуатационную обсадную колонну 31. Клапанная секция 50 имеет впускные регулирующие клапаны 51 и отверстие разрыва пласта или клапан 52 разрыва пласта. Напротив клапанов в углублении на наружной поверхности скважинной трубной конструкции 3 может быть расположен экран 54. Напротив клапана 14 расположено множество скользящих или поворотных муфт 53 для закрытия клапана в то время, когда в скважинной трубной конструкции 3 создается избыточное давление.

Под положением контакта понимается положение разжатой муфты, в котором достигается контакт между внешней поверхностью 8 разжимной муфты 7 и внутренней стенкой 4 ствола скважины так, что затрубный барьер обеспечивает изоляцию одной части затрубного пространства от другой части затрубного пространства.

Под текучей средой или скважинной текучей средой понимается текучая среда любого вида, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор на нефтяной основе, сырая нефть, вода и т.д. Под газом понимается газ любого состава, присутствующий в скважине, в оборудованной скважине или в необсаженном стволе скважины, при этом под нефтью понимается нефть любого состава, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и т.д. Газ, нефть, и водные текучие среды могут, таким образом, содержать элементы или вещества, отличные соответственно от газа, нефти, и/или воды.

Под обсадной колонной понимается любой тип труб, насосно-компрессорных труб, обсадной трубы, колонны-хвостовика, трубной колонны и т.д., используемый в скважине при добыче нефти или природного газа.

В случае если инструменты являются не погружаемыми по всей длине обсадную колонну, может использоваться скважинный трактор для продвижения инструментов по всей длине в положение в скважине. Скважинный трактор представляет собой приводной инструмент любого типа, выполненный с возможностью продвижения или протягивания инструментов в скважине, например, Well Tractor ®.

Хотя изобретение описано выше в связи с предпочтительными вариантами осуществления изобретения, специалисту в данной области техники очевидно, что можно выполнить некоторые модификации без отхода от сути изобретения, определенной в прилагаемой формуле изобретения.

1. Затрубный барьер (1), который выполнен с возможностью разжимания в затрубном пространстве (2) между скважинной трубной конструкцией (3) и внутренней стенкой (4) ствола (5) скважины и содержит:

- трубную часть (6) для установки в качестве части скважинной трубной конструкции (3), причем упомянутая трубная часть имеет продольную ось,

- разжимную муфту (7), окружающую трубную часть и имеющую наружную поверхность (8), причем каждый конец (9, 10) разжимной муфты прикреплен к трубной части посредством соединительной части (12), при этом одна из соединительных частей представляет собой скользящую соединительную часть, выполненную с возможностью скольжения относительно трубной части, когда разжимная муфта разжата,

- полость (13) затрубного барьера между трубной частью и разжимной муфтой,

- отверстие (11) в трубной части для подачи текучей среды в полость затрубного барьера для разжимания муфты и

- активируемый запорный клапан (14), имеющий открытое и закрытое положения и расположенный в данном отверстии,

причем затрубный барьер дополнительно содержит устройство (20) детектирования для детектирования ситуации, когда разжимная муфта разжата в положение контакта, при этом устройство детектирования выполнено с возможностью подачи сигнала для активации запорного клапана для перевода запорного клапана из открытого положения в закрытое положение при детектировании нахождения разжимной муфты в положении контакта.

2. Затрубный барьер по п. 1, в котором устройство детектирования содержит датчик (21) перемещения для детектирования перемещения скользящей соединительной части, причем устройство детектирования выполнено с возможностью подачи сигнала для активации запорного клапана для перевода запорного клапана из открытого положения в закрытое положение, когда датчик перемещения детектирует остановку скользящей соединительной части.

3. Затрубный барьер по п. 2, в котором датчик перемещения содержит линейный потенциометр (34) для детектирования изменения положения скользящей соединительной части.

4. Затрубный барьер по любому из пп. 1-3, в котором устройство детектирования содержит датчик (29) разжимания для детектирования разжимания материала разжимной муфты, причем устройство детектирования выполнено с возможностью подачи сигнала для активации запорного клапана для перевода запорного клапана из открытого положения в закрытое положение, когда датчик разжимания детектирует прекращение разжимания материала разжимной муфты.

5. Затрубный барьер по п. 4, в котором датчик разжимания содержит тензодатчик (30) для детектирования разжимания материала разжимной муфты.

6. Затрубный барьер по п. 2 или 3, в котором датчик перемещения представляет собой магнитный датчик, акселерометр, инфракрасный датчик, датчик переменного магнитного сопротивления или индуктивный магнитный датчик (26) для детектирования перемещения скользящей соединительной части.

7. Затрубный барьер по любому из пп. 1-3, 5, в котором активируемый запорный клапан представляет собой электромагнитный клапан, выполненный с возможностью блокирования потока текучей среды в полость затрубного барьера при прекращении электропитания соленоидного клапана.

8. Затрубный барьер по любому из пп. 1-3, 5, в котором устройство детектирования содержит датчик (27) контактного давления, расположенный на внешней поверхности разжимной муфты, причем датчик давления выполнен с возможностью измерения контактного усилия между наружной поверхностью разжимной муфты и внутренней стенкой (4) ствола скважины.

9. Затрубный барьер по любому из пп. 1-3, 5, в котором устройство детектирования содержит датчик (35) давления текучей среды для измерения давления текучей среды внутри полости затрубного барьера.

10. Затрубный барьер по любому из пп. 1-3, 5, в котором устройство детектирования дополнительно содержит датчик (28) расстояния для измерения изменения максимального внутреннего диаметра (36) разжимной муфты.

11. Скважинная система (100), содержащая множество затрубных барьеров по любому из пп. 1-10.

12. Способ разжимания затрубного барьера по любому из пп. 1-10, включающий следующие этапы:

- размещают затрубный барьер в скважине в качестве части скважинной трубной конструкции (3),

- создают избыточное давление в трубной конструкции изнутри для разжимания разжимной муфты затрубного барьера и

- обеспечивают детектирование ситуации, когда разжимная муфта разжата в положение контакта.

13. Способ по п. 12, дополнительно включающий этап активации запорного клапана для блокирования потока текучей среды в полость затрубного барьера, когда разжимная муфта разжата в положение контакта.

14. Способ по п. 12 или 13, в котором измеряют контактное давление между внешней поверхностью разжимной муфты и внутренней стенкой ствола скважины для детектирования ситуации, когда разжимная муфта разжата в положение контакта.

15. Способ по п. 14, в котором активируют запорный клапан, когда контактное давление между внешней поверхностью разжимной муфты и внутренней стенкой ствола скважины находится в диапазоне от 1000 до 2000 psi.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к затрубным барьерам, предназначенным для обеспечения изоляции, скважинным системам и способам разжимания затрубных барьеров. Техническим результатом является исключение вероятности нежелательного утончения разжимной муфты.

Группа изобретений относится к затрубным барьерам, скважинным системам и способам сохранения уплотнения. Технический результат заключается в увеличении уплотнительной способности затрубного барьера.

Группа изобретений относится к кольцевым барьерам, расширяемым в кольцевом пространстве между трубчатой конструкцией скважины и внутренней стенкой ствола скважины, а также к кольцевым барьерным системам и системам ствола скважины, содержащим указанный кольцевой барьер.

Устройство для герметизации ствола скважины содержит узел скважинного фильтра, имеющий верхний конец и сегмент неперфорированной несущей трубы рядом с верхним концом, съемный элемент, механический пакер и перепускной инструмент и набухающий пакер.

Группа изобретений относится к системам кольцевой перемычки, предназначенной для расширения в кольцеобразном пространстве между трубной конструкцией скважины и внутренней стенкой ствола скважины.

Изобретение относится к скважинному нефтепромысловому оборудованию и более конкретно к элементам надувных пакеров. .

Изобретение относится к уплотнительному устройству для временного перекрытия скважины, в частности нефтяной, или трубопровода. .

Изобретение относится к устройствам для временного герметичного перекрытия скважины или трубопровода. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к надувным пакерам. .

Группа изобретений относится к затрубным барьерам и скважинным системам, содержащим множество затрубных барьеров. Техническим результатом является повышение надежности работы затрубного барьера. Затрубный барьер содержит: трубную часть для установки в качестве части скважинной трубной конструкции, при этом упомянутая трубная часть имеет продольную ось, разжимную муфту, окружающую трубную часть и имеющую наружную поверхность, причем каждый конец разжимной муфты прикреплен к трубной части посредством соединительной части, пространство затрубного барьера между трубной частью и разжимной муфтой, отверстие в трубной части или в соединительной части для подачи текучей среды в пространство для разжимания муфты, и автоматическое устройство, которое расположено в отверстии и имеет открытое и закрытое положения. Автоматическое устройство содержит корпус с выпускным отверстием и впускным отверстием, закрывающий элемент и пружинный элемент, выполненный с возможностью перевода автоматического устройства в открытое положение так, что текучая среда, подаваемая в пространство, может поступать через впускное отверстие и вытекать через выпускное отверстие в пространство. Автоматическое устройство содержит по меньшей мере один выдвижной элемент для фиксации закрывающего элемента, когда закрывающий элемент находится в закрытом положении устройства, предотвращая возврат закрывающего элемента в открытое положение. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх