Способ и устройство распределенных систем увеличенной досягаемости в нефтяных месторождениях

Группа изобретений относится к способу перемещения и устройству размещения колонны гибких труб в стволе скважины. Технический результат заключается в увеличении глубины проникновения колонны гибких труб. В способе перемещения колонны гибких труб в стволе скважины перемещают колонну гибких труб вдоль внутренней части ствола скважины, инициируют движение вдоль длины колонны гибких труб и увеличивают досягаемость гибких труб вдоль внутренней части ствола скважины с одним или более источниками вибраций. Инициирование происходит с помощью одного или более источников вибрации, включенных в одно или более соединительных устройств гибких труб, соединяющих участки гибких труб в колонне гибких труб. Источником вибраций является клапан. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты осуществления изобретения относятся к способам и устройству для перемещения стержня через цилиндр. Некоторые варианты осуществления изобретения относятся к колтюбингу для нефтепромысловых услуг, и некоторые варианты осуществления изобретения относятся к обслуживанию труб, содержащих углеводороды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Спиралевидное смятие труб сводит на нет усилия многих специалистов, стремящихся решить проблемы со скважинами или обсадными колоннами с помощью механического оборудования, использующего длинный, гибкий стержень или трубу. Операции с колоннами гибких труб (ГТ) особенно подвержены проблеме спиралевидного смятия труб, когда труба увеличенной длины проникает в наклонные скважины. Эта проблема часто ограничивает степень проникновения в процессе осуществления операций с колоннами гибких труб увеличенной досягаемости. Спиралевидное смятие труб при использовании колонн гибких труб может происходить в процессе проникновения трубы через скважинные участки с высоким трением или через горизонтальные участки скважины. Во время осуществления обычных операций с колоннами гибких труб трубы перемещают вдоль ствола скважины либо с помощью силы тяжести, либо с помощью инжекторного проталкивания с поверхности. За счет фрикционного взаимодействия между колонной гибких труб и стенкой ствола скважины в горизонтальной скважине увеличенной досягаемости вдоль длины гибкой колонны труб развивается осевая сжимающая нагрузка. Фигура 1 иллюстрирует стандартную осевую нагрузку в качестве функции измеряемой глубины. Данная скважина с вертикальным сечением размером 4000 футов обладает 600-футовым, 15-ти градусным на каждые 100 футов отклонением от вертикального в горизонтальное сечение, а затем продолжается горизонтально до самого конца.

Если горизонтальное сечение ствола скважины является достаточно длинным, осевая сжимающая нагрузка будет достаточно большой, чтобы привести к смятию колонны гибких труб. Первая степень смятия имеет название «синусоидальное смятие». При этой степени смятия гибкая труба извивается вдоль нижней части скважины с изменяющейся степенью кривизны. Данная степень смятия является довольно умеренной в том смысле, что при ней не происходит значительного увеличения внутреннего напряжения или фрикционной нагрузки. В процессе увеличения осевой нагрузки колонна гибких труб характеризуется второй степенью смятия. Такая степень смятия называется «спиралевидное смятие труб». Эта степень смятия представляет собой скручивание или обертывание колонны гибких труб вдоль стенки скважины. Такая степень смятия может приводить к достаточно серьезным последствиям. Как только колонна гибких труб начинает спирально сминаться, происходит быстрое увеличение нормального усилия, оказываемого стенкой скважины на трубную колонну. Это приводит к пропорциональному увеличению фрикционной нагрузки, что в свою очередь приводит к увеличению осевой сжимающей нагрузки. После начала спиралевидного смятия труб осевое компрессионное давление очень быстро достигает такого уровня, когда гибкая труба не может быть дальше продвинута в отверстие скважины. Такое состояние называется «затор». На Фигуре 2 иллюстрируется график осевой нагрузки в качестве функции измеренной глубины проникновения колонны гибких труб, которая находится в состоянии, близком к «затору».

При операциях с колоннами гибких труб используют несколько способов для увеличения глубины проникновения в скважинах увеличенной досягаемости. Для увеличения глубины проникновения в скважинах увеличенной досягаемости в сочетании с ГТ используются вибраторы. Указанные вибраторы привинчиваются к компоновке низа бурильной колонны (КНБК), присоединенной к колонне ГТ, и активируются путем нагнетания жидкости через такие колонны. Колебательные движения, вызванные действием вибраторов, приводят к уменьшению воздействия тяговой силы сопротивления на трубу в процессе ее проталкивания в ствол скважины с поверхности. Одним из наиболее эффективных решений является использование вибратора в качестве элемента низа компоновки бурильной колонны (КНБК). Колебательные движения, вызванные действием, приводят к уменьшению избыточной нагрузки на колонну ГТ в стволе скважины с крутой траекторией. Такое снижение сопротивления часто замедляет наступление спиралевидного смятия труб. Фактически было определено, что такое снижение сопротивления эквивалентно не менее 30% от коэффициента трения между стенкой ствола скважины и ГТ. Таким образом, снижение силы сопротивления увеличивает способность ГТ проникать дальше в скважину увеличенной досягаемости. Однако, в зависимости от конфигурации ствола скважины и характеристик колонны ГТ, а также амплитуды вибратора и частоты производимых колебаний, положение вибратора на наконечнике КНБК может не быть эффективным для достижения полной (или целевой) глубины скважины.

Когда колонна ГТ приходит в состояние затора, спиралевидное смятие происходит не по всей длине колонны. Как правило, присутствует один или два участка в стволе скважины, на которых ГТ находится в критическом состоянии в зависимости от ряда физических факторов, в том числе конструкции скважины/конструктивной схемы оснащения, характеристик колонны ГТ и т.д. Возникновение затора в этих одной или двух критических точках достаточно для предотвращения продвижения ГТ далее в ствол скважины. Указанные точки, как правило, располагаются либо вблизи поверхности ниже устья скважины для большинства крутых наклонных скважин, либо около основания длинной горизонтальной скважины, или в обоих вариантах. Указанные точки могут быть определены до момента фактического введения ГТ в скважину путем анализа с использованием программного обеспечения моделирования усилия, такого как CoilCADETM, продукта, доступного для приобретения у компании Schlumberger Technology Corporation, Sugar Land, Texas.

Таким же образом труба, используемая для подключения выхода скважин в нефтяных месторождениях, включая добычу нефти в морских условиях, может потребовать обслуживания с целью удаления остатков и/или улучшения потока. В таких системах используется оборудование с гибкими трубами, которое подвергается подобному смятию по длине трубы при его введении для обслуживания трубопроводов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления изобретения относятся к способу и устройству для помещения стержня в цилиндр, в том числе продвижения стержня в цилиндре вдоль внутренней его части, и инициирования движения по меньшей мере в одной из следующих ориентаций (ортогональной, параллельной или вращательной) по длине стержня, отличающимся тем, что движение предполагает наличие множества источников движения вдоль длины стержня, и что множество источников движения содержат систему, управляющую по меньшей мере одним из источников движения. Варианты осуществления изобретения относятся к способу и устройству для помещения стержня в цилиндр, включая цилиндр, содержащий наклонную часть, стержень определенной длины в пределах цилиндра, несколько источников движения, расположенных по всей длине стержня, а также систему управления, соединенную по меньшей мере с одним из источников движения, отличающимся тем, что система управления контролирует положение и ориентацию фрикционного контакта между стержнем и цилиндром в течение периода времени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения дополнительно представлены в следующем подробном описании со ссылкой на указанное множество чертежей в качестве не исчерпывающих примеров осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1 - график зависимости осевой нагрузки от измеренной глубины известного уровня техники.

На фиг. 2 - график осевой нагрузки в качестве функции измеренной глубины известного уровня техники.

На фиг. 3 - схематическое изображение стержня, содержащего несколько секций и устройств, распределенных по всей длине стержня.

На фиг. 4 - схематическое изображение трубопровода колонны гибких труб.

На фиг. 5A, 5B и 5C - воспроизведение и фотография трубных соединений.

На фиг. 6 иллюстрируют вид в разрезе вибрационного устройства Муано.

На фиг. 7 иллюстрируют схематический вид в разрезе тянущего устройства.

На фиг. 8 иллюстрируют график скорости закачки и давления в качестве функции времени для вибрационного и рабочего режимов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как правило, колонна гибких труб выбирается с учетом ее способности наматываться на барабан для транспортировки на поверхности, сохранения некоторой твердости и целостности при ее прохождении через трубу или ствол скважины, передавать информацию или материал, и/или выполнять специальные функции на наконечнике трубы. Кроме того, колонна гибких труб часто используется в суровых условиях, где проектные параметры должны также включать транспорт, охрану окружающей среды, а также строгие четкие строительные нормы. Насосно-компрессорные трубы могут быть выбраны с учетом химических, температурных и физических ограничений. Сварные швы, соединители, поверхностные и терминальные компоненты также могут заранее подготавливаться в случае наличия подобных опасений в отношении целостности.

Для перемещения насосно-компрессорных труб через ствол скважины или обсадные колонны используют несколько методов. Для обеспечения осевого перемещения может использоваться тракторное устройство. Насосно-компрессорная труба может иметь выходное отверстие, которое может быть сконфигурировано для вибрации, как описано выше. Наземная арматура может содержать компонент для целенаправленной вибрации насосно-компрессорных труб. Через насосно-компрессорную трубу может вводиться и контролироваться жидкость, которая адаптируется в потоке и вызывает вибрации с помощью использования клапанов, насосов и других устройств. Варианты осуществления изобретения, приведенные в данном документе, обеспечивают способы и устройство для распределения дополнительных вибраций вдоль колонны гибких труб и контроля различных способов вибрации, и могут использоваться в любом месте узла колонны гибких труб.

С целью внесения ясности отмечается, что варианты осуществления изобретения могут внести пользу для насосной штанги, в виде колонны гибких труб, которая может быть полой и сконфигурированной для доставки жидкости. Насосная штанга может быть твердой, без пустот в поперечном сечении, или иметь узкий внутренний полый вакуум по сравнению со своим наружным диаметром. Пустота может быть круглой, эллипсоидной или внецентровой. Насосная штанга может иметь цилиндрическую форму, то есть иметь первичную длину и круглое поперечное сечение, но также может обладать поперечным сечением в виде эллипсоида, квадрата, прямоугольника, а также быть изогнутой, внецентровой или неопределенной по своей природе. Насосная штанга может быть металлической, керамической, композитной, полимерной, представлять собой комбинацию из указанных материалов, или быть изготовленной из любого другого материала, выбранного благодаря его гибкости и упругости в жестких условиях. Диаметр насосной штанги может быть постоянным по всей ее длине. Диаметр может изменяться по длине насосной штанги, например, сужаться по длине в процессе удаления от поверхности. Насосная штанга также может быть телескопической по длине. Кроме того, оборудование, устанавливаемое по длине штанги, такое, например, как соединители, сварные швы, или клапаны могут также варьироваться своими внутренними и/или наружными диаметрами по всей длине насосной штанги. Некоторые варианты осуществления изобретения могут внести определенные преимущества в конструкцию насосной штанги путем размещения датчиков и/или скважинных инструментов (например, инструментов измерения давления и отбора проб). Насосная штанга может также содержать канатные инструменты, включая инструменты, перемещаемые через горизонтальные области скважины.

Аналогичным образом насосная штанга может быть введена в цилиндр, такой как ствол скважины. Скважина может быть вертикальной, отклоняющейся от вертикали, горизонтальной или представлять собой сочетание указанных видов. Она также может быть обсаженной или необсаженной, представлять собой переход от одного вида в другой или составлять сочетание указанных видов. Кроме того, цилиндр может быть представлен обсадной трубой. Обсадная труба может представлять собой соединение нескольких стволов, например, в процессе осуществления морских операций. Поперечное сечение цилиндра может быть круглым. Оно также может быть неоднородным, эллипсоидным, внецентровым или неопределенным по всей его длине. Поперечное сечение может изменяться по длине цилиндра в зависимости от наличия обсаженных, необсаженных, перфорированных и/или раздробленных участков или их сочетаний.

Вышеуказанные варианты осуществления изобретения предусматривают использование вибраций, инициируемых в одной или нескольких (в нескольких местах или имеющих непрерывный характер) с целью увеличения досягаемости насосной штанги, движущейся через цилиндр. То есть, целенаправленное использование движения перпендикулярного, или параллельного, или вращательного по отношению к поступательному направлению насосно-компрессорных труб, повышает вероятность того, что такая труба будет продвигаться через ствол скважины, а не поддаваться смятию через возникновение затора, как было описано выше. Вибрация используется для того, чтобы задержать или избежать спиралевидного смятия труб в колонне гибких труб и/или чтобы обеспечить дальнейшее продвижение колонны гибких труб в стволе скважины в присутствии спирального смятия насосно-компрессорных труб.

Для того чтобы избежать возникновения затора или осуществить его задержку, используется несколько методов. Возможно использование нескольких видов вибрации:

Среди них:

осевая вибрация - вибрация, осуществляемая вдоль оси колонны гибких труб/ствола скважины,

поперечная вибрация - вибрация, осуществляемая перпендикулярно оси колонны гибких труб/ствола скважины,

торсионная - вращательная вибрация, осуществляемая вокруг оси колонны гибких труб/ствола скважины,

латеральная - вращательная вибрация, осуществляемая вокруг оси, перпендикулярной к оси колонны гибких труб/ствола скважины.

Вибрации могут быть использованы по отдельности или в сочетании друг с другом. Вибрации могут использоваться поэтапно с целью оптимизации их эффективности при увеличении досягаемости. Кроме того, источники вибрации могут быть расположены в одном или нескольких местах вдоль всей длины колонны гибких труб. Наиболее эффективным является расположение источника вибрации на поверхности (например, на устьевой головке колонны гибких труб). Источник вибрации может быть установлен на конце или вблизи конца колонны ГТ (например, элемент низа бурильной колонны, тракторного устройства и т.п.). Источник вибрации может быть установлен по всей длине гибкой трубы. Указанная установка происходит либо во время производственного процесса, либо во время присоединения обособленных частей гибких труб, когда источник вибрации присоединяется к «соединительному» разъему указанных элементов гибких труб. В некоторых вариантах осуществления изобретения, автономный модуль может содержать источник питания (аккумуляторную батарею, турбину/генератор переменного тока и т.д.), электронику, привод (роторный, линейный, ударный бур и т.д.). Кроме того, длины трубки между источниками вибрации могут быть разными и обладать различными формами поперечного сечения в целях, необходимых для оптимизации.

Для того чтобы вибратор был эффективным, колебания должны обладать достаточной амплитудой и частотой для распространения в критических точках в скважине, где вероятность смятия является наибольшей. В длинных скважинах увеличенной досягаемости преимущественным является расположение источника вибрации в промежуточной точке посередине колонны ГТ (вблизи критической точки), а не в конце с другими компонентами КНБК. Также, в случае необходимости, существует возможность установки нескольких источников вибрации в разных местах на колонне ГТ.

Способы введения вибраций могут быть разделены на 3 группы в зависимости от определенных точек с использованием различных механических систем:

С поверхности - имеет преимущество использования сплошной колонны гибких труб

a. Осевое возбуждение путем модуляции скорости инжектора

b. Торсионное возбуждение путем вращения инжекторного агрегата назад и вперед вокруг оси ГТ

c. Латеральное возбуждение путем перемещения инжекторного агрегата из стороны в сторону

Со скважинного конца - также имеет преимущество использования сплошной колонны гибких труб

Гидротурбинный двигатель используется для превращения энергии жидкости в вибрации (настраивается для обеспечения желаемой амплитуды и частоты вибраций). Вибрации могут быть боковыми (например, вводимыми вращением ротора), осевыми (например, вводимыми путем модуляции расходного отверстия в процессе вращении ротора), торсионными (например, вводимыми путем модуляции перепада давления на двигателе), или сочетанием вышеуказанных вибраций.

Использование серии предохранительных клапанов (регулируемых так, чтобы открываться/закрываться полностью или частично модулированным/гармоничным способом) в осевой или латеральной ориентации для вызывания пульсации потока текучей среды

Использование кулачка или серии кулачков, контролируемых забойным двигателем (по аналогии с гидротурбинным двигателем, требует наличия энергии в скважине, а также электроники, но позволит добиться лучшего контроля)

Использование линейного исполнительного механизма (осевого), контролируемого забойным двигателем или электромагнитами

Использование перфораторного бурового механизма

Из модуля распределенной вибрации

a. Размещение источника(ов) вибрации посередине вдоль длины ГТ, в оптимальной точке вдоль насосно-компрессорной трубы, как с целью увеличения длины, так и осуществления вибрации, увеличивает преимущества колебаний и требует продуманной конструкции механических элементов. Вибрация может быть достигнута за счет вибрационных приводов, приводимых в движение распределенным потоком.

Некоторые варианты осуществления изобретения требуют средств подключения отдельных разнообразных длин ГТ к модулю. Такое соединение может быть механическим, электрическим или объединять эти два вида соединений. Для облегчения размещения вибратора посередине колонны ГТ некоторые варианты осуществления изобретения используют шарнирно-барабанный разъем. Некоторые варианты осуществления изобретения также могут предлагать дополнительные барьеры управления скважинами в целях устранения рисков.

Например, форма модуля, соединяющего секции колонны гибких труб, может конструироваться в зависимости от необходимости контактирования со стволом скважины. Например, при варианте осуществления изобретения с модулем распределенной вибрации, мы включаем чертеж соединительной системы REELCONNECT™ (доступна для приобретения у Schlumberger Technology Corporation, Sugar Land, Texas), которая представляет собой барабанный разъем для подключения разнообразных участков колонны гибких труб, представленных на фиг. 5B и 5C. Это изобретение предполагает модификацию указанного крепежного устройства путем включения вибрационного модуля, вводящего осевую, латеральную или торсионную вибрацию. Одним из основных преимуществ соединительной системы REELCONNECT™ является то, что она позволяет присоединить секции труб без стыковой сварки концов секций, позволяя значительно сократить время и уменьшая количество рисков, возникающих в процессе сборки. Вибрационные устройства также могут прикрепляться с помощью стыковой сварки. В любом случае, соединительная система должна быть выбрана таким образом, чтобы выдерживать вызываемые вибрации. На фиг. 5B и 5C иллюстрируются два варианта секционных соединительных устройств.

В этом документе теперь предоставляется подробное описание примера системы, основанной на соединительных патрубках. Для осуществления подсоединения вибратора на середине колонны ГТ необходимо будет использовать гладкую, суставчатую муфту (Фиг. 5A). Муфта позволяет соединить вместе две отдельные части колонны ГТ, причем наружный диаметр должен равняться наружному диаметру трубы (промытой) для облегчения прохождения стандартного устьевого оборудования и осуществления операций с инжектором. Осуществление монтажа на месте скважины, а также установка скважинных узлов будут упрощены, если муфта будет «намоточной», то есть когда две соединенные длины ГТ могут сохраняться на одном рабочем барабане в виде единого элемента колонны. Цель суставчатого характера разъема становится ясной при рассмотрении последовательности, описанной ниже.

Подсоедините 2 (или более) отрезков ГТ с использованием «намоточной» муфты и отложите единый рабочий барабан

Установите обычную КНБК на конце колонны ГТ

Вставьте ГТ в скважину для определения «намоточной» муфты над устьем (под инжектором)

Спустите давление в колонне ГТ (внутрискважинный запорный клапан используется для удержания давления в скважине)

При закрытых противовыбросных превенторах осуществите доступ к «намоточной» муфте и отсоедините резьбовое соединение между отрезками ГТ

Установите сдвоенный, полнопроходной шаровой клапан; а затем используйте вибратор для уменьшения длины отрезка ГТ

Установите верхний отрезок ГТ на вибратор

Заново установите наземное оборудование на скважину

Поместите собранную компоновку в скважину

Резьбовое соединение на муфте позволяет разделить компоновку на две половины, при этом каждая половина остается соединенной с отрезком колонны ГТ. Такое резьбовое соединение является невращающимся, позволяя осуществлять установку без проворачивания верхней или нижней части колонны ГТ. Сдвоенный, полнопроходной шаровой клапан выполнен с дополнительной возможностью обеспечения надлежащего скважинного контроля при разборке и демонтаже оборудования. Вполне вероятно, что целостность скважинного обратного клапана может быть поставлена под угрозу по окончании установочных действий, то есть, может не сдержать скважинного давления (фиг. 4).

Распределенные механизмы могут также включать в себя тракторные или вращательные устройства, такие как гидравлический забойный двигатель. Один из возможных вариантов реализации механической системы, который может быть включен в соединительное устройство, показан на фиг. 6. Это устройство использует вихревые движения ротора электродвигателя Муано в качестве источника латеральной вибрации.

Другой возможный вариант реализации заключается в использовании метода крепления для установки рассредоточенных тракторов или механизмов вращения, например, гидравлических забойных двигателей. Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение общего тракторного устройства. При помещении тракторных устройств в соответствующих местах вдоль колонны труб досягаемость систем гибких труб является неограниченной с точки зрения передачи нагрузки (хотя падение давления и ограничения потока на определенных величинах длины способны ограничить досягаемость). Вращение колонны гибких труб в горизонтальном сечении значительно уменьшает компоненту силы трения в осевом направлении. Это значительно отсрочит наступление спиралевидного смятия труб и увеличит досягаемость. В этой ситуации, может быть желательным ИЗБЕГАТЬ вращения КНБК - это может быть достигнуто путем размещения поворотного шарнира выше КНБК. Различные механизмы могут быть также использованы в сочетании друг с другом. При использовании нескольких поворотных механизмов, может быть желательно осуществлять поворот различных секций ГТ в разных направлениях. Среди других преимуществ, это может ограничить общую нагрузку торсионного трения.

Другим компонентом, который может быть выбран в качестве соединительного устройства, является система импульсов давления (такая как POWERPULSE™, доступная для приобретения у компании Schlumberger Technology Corporation или другая система доставки жидкости с помощью импульсного давления), которая периодически открывает и закрывает основной поток для сообщения импульса давления на колонну гибких труб. В некоторых вариантах реализации изобретения может происходить выбор клапана, управляемого в процессе осуществления вибрации, создаваемой путем перепадов давления потока жидкости. В результате, большинство скважинных устройств вибрации может модифицироваться с целью подсоединения к соединительным устройствам для формирования распределенной системы.

Дополнительной областью применения механизмов распределенного вращения, тракторных устройств и/или модулей вибрации является использование эксплуатационного оборудования (как правило, нижнего эксплуатационного оборудования) в наклонных скважинах. Вместо использования вибрационных устройств, другие варианты осуществления изобретения будут включать в себя использование распределенных тракторных устройств или поворотных механизмов (например, гидравлических забойных двигателей). Дополнительной областью применения распределенных механизмов (вибрационных, тракторных или вращательных) является использование эксплуатационного оборудования в наклонных скважинах. В настоящее время осуществление такой установки невозможно на колонне гибких труб, так как сила трения, необходимая для проталкивания тяжелого эксплуатационного оборудования (в дополнение к фрикционной нагрузке от самой насосно-компрессорной трубы) в стволе скважин, слишком велика и может привести к загибу гибких труб. Распределенные тракторные устройства, вибрационные модули и/или поворотные механизмы значительно уменьшают осевое трение, позволяя колонне гибких труб развернуть указанное эксплуатационное оборудование. Если вращение секции эксплуатационного оборудования является нежелательным во время развертывания, этого можно избежать путем размещения шарнирного соединения выше эксплуатационного оборудования, что приведет к предотвращению указанного вращения. Указанное действие позволит вам сэкономить значительное время/средства по сравнению с установкой такого эксплуатационного оборудования на бурильной трубе. Если колонна гибких труб была до сих пор не в состоянии продвигаться через эксплуатационное оборудование, вполне возможно провести установку эксплуатационного оборудования в несколько этапов, каждый из которых является достаточно коротким/простым для осуществления на ГТ. Несмотря на то, что указанные действия потребуют многочисленных эпизодов помещения и изъятия из скважины, скорость осуществления таких работ с ГТ (по сравнению со спуском/подъемом в бурильной трубе) может оправдать этот метод установки.

В целом, приспособление относительного движения насосной штанги по отношению к жесткому цилиндру является желательным. Для некоторых вариантов осуществления изобретения является подходящим использование некоторых дополнительных устройств. Система на основе магнитов с использованием двух комплектов магнитов, выполненных с возможностью вращения относительно друг друга и преобразования вращения в модулированную осевую силу, может быть желательна для использования в некоторых вариантах осуществления изобретения, так как это сводит к минимуму воздействие на поток текучей среды. В некоторых вариантах реализации изобретения может быть желательным использование системы мешалок с отверстиями, предназначенными для открытия и закрытия модулированным способом и распределенными по окружности насосной штанги. Поверхность насосной штанги может быть изменена для создания волнообразного воздействия вдоль длины колонны гибких труб в процессе прохождения жидкости.

Проведение контроля может быть полезным, например, в виде синхронизации или приспосабливания для затухания вибрации вдоль длины колонны гибких труб для нескольких модулей вибрации. При надлежащей синхронизации вибраций могут использоваться сенсорные датчики, расположенные вдоль длины колонны ГТ (либо в вибрационных модулях, в волоконно-оптических кабелях или с помощью использования других средств) с целью отслеживания состояния возбуждения колонны. Модули распределенной вибрации могут также содержать датчики для отслеживания условий в стволе скважины. Информация от различных датчиков может передаваться через волоконно-оптический кабель (iCoil), беспроводным способом, через электрический кабель или другими способами. На основе информации, полученной с датчиков, запуск вибрационных механизмов в скважине может регулироваться для управления синхронизацией различных механизмов вибрации (например, путем регулирования потока в вибрационном механизме).

Дополнительный вариант осуществления изобретения включает в себя установку датчиков в указанных вибрационных модулях с целью как увеличения досягаемости с помощью вибрации, так и контролирования условий в стволе скважины с помощью датчиков. Датчики могут быть представлены датчиками давления, температуры, вибрации, например акселерометрами и гироскопами, датчиками растяжения/сжатия через тензодатчики или другие средства и/или датчиками мониторинга жидкости. Другой вариант осуществления изобретения включает в себя датчики без вибрационных модулей, например, когда увеличение досягаемости не требуется. Вариант осуществления изобретения с вибрационными/сенсорными модулями изображен на фиг. 8.

В некоторых вариантах осуществления изобретения желательно, чтобы источник вибрации имел возможность переключения в режиме «вкл/выкл», т.е. вибрации производились только в процессе перекачивания в течение критических стадий погружения в скважину. Это будет гарантировать, что такой процесс не мешает или не является «невидимым» для достижения намеченной цели вмешательства (например, при закачивании кислоты, чистке скважины и т.д.), как только достигается заданная глубина скважины. Иными словами, вибрационные воздействия необходимы только во время осуществления транспортировочных процессов. В основном, инструмент имеет два режима: режим вибрации и рабочий режим функционирования. Режимы можно переключать из вибрационного в рабочий режим путем осуществления закачки на определенной пороговой скорости. В случае необходимости, он может быть переключен обратно в режим вибрации из рабочего режима с помощью тех же средств. График (фиг. 8) схематически иллюстрирует корреляцию между режимами инструмента, уровнями давлений и скоростью закачивания.

Дополнительным компонентом управления является признание того, что инструмент вибрации будет генерировать колебательное осевое усилие при осуществлении перекачивания с определенной скоростью закачивания. Такая скорость закачивания предопределяется в соответствии с требованием работы, но настраивается на поверхности до спускания инструмента в ствол скважины. Величина и частота силы колебаний также регулируется и заранее определяется на основе анализа моделей перед осуществлением спуска в скважину. Это гарантирует определение для каждого конкретного ствола скважины/конфигурации ГТ надлежащих уровней колебаний. Регулируемость может быть достигнута на поверхности до момента запуска инструмента в ствол скважины и необязательно должна быть регулируемой "по требованию", когда инструмент находится в стволе скважины.

В некоторых вышеописанных вариантах осуществления изобретения единственным компонентом, требующим "намоточного" элемента, является сам соединитель. Остальная часть установки, такая как сдвоенный шаровой клапан и вибратор, может быть спроектирована обычным способом, как и другие установки низа бурильной колонны. Кроме того, так как они собраны ниже съемника (герметизирующего уплотнения платформы для размещения устья скважины), выравнивание наружного диаметра с диаметром ГТ не является обязательным требованием.

Преимущества некоторых из вариантов осуществления описанного здесь изобретения являются многочисленными. Операции с колоннами гибких труб и программы обслуживания труб, в том числе очистка труб, могли бы получить пользу от их использования. Польза от некоторых вариантов реализации также может проявляться и в отношении длинномерных насосно-компрессорных труб. Использование насосно-компрессорных труб для операций, которые традиционно требуют более жесткого трубообразного оборудования, является преимуществом. Описанные здесь варианты осуществления изобретения также могут позволить установку устойчивого, тяжелого нижнего скважинного оборудования в наклонных скважинах.

1. Способ перемещения колонны гибких труб в стволе скважины, в котором:

перемещают колонну гибких труб вдоль внутренней части ствола скважины;

инициируют движение вдоль длины колонны гибких труб, при этом инициирование происходит с помощью одного или более источников вибрации, включенных в одно или более соединительных устройств гибких труб, соединяющих участки гибких труб в колонне гибких труб, причем источником вибраций является клапан; и

увеличивают досягаемость гибких труб вдоль внутренней части ствола скважины с одним или более источниками вибраций.

2. Способ по п.1, в котором инициирование движения включает в себя одно или более из следующего:

инициирование движения в ориентации, перпендикулярной длине колонны гибких труб;

инициирование движения в ориентации, параллельной длине колонны гибких труб; и

инициирование движения в ориентации, вращательной по отношению к длине, перпендикулярной длине колонны гибких труб.

3. Способ по п.1, в котором также используют систему контроля, регулирующую по меньшей мере один из одного или более источников вибрации.

4. Способ по п.1, в котором инициирование движения содержит одно или более из следующего:

использование тракторного устройства,

использование гидравлического забойного двигателя,

использование клапана стравливания давления, и

использование системы импульсных колебаний.

5. Способ по п.1, в котором инициирование движения по длине колонны гибких труб включает в себя использование системы управления, находящейся во взаимодействии с одним или более источниками вибрации.

6. Способ по п.1, в котором также инициируют второй источник движения вдоль длины колонны гибких труб.

7. Устройство размещения гибких труб в стволе скважины, содержащее по меньшей мере один источник вибраций, расположенный вдоль длины гибких труб, при этом по меньшей мере один источник вибраций выполнен с возможностью получения команд, созданных на основе информации, полученной по меньшей мере с одного датчика, связанного с гибкими трубами, и при этом по меньшей мере один источник вибрации увеличивает досягаемость гибких труб вдоль внутренней части ствола скважины, причем источником вибраций является клапан.

8. Устройство по п.7, в котором по меньшей мере один источник вибрации выполнен с возможностью получения команд от системы управления, связанной с по меньшей мере одним датчиком.

9. Устройство по п.8, в котором операция по меньшей мере одного источника вибрации должна быть синхронизирована с операцией второго источника вибрации, расположенного по длине гибких труб посредством системы управления.

10. Устройство по п.7, в котором гибкие трубы содержат одно или более из металла, полимера, керамики и композита.

11. Устройство по п.7, дополнительно содержащее одно или более из следующего: инструменты нагрузки и инструменты для отбора проб.

12. Устройство по п.7, дополнительно содержащее по меньшей мере один второй источник вибраций, расположенный вдоль второго участка гибких труб между началом и концом гибких труб.

13. Устройство по п.12, в котором по меньшей мере один второй источник вибраций инициирует вибрацию, которая является одним из следующего:

осевой,

латеральной и

торсионной.

14. Устройство по п.12, в котором по меньшей мере один источник вибраций и по меньшей мере второй источник вибраций выполнены с возможностью их регулирования по отдельности посредством системы управления.



 

Похожие патенты:

Заявленная группа изобретений относится к радиальным подшипникам и, более конкретно, к устройствам для компонентов и узлов электрических погружных насосов с использованием радиально-опорных подшипников, которые устойчивы к формированию отложений.

Изобретение относится к приводам вращения, размещаемым в скважине, а именно к фильтрам для очистки бурового раствора от механических примесей, используемым в компоновке низа бурильных колонн с гидравлическими забойными двигателями.

Изобретение относится к машиностроению, а именно механическим передачам. .

Изобретение относится к нефтяной и горной промышленности и предназначено для приведения в действие скважинных инструментов. .

Изобретение относится к области бурения нефтегазодобывающих и геологоразведовательных скважин и может быть использовано при бурении с использованием винтовых забойных двигателей.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, а именно к нижним радиальным опорам скольжения шпиндельных секций, и может быть использовано в гидравлических героторных винтовых двигателях и турбобурах для бурения наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин с использованием шарошечных долот. .

Изобретение относится к устройствам приводов вращения, размещаемых в скважине, и может быть использовано в гидравлических многозаходных героторных винтовых двигателях и турбобурах.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции осевой опоры шпинделя винтового забойного двигателя, предназначенного для бурения нефтяных и газовых скважин.

Группа изобретений относится к соединительным узлам многоствольной скважины высокого давления. Технический результат заключается в ограничении перемещения основной и боковой ветвей при спуске соединительного узла в скважину.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для приведения в действие скважинного инструмента. Разъединяющий механизм для установки в рабочее положение скважинного инструмента содержит два соединительных устройства, разъемно соединенных друг с другом.

Изобретение относится к области геофизических исследований в обсаженных скважинах, а именно к центрированию геофизических приборов в обсаженных скважинах. Технический результат - обеспечение центрирования и проходимости прибора в обсаженных скважинах с любыми углами наклона и снижение аварийной опасности при спускоподъемных операциях.

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.

Вибрационное устройство содержит удлиненный корпус, наружную удлиненную компоновку, установленную коаксиально в корпусе и выполненную с предотвращением вращения и с возможностью возвратно-поступательного продольного перемещения относительно обсадной колонны, внутреннюю удлиненную компоновку, установленную коаксиально в наружной удлиненной компоновке и выполненную с возможностью пропуска текучей среды в продольном направлении части вибрационного устройства и имеющую группу магнитов, расположенных коаксиально и продольно в указанной компоновке, и расположенную в группе магнитов наружной удлиненной компоновки на расстоянии от нее и коаксиально с ней.

Группа изобретений относится к буровой технике и предназначена для механического закрепления клин-отклонителя в скважине с упором в цементный мост или пакер без использования рабочей жидкости, закрепления его в скважине без разобщения скважинного пространства с использованием для заякоривания рабочей жидкости, подаваемой по колонне труб, а также дополнительно к закреплению устройства в скважине для разобщения скважинного пространства при забуривании новых стволов из одной или нескольких эксплуатационных колонн.

Группа изобретений относится к скважинному инструменту, к скважинной системе, к способу перемещения такого инструмента и к применению такого инструмента для направления устройства в боковой отвод скважины.

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Устройство включает корпус с радиальным отверстием, полый срезной штифт, эластичную манжету и толкатель.

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для спуска и извлечения скважинных предметов (насосов, приборов и т.д.). Устройство содержит шток, установленный в полом корпусе с продольными окнами, цангу, установленную с возможностью расположения ее лепестков в продольных окнах.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для предотвращения падения электроцентробежных насосов на забой скважины. .

Группа изобретений относится к способу и системе для уменьшения трения бурового оборудования, размещаемого в буровой скважине. Указанный способ включает: обеспечение наружного трубчатого элемента, имеющего ствол с внутренней поверхностью; нанесение первого слоя смазочного материала по меньшей мере на часть внутренней поверхности наружного трубчатого элемента; размещение наружного трубчатого элемента по меньшей мере в части буровой скважины; обеспечение бурового снаряда, содержащего внутренний элемент, имеющий наружную поверхность и центральную продольную ось, совмещенную с центральной продольной осью наружного элемента; нанесение второго слоя смазочного материала по меньшей мере на часть наружной поверхности внутреннего элемента; вставку внутреннего элемента в ствол наружного трубчатого элемента; обеспечение протекания бурового раствора через ствол бурового снаряда; поворот внутреннего элемента по отношению к наружному элементу; измерение показателя механического износа и/или трения между наружным элементом и внутренним элементом; определение того, превышает ли измеренный показатель заранее заданный пороговый уровень; и запуск последующей операции в ответ на определение того, что измеренный показатель превышает заранее заданный пороговый уровень. Последующая операция вызывает повышение концентрации графена, содержащегося в виде взвеси в буровом растворе. Технический результат заключается в уменьшении трения и износа бурового оборудования. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к способу перемещения и устройству размещения колонны гибких труб в стволе скважины. Технический результат заключается в увеличении глубины проникновения колонны гибких труб. В способе перемещения колонны гибких труб в стволе скважины перемещают колонну гибких труб вдоль внутренней части ствола скважины, инициируют движение вдоль длины колонны гибких труб и увеличивают досягаемость гибких труб вдоль внутренней части ствола скважины с одним или более источниками вибраций. Инициирование происходит с помощью одного или более источников вибрации, включенных в одно или более соединительных устройств гибких труб, соединяющих участки гибких труб в колонне гибких труб. Источником вибраций является клапан. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх