Скважинные инструменты, системы и способы установки пакеров без использования спуско-подъемных операций

Предложен гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и способ. Гидравлический установочный инструмент содержит оправку, содержащую основной канал потока, корпус поршня, окружающий по меньшей мере часть оправки, и поршень, расположенный между корпусом поршня и оправкой. По меньшей мере частично между поршнем, корпусом поршня и оправкой определена камера. Инструмент также содержит отверстие, проходящее через оправку и выполненное с возможностью обеспечения гидравлического сообщения между основным каналом потока и камерой, и изолирующую втулку, расположенную внутри оправки и перемещаемую по основному каналу потока между закрытым положением и открытым положением для управления гидравлическим сообщением между основным каналом потока и камерой через отверстие. Дистанционно активируемый клапан расположен ниже по потоку от изолирующей втулки вдоль основного канала потока и управляет флюидом, проходящим через него. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[1] Данный раздел предназначен для предоставления необходимой информации об уровне технике, способствующей лучшему пониманию различных аспектов описанных вариантов реализации изобретения. Соответственно, следует понимать, что эти утверждения необходимо рассматривать именно в таком контексте, а не как допущения предшествующего уровня техники.

[2] В ходе обработки и подготовки подземной скважины к добыче пакеры обычно помещают в ствол скважины на средстве транспортировки, таком как рабочая колонна или эксплуатационная насосно-компрессорная колонна. Некоторые эксплуатационные пакеры устанавливают гидравлическим путем, что требует создания перепада давления на установочном поршне. Некоторые инструменты для установки пакеров требуют использования шара, который необходимо сбросить для сдвига в открытое положение изолирующей втулки, чтобы иметь возможность установить пакер после испытания нижних уплотнений. Как правило, циркуляция и закачка также требуются для того, чтобы шар упал на седло изолирующей втулки, что не всегда практически возможно, например, в конструкциях обсаженных стволов скважины. Если невозможно применить способ сброса шара, изолирующую втулку опускают, и для управления установкой пакера используют установочные штифты пакера. Установочные штифты пакера установлены с возможностью среза при большем значении давления, чем испытательное давление, чтобы не устанавливать пакер во время испытания. В результате испытательное давление должно быть меньше, чем установочное давление пакера. Следовательно, более низкое испытательное давление не подтверждает, что уплотнения будут удерживаться при большем давлении, используемом при установке пакера. Кроме того, установочные давления пакера могут быть практически невозможны при предполагаемом испытательном давлении.

[3] Следовательно, существует потребность в инструменте для установки пакера, который устранит необходимость в сбрасывании шара, изолирован от гидравлического давления во время испытаний или операций по прокачиванию, не требует прокачивания или закачки, может обеспечивать значительно более высокие испытательные давления, чем обычные установочные давления при установке пакера, и может быть активирован дистанционно, чтобы блокировать воздействие гидравлического давления на изоляцию.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[4] Варианты реализации изобретения описаны со ссылкой на следующие фигуры. Для обозначения одинаковых элементов и компонентов, во всех графических материалах используются одни и те же цифровые обозначения. Изображенные на чертежах элементы не обязательно показаны в масштабе. Некоторые признаки вариантов реализации изобретения могут быть показаны увеличенными в масштабе или в некоторой схематической форме, при этом некоторые детали элементов могут быть не показаны с целью ясности и краткости.

[5] На фиг. 1 проиллюстрирован схематический вид системы установки и испытания пакера без использования спуско-подъемных операций, содержащей гидравлический установочный инструмент, развернутый в скважине в колонне заканчивания скважины, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения;

[6] на фиг. 2А-2С проиллюстрированы схематические виды изолирующей втулки на гидравлическом установочном инструменте в закрытом положении и пакера в неустановленном положении, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения;

[7] на фиг. 3А и 3В проиллюстрированы схематические виды изолирующей втулки на гидравлическом установочном инструменте в открытом положении и пакера в положении начала установки, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения; а также

[8] на фиг. 4 проиллюстрирован схематический вид изолирующей втулки на гидравлическом установочном инструменте в открытом положении и пакера в установленном положении, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[9] В вариантах реализации изобретения, описанных в данном документе, предусмотрены системы установки и испытания пакера без использования спуско-подъемных операций, гидравлические установочные инструменты и их способы установки и применения для развертывания в забое скважины.

[10] На фиг. 1 проиллюстрирован схематический вид системы 100 установки и испытания пакера без использования спуско-подъемных операций, содержащей гидравлический установочный инструмент 200, развернутый в забое скважины в стволе 102 скважины, образованном в подземном пласте 110, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Гидравлический установочный инструмент 200 может быть расположен в одной или более колоннах 112 заканчивания скважины, содержащихся в подземном пласте 110, или рядом с ними. Колонны 112 заканчивания скважины используются для добычи углеводородов, таких как нефть и/или природный газ, а также других флюидов, таких как вода или водные растворы, из подземного пласта 110.

[11] Ствол 102 скважины проходит через различные слои 108 земли, включая подземный пласт 110. Ствол 102 скважины проиллюстрирован с потайной обсадной колонной или обсадной колонной 104, которая может быть закреплена посредством цемента 106, размещенного на наружной поверхности обсадной колонны 104. Нет необходимости в цементировании потайной обсадной колонны или обсадной колонны 104 в стволе 102 скважины. Следует отметить, что в данном описании термины «потайная обсадная колонна» и «обсадная колонна» используются взаимозаменяемо для описания трубчатых материалов, которые используются для образования защитных обшивок в стволах скважин. Потайные обсадные колонны и обсадные колонны могут быть изготовлены из одного или более материалов, включая, но не ограничиваясь ими, металлы, пластмассы или композиты. Материалы для потайных обсадных колонн и обсадных колонн могут быть расширенными или не расширенными в рамках процедуры установки и могут быть сегментированными или непрерывными.

[12] Один или более пакеров 180 и одно или более подвесных устройств 182 для потайной обсадной колонны могут быть расположены внутри обсадной колонны 104 для обеспечения зональной изоляции для добычи углеводородов в этих зонах. Пакер 180 приводится в действие механизмом установки пакера без использования спуско-подъемных операций с помощью гидравлического установочного инструмента 200. При установке пакер 180 изолирует зону кольцевого пространства внутри ствола 102 скважины, отделяя колонну 112 заканчивания скважины от остальной находящейся выше по потоку части ствола 102 скважины. Гидравлический установочный инструмент 200 можно использовать для установки пакера 180 и проведения испытания под давлением во время одной и той же операции спуска или подъема в забое скважины.

[13] Хотя на фиг. 1 проиллюстрирован ствол 102 скважины в горизонтальном и вертикальном положениях и колонна 112 заканчивания скважины в горизонтальном положении, следует понимать, что система 100 установки и испытания пакера без использования спуско-подъемных операций и гидравлический установочный инструмент 200 одинаково хорошо подходят для использования в стволах скважин и колоннах заканчивания скважин, имеющих горизонтальное, вертикальное, наклонное или многоствольное положение. Кроме того, хотя на фиг. 1 проиллюстрирована сухопутная или наземная операция, следует понимать, что система 100 установки и испытания пакера без использования спуско-подъемных операций и гидравлический установочный инструмент 200 одинаково хорошо подходят для использования в морских операциях.

[14] На фиг. 2А-2С проиллюстрированы схематические виды гидравлического установочного инструмента 200 до начала установки пакера 280, в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Гидравлический установочный инструмент 200 содержит корпус 202, соединенный с оправкой 210, которая по меньшей мере частично находится внутри корпуса 202. Оправка 210 содержит изолирующую втулку 250, опорный элемент 238, минимальный узел 240 переводника и узел 268 промывной трубы, каждый из которых находится в гидравлическом сообщении с корпусом 202. Основной канал 220 потока позволяет флюиду проходить через гидравлический установочный инструмент 200 и проходит от корпуса 202 через изолирующую втулку 250, опорный элемент 238, минимальный узел 240 переводника и узел 268 промывочной трубы.

[15] Гидравлический установочный инструмент 200 также содержит корпус 232 поршня, окружающий по меньшей мере наружную часть или сегмент оправки 210. Гидравлический поршень 230 расположен между корпусом 232 поршня и сегментом оправки 210. Камера 214 поршня расположена или по меньшей мере частично определена между поршнем 230, корпусом 232 поршня и частью оправки 210. Отверстие 212 проходит через оправку 210 и обеспечивает гидравлическое сообщение между основным каналом 220 потока и камерой 214 поршня. Поршень 230 может перемещаться внутри корпуса 232 поршня за счет перепада давления в камере 214 поршня, который передается через отверстие 212. Элемент 234 зацепления может быть соединен с поршнем 230 и выполнен с возможностью зацепления и установки пакера 280 во время операций. В одном или более примерах поршень 230 является гидравлическим установочным поршнем и может использоваться для установки поршня 280.

[16] Изолирующая втулка 250 может перемещаться вдоль основного канала 220 потока между закрытым положением и открытым положением для управления гидравлическим сообщением между основным каналом 220 потока и камерой 214 поршня через отверстие 212. В частности, на фиг. 2А и 2В проиллюстрирована изолирующая втулка 250 на гидравлическом установочном инструменте 200 в закрытом положении и пакер 280 в неустановленном положении. В закрытом положении изолирующая втулка 250 препятствует тому, чтобы давление внутри ствола скважины (например, давление в насосно-компрессорной трубе) достигало и задействовало поршень 230. Изолирующая втулка 250 содержит один или более проточных каналов или первые выпускные отверстия 254 для флюида и одно или более вторых выпускных отверстий 256 для флюида. Изолирующая втулка 250 также содержит одно или более буртов 252, по меньшей мере частично охватывающих первое выпускное отверстие 254 для флюида. Первое выпускное отверстие 254 для флюида может использоваться для пропускания флюида по основному каналу 220 потока, когда изолирующая втулка 250 находится в закрытом положении. Вторые выпускные отверстия 256 для флюида могут использоваться для пропускания флюида по одному или более другим каналам потока, когда изолирующая втулка 250 находится в открытом положении, например, по вторичному каналу 222 потока, показанному на фиг. 3А и 3В, и дополнительно обсуждаются ниже.

[17] Когда изолирующая втулка 250 находится в закрытом положении, статическое гидравлическое сообщение поддерживается вдоль основного канала 220 потока посредством наличия дистанционно активируемого клапана 270, расположенного ниже по потоку от изолирующей втулки 250, в открытом положении, как проиллюстрировано на фиг. 2А и 2В. Дистанционно активируемый клапан 270 управляет флюидом, проходящим через первое выпускное отверстие 254 для флюида изолирующей втулки 250. Если дистанционно активируемый клапан 270 активируется и переводится в закрытое положение, поток флюида по основному каналу 220 потока между первым выпускным отверстием 254 для флюида и дистанционно активируемым клапаном 270 становится неподвижным, и изолирующая втулка 250 перемещается в открытое положение, как показано на фиг. 3А и 3В и дополнительно обсуждается ниже.

[18] Опорный элемент 238 и минимальный узел 240 переводника расположены между и находятся в гидравлическом сообщении с изолирующей втулкой 250 и дистанционно активируемым клапаном 270 вдоль основного канала 220 потока, как проиллюстрировано на фиг. 2А и 2С. Опорный элемент 238 и минимальный узел 240 переводника могут быть неразъемными или каждый из них может быть независимым, отдельным узлом или частью. Минимальный узел 240 переводника также содержит систему 242 сброса давления, используемую в операции в связи с внештатной ситуацией для сброса давления внутри гидравлического установочного инструмента 200. Система 242 сброса давления содержит канал 244 сброса давления и приводимый в действие давлением предохранительный клапан 246, находящиеся в гидравлическом сообщении друг с другом. Приводимый в действие давлением предохранительный клапан 246 может представлять собой или включать, но не ограничивается ими, один или более разрывных предохранительных устройств, один или более предохранительных клапанов, один или более клапанов сброса давления или любую их комбинацию. После выхода из приводимого в действие давлением предохранительного клапана 246 флюид вытекает из минимального узла 240 переводника через канал 244 сброса давления в направлении одного или более каналов 241. Канал 241 может быть связан или находиться в гидравлическом сообщении с любым другим каналом или проточным каналом ниже по потоку, таким как наружный канал 274.

[19] Система 242 сброса давления может быть расположена у, около или выше по потоку от границы 260 сопряжения минимального узла 240 переводника и оправки 210, как проиллюстрировано на фиг. 2А и 2С. Граница 260 сопряжения содержит бурт или поверхность 209 на оправке 210, обращенной к поверхности 243 минимального узла 240 переводника. Система 242 сброса давления также содержит одну или более канавок 245, расположенных на границе сопряжения оправки 210 и минимального узла 240 переводника вдоль канала 241 и/или наружного канала 274. Канавки 245 могут быть образованы или расположены на поверхности 209 оправки 210 (не показана), на поверхности 243 минимального узла 240 переводника (фиг. 2С) или на обеих поверхностях 209, 243. Канавки 245 могут находиться ниже по потоку от канала 244 сброса давления и быть с ним в гидравлическом сообщении.

[20] Гидравлический установочный инструмент 200 содержит один или более срезных штифтов 211, которые удерживают или иным образом соединяют изолирующую втулку 250 с одним или более компонентами или частями гидравлического установочного инструмента 200, когда изолирующая втулка 250 находится в закрытом положении. Например, компонент гидравлического установочного инструмента 200 может быть оправкой 210, опорным элементом 238, минимальным узлом 240 переводника, другими компонентами или поверхностью внутри гидравлического установочного инструмента 200 и/или любой их комбинацией. В проиллюстрированной конфигурации опорный элемент 238 и минимальный узел 240 переводника расположены между изолирующей втулкой 250 и дистанционно активируемым клапаном 270. Гидравлическое давление прикладывается к изолирующей втулке 250 путем приведения в действие дистанционно активируемого клапана 270 для разрыва, среза, разлома, изгиба или иного удаления срезного штифта 211. Когда срезной штифт 211 отсутствует, удален, срезан или иным образом сломан, то изолирующая втулка 250 отсоединяется от компонента гидравлического установочного инструмента 200 и может свободно перемещаться в открытое положение.

[21] Узел 268 промывочной трубы соединен ниже по потоку и гидравлически сообщается с минимальным узлом 240 переводника вдоль основного канала 220 потока. Узел 268 промывочной трубы может содержать дистанционно активируемый клапан 270, одно или более отверстий 272, один или более наружных каналов 274 и внутренний канал 276. Наружный канал 274 образован между оправкой 210 и узлом 268 промывочной трубы, а внутренний канал 276 проходит в осевом направлении через узел 268 промывочной трубы. Дистанционно активируемый клапан 270 может принимать флюид из минимального узла 240 переводника и управлять проходящим через него потоком. Дистанционно активируемый клапан 270 также может управлять потоком флюида через наружный канал 274 вдоль основного канала 220 потока, как проиллюстрировано на фиг. 2А. Дистанционно активируемый клапан 270 также может управлять потоком флюида через внутренний канал 276 (не показан). Кроме того, дистанционно активируемый клапан 270 служит для остановки потока флюида в узле 268 промывной трубы, то есть нет флюида, протекающего через наружный канал 274 или внутренний канал 276, как проиллюстрировано на фиг. 3А и 4.

[22] На фиг. 3А и 3В проиллюстрированы схематические виды гидравлического установочного инструмента 200, начинающего устанавливать пакер 280, а на фиг. 4 проиллюстрирован схематический вид гидравлического установочного инструмента 200 после установки пакера 280. В частности, на фиг. 3А и 3В проиллюстрирована изолирующая втулка 250 на гидравлическом установочном инструменте 200 в закрытом положении, поршень 230 и элемент 234 зацепления, перемещенный в направлении пакера 280 для зацепления и установки пакера 280, который показан во все еще неустановленном положении. На фиг. 4 проиллюстрирована изолирующая втулка 250 на гидравлическом установочном инструменте 200 в закрытом положении, поршень 230 и элемент 234 зацепления, дополнительно перемещенный в направлении пакера и находящийся в зацеплении с пакером 280, который показан в установленном положении.

[23] На фиг. 3В проиллюстрирован вторичный канал 222 потока, который проходит от основного канала 220 потока до камеры 214 поршня через отверстие 212. После того как дистанционно активируемый клапан 270 находится в закрытом положении, поток флюида по основному каналу 220 потока выше по потоку от первого выпускного отверстия 254 для флюида оказывает дополнительное давление на бурт 252, которое толкает изолирующую втулку 250 в открытое положение. Камера 258 расположена между оправкой 210 и изолирующей втулкой 250 и гидравлически сообщается со вторым выпускным отверстием 256 для флюида. Следовательно, когда изолирующая втулка 250 находится в открытом положении, движение флюида во втором выпускном отверстии 256 для флюида и камере 258 останавливается. Далее флюид может проходить или течь через вторые выпускные отверстия 256 для флюида по вторичному каналу 222 потока в направлении камеры 258, отверстия 212 и камеры 214 поршня. На фиг. 3В проиллюстрированы срезанный штифт или часть срезного штифта 211, изогнутый срезной штифт 211 или пустота или проушина, в которой отсутствует срезной штифт 211, остающаяся после того, как срезной штифт 211 удален, срезан, согнут или иным образом сломан.

[24] Дистанционно активируемый клапан 270 может приводиться в действие вручную. Однако в одном или более вариантах реализации изобретения дистанционно активируемый клапан 270 может представлять собой управляемое компьютером электромеханическое устройство, которое может многократно открываться и закрываться посредством дистанционного управления. Например, дистанционно активируемый клапан 270 может быть таким же или похожим на электромеханический шаровой клапанный узел, коммерчески доступный в качестве электронного дистанционного устройства компенсации (electronic remote equalizing device - eRED), известного как клапан ERED^®, изготовленный компанией Red Spider Technology посредством Halliburton Energy Services, Inc. (Хьюстон, штат Техас, США). Кроме того, дистанционно активируемый клапан 270 может быть таким же или похожим на клапан, описанный и рассмотренный в опубликованной заявке США № 2016/0281461.

[25] Дистанционно активируемый клапан 270 может содержать сенсорную систему, процессор сигналов и/или исполнительное устройство, расположенное внутри корпуса. Впускной канал, ведущий к дистанционно активируемому клапану 270, может питать нагнетательный канал, который проходит в осевом направлении через дистанционно активируемый клапан 270 и гидравлически сообщается с сенсорной системой. Сенсорная система может содержать один или более датчиков или преобразователей давления, выполненных с возможностью обнаружения, измерения и/или сообщения о давлениях жидкости в дистанционно активируемом клапане 270, измеренных через нагнетательный канал.

[26] Сенсорная система может быть соединена с возможностью обмена данными с процессором сигналов, который может быть выполнен с возможностью приема сигналов давления, генерируемых сенсорной системой. Хотя это и не показано, процессор сигналов может содержать различное компьютерное аппаратное обеспечение, используемое для работы дистанционно активируемого клапана 270, включая, но не ограничиваясь этим, процессор, выполненный с возможностью реализации одной или более последовательностей команд, положений программирования или кода, хранящихся в энергонезависимом машиночитаемом носителе. Процессор может быть, например, микропроцессором общего назначения, микроконтроллером, процессором для цифровой обработки сигналов, специализированной интегральной схемой, программируемой пользователем вентильной матрицей, программируемым логическим устройством, контроллером, машиной состояний, стробированной логикой, дискретными аппаратными компонентами, искусственной нейронной сетью или любым подобным подходящим объектом, который может выполнять расчеты или другие манипуляции с данными. В некоторых вариантах реализации изобретения компьютерное аппаратное обеспечение может дополнительно содержать такие элементы, как, например, память (например, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), флэш-память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) или стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ)), регистры, жесткие диски, съемные диски, CD-ROM или любые другие подобные устройства хранения информации или носители.

[27] Исполнительное устройство может быть соединено с возможностью обмена данными с процессором сигналов и выполнено с возможностью приведения в действие дистанционно активируемого клапана 270 после приема сигнала управления, генерируемого процессором сигналов. Исполнительное устройство может быть функционально соединено с дистанционно активируемым клапаном 270, например, через приводной вал, механизм зубчатого зацепления или тому подобное. Исполнительным устройством может быть любое электрическое, механическое, электромеханическое, гидравлическое или пневматическое исполнительное устройство, которое способно вращать дистанционно активируемый клапан 270 вокруг центральной оси и тем самым перемещать дистанционно активируемый клапан 270 между открытым и закрытым положениями. При работе, например, когда заданный сигнал управления принимается от процессора сигналов, исполнительное устройство может быть выполнено с возможностью вращения дистанционно активируемого клапана 270 вокруг центральной оси из закрытого положения в открытое положение.

[28] Дистанционно активируемый клапан 270 может быть запрограммирован реагировать на импульсы давления, измеряемые сенсорной системой через нагнетательный канал. Сенсорная система может быть выполнена с возможностью обнаружения импульсов давления и сообщения об этом процессору давления, который сравнивает принятые сигналы давления с одним или более сигнатурными импульсами давления, хранящимися в памяти. Как только сигнатурный импульс давления обнаружен сенсорной системой, процессор сигналов может быть выполнен с возможностью генерирования и отправки сигнала управления на исполнительное устройство для приведения в действие дистанционно активируемого клапана 270 между открытым и закрытым положениями. Сигнатурный импульс давления, который может запускать дистанционно активируемый клапан 270, может включать в себя один или более циклов импульсов давления с предварительно определенной амплитудой (например, усилием или давлением) и/или в течение предварительно определенного периода времени (например, частоты). В других вариантах реализации изобретения сигнатурный импульс давления может представлять собой серию повышений давления в течение предварительно определенного или определенного периода времени, за которым следует снижение давления в течение другого предварительно определенного или определенного периода. Несколько различных типов или конфигураций потенциальных сигнатурных импульсов давления могут использоваться для начала приведения в действие дистанционно активируемого клапана 270.

[29] Дистанционно активируемый клапан 270 может представлять собой или содержать клапан без использования спуско-подъемных операций. Дистанционно активируемый клапан 270 может быть приведен в действие одним или более сигналами запуска. Приведенные в качестве примера сигналы запуска могут основываться на одной или более температурах, давлениях, скоростях потока, отрезках времени, их изменениях или любой их комбинации, или включать их, но не ограничиваться ими. В одном или более вариантах реализации изобретения сигнал запуска основан по меньшей мере на одном из температуры флюида, давления флюида, скорости потока флюида или любой их комбинации.

[30] По завершении операции установки и испытания дистанционно активируемый клапан 270 может быть возвращен в открытое положение путем отправки другого спускового механизма вглубь скважины. Открывая дистанционно активируемый клапан 270, изолирующая втулка 250 возвращается в закрытое положение, когда снижается гидравлическое давление на бурте 252. Когда изолирующая втулка 250 находится в закрытом положении, основной канал 220 потока устанавливается, вторичный канал 222 потока перекрывается, а гидравлическое давление в камере 214 поршня по меньшей мере снижается или снимается. Таким образом, элемент 234 зацепления отсоединяется от пакера 280, и на этом этапе операции гидравлический установочный инструмент 200 выглядит, как на фиг. 2А и 2В, при этом пакер 280 установлен. Далее гидравлический установочный инструмент 200 может быть извлечен из ствола скважины.

[31] В одном или более вариантах реализации изобретения система установки и испытания пакера без использования спуско-подъемных операций содержит пакер 280 и гидравлический установочный инструмент 200. Гидравлический установочный инструмент 200 содержит основной канал 220 потока, вторичный канал 222 потока и элемент 234 зацепления. Основной канал 220 потока находится в гидравлическом сообщении и расположен между изолирующей втулкой 250 и дистанционно активируемым клапаном 270. Вторичный канал 222 потока находится в гидравлическом сообщении и расположен между изолирующей втулкой 250 и поршнем 230. Элемент 234 зацепления соединен с поршнем 230 и выполнен с возможностью установки пакера 280. Изолирующая втулка 250 может перемещаться из закрытого положения в открытое положение путем закрытия дистанционно активируемого клапана 270. Вторичный канал 222 потока закрыт, когда изолирующая втулка 250 находится в закрытом положении, и открыт, когда изолирующая втулка 250 находится в открытом положении.

[32] В некоторых вариантах реализации изобретения способ установки одного или более пакеров в стволе скважины включает в себя размещение гидравлического установочного инструмента 200 и пакера 280 в стволе скважины. Гидравлический установочный инструмент 200 и пакер 280 могут быть размещены или иным образом расположены в горизонтальной системе заканчивания скважины или многоствольной системе заканчивания скважины, содержащейся в подземном пласте. Флюид течет по основному каналу 220 потока, проходящему через изолирующую втулку 250, расположенную в гидравлическом установочном инструменте 200. Дистанционно активируемый клапан 270 расположен ниже по потоку от изолирующей втулки 250 вдоль основного пути 220 потока. Дистанционно активируемый клапан 270 может быть по меньшей мере частично закрыт или полностью закрыт для уменьшения или прекращения прохождения или протекания флюида через дистанционно активируемый клапан 270 и для приложения гидравлического давления к изолирующей втулке 250.

[33] Один или более сигналов запуска могут быть активированы, чтобы по меньшей мере частично или полностью закрыть дистанционно активируемый клапан 270. Изолирующая втулка 250 может перемещаться или переходить из закрытого положения в открытое положение под действием гидравлического давления, прилагаемого к ней. Вторичный канал 222 потока закрыт, когда изолирующая втулка 250 находится в закрытом положении, и вторичный канал 222 потока открыт, когда изолирующая втулка 250 находится в открытом положении. По меньшей мере часть флюида отводится из основного канала 220 потока по вторичному каналу 222 потока в поршень 230. Флюид вступает в контакт и перемещает поршень 230, который, в свою очередь, приводит в движение или иным образом перемещает элемент 234 зацепления, чтобы установить пакер 280.

[34] Способ также может включать в себя срез, сдвиг, разрыв, изгиб или иное удаление срезного штифта 211 путем приложения гидравлического давления к изолирующей втулке 250. В одном или более вариантах реализации изобретения перед по меньшей мере частичным закрытием дистанционно активируемого клапана 270 способ включает повышение давления флюида в стволе скважины до испытательного давления без установки пакера 280. Испытательное давление равно или превышает гидравлическое давление, приложенное к изолирующей втулке 250.

[35] В одном или более вариантах реализации изобретения гидравлические установочные инструменты и способы, описанные и рассмотренные в данном документе, предусматривают: транспортировку пакера и узла уплотнения вглубь ствола скважины; укладку узла уплотнения в отверстие уплотнения; проверку колонны насосно-компрессорных труб, спускного инструмента, пакера, уплотнений и компоновки для нижнего заканчивания скважины над пакером; установку давления, но без установки пакера; приведение в действие скважинного барьера без использования спускно-подъемных операций; последующую установку пакера, а затем открытие барьера без использования спуско-подъемных операций; и обеспечение повторного испытания колонны труб и извлечения инструмента для спуска пакера в течение одного спуска.

[36] Системы установки и испытания пакера без использования спуско-подъемных операций, гидравлические установочные инструменты и способы, описанные и рассмотренные в данном документе, могут использоваться в системах заканчивания одиночных стволов скважин или заканчивания многоствольных (МСТ) скважин или многоствольных соединениях. Системы заканчивания многоствольных скважин или многоствольные соединения могут иметь рейтинг технологического развития многоствольных скважин (Technology Advancement of MultiLaterals - TAML) любого из уровней 1-6. В одном или более примерах системы установки и проверки пакера без использования спуско-подъемных операций, гидравлические установочные инструменты и/или способы могут использоваться в системах заканчивания многоствольных скважин или многоствольных соединениях, которые имеют рейтинг TAML уровня 5, при этом промежуточный пакер спускают с уплотнениями ниже отклонителя и соединения. Способ может предусматривать испытание пакера, уплотнений и соединения в основном стволе скважины без установки пакера, и впоследствии после испытания пакер можно установить гидравлически без использования спуско-подъемных операций (например, включая сброс шара). В некоторых вариантах реализации изобретения гидравлические установочные инструменты изолированы от гидравлического давления для испытаний или операций по циркуляции, а затем могут быть приведены в действие с помощью дистанционно активируемого клапана (например, электронного дистанционного устройства компенсации (eRED), известного как клапан ERED^®), чтобы отключить изолирующий механизм.

[37] Изолирующая втулка в закрытом положении предотвращает приложение давления колонны труб внутри ствола скважины и зацепление с поршнем. Поэтому оператор должен использовать пакер с нижними уплотнениями и иметь связь через рабочую колонну, гидравлический спускной инструмент, пакер, хвостовик и уплотнения. Кроме того, оператор может пройти в нижнее отверстие уплотнения и проверить рабочую колонну, гидравлический спускной инструмент, пакер, хвостовик, уплотнения и компоненты компоновки для нижнего заканчивания скважины в основном стволе скважины без установки пакера, даже напротив закрытого барьера или обсаженного ствола скважины.

[38] Чтобы установить пакер, оператор может выбрать что-то из различных сигналов запуска на основании установки температуры, давления и времени в логической схеме, которая запустит закрытие дистанционно активируемого клапана. После того как дистанционно активированный клапан закрывается, приложение давления в колонне труб снова сдвигает в открытое положение изолирующую втулку, открывая гидравлический поршень в гидравлическом установочном инструменте. Это давление приводит в движение поршень и устанавливает пакер. Давление может быть приложено столько раз, сколько необходимо для установки пакера и/или проверки рабочей колонны и/или уплотнений. Когда завершается установка и проверка, выполняется логическая схема температуры, давления и/или времени или другой сигнал запуска, и дистанционно активируемый клапан запускается для открытия, что позволяет извлечь гидравлический установочный инструмент из ствола скважины.

[39] В некоторых примерах уплотнения могут быть встроены в гидравлический установочный инструмент в качестве внутренней колонны труб, подвешенной под инструментом HPT (ʺHPT toolʺ). Дистанционно активируемый клапан может быть зафиксирован на месте с помощью переводника на три направления в нижней части инструмента HPT с использованием переводника на три направления и контргайки с отверстиями. В этой конфигурации флюид, используемый во время закачки и испытания под давлением, может течь вниз через инструмент HPT, через переводник на три направления, контргайку с отверстиями, вниз по промывочной трубе и из нижнего узла уплотнения.

[40] В дополнение к вариантам реализации изобретения, описанным выше, варианты реализации данного изобретения дополнительно относятся к одному или более из следующих пунктов:

[41] 1. Гидравлический установочный инструмент, содержащий: оправку, содержащую основной канал потока; корпус поршня, окружающий, по меньшей мере, часть оправки; поршень, расположенный между корпусом поршня и частью оправки, при этом поршень, корпус поршня и часть оправки определяют полость, расположенную между ними;; отверстие, проходящее через оправку, выполненное с возможностью обеспечения гидравлического сообщения между основным каналом потока и камерой; изолирующую втулку, расположенную внутри оправки и перемещаемую вдоль основного канала потока между закрытым положением и открытым положением для управления гидравлическим сообщением между основным каналом потока и камерой через отверстие; и дистанционно активируемый клапан, расположенный ниже по потоку от изолирующей втулки, при этом дистанционно активируемый клапан управляет прохождением флюида через него.

[42] 2. Система установки пакера, содержащая: пакер; и гидравлический установочный инструмент, выполненный с возможностью установки пакера в стволе скважины, причем гидравлический установочный инструмент содержит: основной канал потока, находящийся в гидравлическом сообщении и расположенный между изолирующей втулкой и дистанционно активируемым клапаном; вторичный канал потока, находящийся в гидравлическом сообщении и расположенный между изолирующей втулкой и поршнем; элемент зацепления, соединенный с поршнем и выполненный с возможностью установки пакера; при этом изолирующая втулка может перемещаться из закрытого положения в открытое положение путем закрытия дистанционно активированного клапана; и при этом вторичный канал потока закрыт, когда изолирующая втулка находится в закрытом положении, и открыт, когда изолирующая втулка находится в открытом положении.

[43] 3. Система установки пакера, содержащая: пакер; и гидравлический установочный инструмент, выполненный с возможностью установки пакера в стволе скважины, причем гидравлический установочный инструмент содержит: оправку, содержащую основной канал потока для пропускания через него флюида; поршень, расположенный между корпусом поршня и оправкой; элемент зацепления, соединенный с поршнем и выполненный с возможностью установки пакера; камеру, расположенную между поршнем, корпусом поршня и оправкой; отверстие, проходящее через оправку, для обеспечения гидравлического сообщения между основным каналом потока и камерой; изолирующую втулку, расположенную внутри оправки и перемещаемую между закрытым положением и открытым положением для управления гидравлическим сообщением между основным каналом потока и камерой через отверстие; и дистанционно активируемый клапан, расположенный ниже по потоку от изолирующей втулки, при этом дистанционно активируемый клапан управляет прохождением флюида через него.

[44] 4. Способ установки пакера в стволе скважины, включающий: помещение гидравлического установочного инструмента и пакера в ствол скважины; пропускание флюида по основному каналу потока, проходящему через изолирующую втулку, расположенную в гидравлическом установочном инструменте; по меньшей мере частичное закрытие дистанционно активируемого клапана, расположенного ниже по потоку от изолирующей втулки вдоль основного канала потока, чтобы уменьшить или прекратить прохождение флюида через дистанционно активируемый клапан и подать гидравлическое давление на изолирующую втулку; перемещение изолирующей втулки из закрытого положения в открытое положение под действием гидравлического давления, приложенного к ней, при этом вторичный канал потока закрывается, когда изолирующая втулка находится в закрытом положении, и открывается, когда изолирующая втулка находится в открытом положении; отвод по меньшей мере части флюида из основного канала потока по вторичному каналу потока в поршень; и приведение в движение элемента зацепления поршнем для установки пакера.

[45] 5. Способ по пункту 4, дополнительно включающий активацию сигнала запуска, чтобы по меньшей мере частично закрыть дистанционно активируемый клапан, при этом сигнал запуска основан по меньшей мере на одном из температуры флюида, давления флюида, скорости потока флюида, времени или любой их комбинации.

[46] 6. Способ по пункту 4 или 5, дополнительно включающий подачу гидравлического давления на изолирующую втулку для среза срезного штифта и перемещения изолирующей втулки.

[47] 7. Способ по любому из пунктов 4-6, отличающийся тем, что перед тем, как по меньшей мере частично закрыть дистанционно активируемый клапан, способ дополнительно включает повышение давления флюида в стволе скважины до испытательного давления без установки пакера, при этом испытательное давление равно или больше, чем гидравлическое давление, приложенное к изолирующей втулке.

[48] 8. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-7, отличающийся тем, что поршень может перемещаться внутри корпуса поршня за счет перепада давления в камере.

[49] 9. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-8, отличающийся тем, что изолирующая втулка содержит первое выпускное отверстие для флюида для пропускания флюида по основному каналу потока, когда изолирующая втулка находится в закрытом положении.

[50] 10. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по пункту 9, дополнительно включающие вторичный канал потока, проходящий от основного канала потока в камеру через отверстие.

[51] 11. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по пункту 10, отличающиеся тем, что изолирующая втулка дополнительно содержит второе выпускное отверстие для флюида для пропускания флюида по вторичному каналу потока, когда изолирующая втулка находится в открытом положении.

[52] 12. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по пункту 9, отличающиеся тем, что изолирующая втулка дополнительно содержит бурт, по меньшей мере частично охватывающий первое выпускное отверстие для флюида.

[53] 13. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-12, дополнительно содержащие срезной штифт, который соединяет изолирующую втулку с компонентом инструмента, когда изолирующая втулка находится в закрытом положении.

[54] 14. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по пункту 13, отличающиеся тем, что компонент инструмента является по меньшей мере одним из оправки, опорного элемента или минимального узла 240 переводника.

[55] 15. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по пункту 13, отличающиеся тем, что изолирующая втулка отсоединяется от компонента инструмента, когда срезной штифт отсутствует или срезан и когда изолирующая втулка находится в открытом положении.

[56] 16. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-15, дополнительно содержащие по меньшей мере одно из опорного элемента, минимального узла переводника или их комбинацию, расположенные между и находящиеся в гидравлическом сообщении с изолирующей втулкой и дистанционно активируемым клапаном.

[57] 17. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по пункту 16, отличающиеся тем, что минимальный узел переводника содержит систему сброса давления, содержащую приводимый в действие давлением предохранительный клапан, находящийся в гидравлическом сообщении с каналом сброса давления.

[58] 18. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по пункту 17, отличающиеся тем, что приводимый в действие давлением предохранительный клапан содержит по меньшей мере одно из разрывной мембраны, предохранительного клапана, клапана сброса давления или любую их комбинацию.

[59] 19. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по пункту 17, отличающиеся тем, что система сброса давления содержит канавки, находящиеся в гидравлическом сообщении с каналом сброса давления и расположенные на границе сопряжения между минимальным узлом переводника и оправкой.

[60] 20. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-19, отличающиеся тем, что дистанционно активируемый клапан активируется сигналом запуска на основании температуры, давления, скорости потока, времени или их комбинаций.

[61] 21. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-20, отличающиеся тем, что поршень включает гидравлический установочный поршень.

[62] 22. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-21, отличающиеся тем, что дистанционно активируемый клапан в открытом положении выполнен с возможностью повышения давления флюида в стволе скважины до испытательного давления без установки пакера, и при этом испытательное давление равно или превышает гидравлическое давление, приложенное для перемещения изолирующей втулки.

[63] 23. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-22, отличающиеся тем, что гидравлический установочный инструмент и пакер расположены в горизонтальной системе заканчивания скважины, содержащейся в стволе скважины.

[64] 24. Гидравлический установочный инструмент, система установки пакера и/или способ по любому из пунктов 1-23, отличающиеся тем, что поршень подвергается воздействию флюида, проходящего через отверстие в камеру через вторичный канал потока, когда изолирующая втулка находится в открытом положении.

[65] Были описаны один или более конкретных вариантов реализации данного изобретения. В попытке предоставить краткое описание этих вариантов реализации изобретения в описании могут быть описаны не все признаки фактической реализации. Следует принимать во внимание, что при разработке любой такой фактической реализации, как и в любой инженерной или опытно-конструкторской разработке, необходимо принимать многочисленные конкретные решения для реализации для достижения конкретных целей разработчиков, таких как соблюдение связанных с системой и связанных с бизнесом ограничений, которые будут изменяться в зависимости от варианта реализации. Кроме того, следует понимать, что попытки такой разработки могут быть сложными и трудоемкими, но, тем не менее, благодаря преимуществу, получаемому от раскрытия данного изобретения, она может стать обычным делом в связи с проектированием, изготовлением и производством для среднего специалиста в данной области техники.

[66] В последующем обсуждении и в формуле изобретения форма единственного числа предназначена для обозначения того, что имеется один или более элементов. Термины «включающий», «содержащий» и «имеющий» и их варианты используются в неограничивающей форме и, следовательно, должны толковаться как обозначающие «включающий, но не ограниченный ими…». Кроме того, любое использование любых форм терминов «соединять», «входить в зацепление», «присоединить», «присоединить», «сопрягать», «монтировать» или любого другого термина, описывающего взаимодействие между элементами, подразумевает либо косвенное, либо прямое взаимодействие между описанными элементами. Кроме того, используемые в данном документе термины «осевой» и «в осевом направлении» обычно означают направление вдоль или параллельно центральной оси (например, центральной оси корпуса или отверстия), тогда как термины «радиальный» и «в радиальном направлении» обычно означают направление перпендикулярно центральной оси. Термины «верх», «низ», «над», «под», «верхний», «нижний», «вверх», «вниз», «вертикальный», «горизонтальный» и варианты этих терминов используются для удобства и не требуют какой-либо конкретной ориентации компонентов.

[67] Определенные термины используются по всему описанию и в формуле изобретения для ссылки на конкретные отличительные признаки или компоненты. Как будет очевидно для специалиста в данной области техники, разные люди могут называть один и тот же отличительный признак или компонент по-разному. В данном документе не рассматривают различия между компонентами или отличительными признаками, отличающимися по наименованию, а не по функции.

[68] Ссылка по всему данному описанию на «один вариант реализации изобретения», «вариант реализации изобретения», «какой-то вариант реализации изобретения», «варианты реализации изобретения», «некоторые варианты реализации изобретения», «конкретные варианты реализации изобретения» или подобные формулировки означают, что конкретный отличительный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом реализации изобретения, может быть включена по меньшей мере в один вариант реализации данного изобретения. Таким образом, все эти фразы или аналогичные формулировки в данном описании могут, но не обязательно, относиться к одному и тому же варианту реализации изобретения.

[69] Раскрытые варианты реализации изобретения не должны интерпретироваться или использоваться иным образом как ограничивающие объем данного изобретения, включая формулу изобретения. Следует полностью признать, что различные идеи обсуждаемых вариантов реализации изобретения могут использоваться отдельно или в любой подходящей комбинации для получения требуемых результатов. Кроме того, для специалиста в данной области техники будет очевидным, что данное описание имеет широкое применение и обсуждение любого варианта реализации изобретения предназначено только для иллюстрации этого варианта реализации изобретения и не предназначено для того, чтобы предполагать, что объем изобретения, включая формулу изобретения, ограничен этим вариантом реализации изобретения.

Некоторые варианты реализации изобретения и отличительные признаки были описаны с помощью множества числовых верхних предельных значений и множества числовых нижних предельных значений. Следует принимать во внимание, что рассматриваются диапазоны, содержащие комбинацию любых двух значений, например комбинацию любого нижнего значения с любым верхним значением, комбинацию любых двух нижних значений и/или комбинацию любых двух верхних значений, если не указано иное. Определенные нижние предельные значения, верхние предельные значения и диапазоны указаны в одном или более пунктах приведенной ниже формулы изобретения. Все числовые значения являются «примерно» или «приблизительно» указанным значением, а также учитывают экспериментальную погрешность и отклонения, которые может ожидать специалист в данной области техники.

1. Гидравлический установочный инструмент, содержащий:

оправку, содержащую основной канал потока;

корпус поршня, окружающий по меньшей мере часть оправки;

поршень, расположенный между корпусом поршня и частью оправки, при этом поршень, корпус поршня и часть оправки образуют камеру, расположенную между ними;

отверстие, проходящее через оправку и выполненное с возможностью обеспечения гидравлического сообщения между основным каналом потока и камерой;

изолирующую втулку, расположенную внутри оправки и перемещаемую по основному каналу потока между закрытым положением и открытым положением, для управления гидравлическим сообщением между основным каналом потока и каналом через отверстие; и

дистанционно активируемый клапан, расположенный ниже по потоку от изолирующей втулки вдоль основного канала потока, при этом дистанционно активируемый клапан управляет флюидом, проходящим через него,

отличающийся тем, что дополнительно содержит минимальный узел переводника, расположенный между и находящийся в гидравлическом сообщении с изолирующей втулкой и дистанционно активируемым клапаном,

причем минимальный узел переводника содержит систему сброса давления, содержащую приводимый в действие давлением предохранительный клапан, находящийся в гидравлическом сообщении с каналом сброса давления,

при этом система сброса давления содержит канавки, находящиеся в гидравлическом сообщении с каналом сброса давления и расположенные на границе сопряжения между минимальным узлом переводника и оправкой.

2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что поршень может перемещаться внутри корпуса поршня за счет перепада давления в камере.

3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что изолирующая втулка содержит первое выпускное отверстие для флюида для прохождения флюида по основному каналу потока, когда изолирующая втулка находится в закрытом положении.

4. Инструмент по п. 3, дополнительно содержащий вторичный канал потока, проходящий от основного канала потока до камеры через отверстие.

5. Инструмент по п. 4, отличающийся тем, что изолирующая втулка дополнительно содержит второе выпускное отверстие для флюида для прохождения флюида по вторичному каналу потока, когда изолирующая втулка находится в открытом положении.

6. Инструмент по п. 3, отличающийся тем, что изолирующая втулка дополнительно содержит бурт, по меньшей мере частично охватывающий первое выпускное отверстие для флюида.

7. Инструмент по п. 1, дополнительно содержащий срезной штифт, который соединяет изолирующую втулку с компонентом инструмента, когда изолирующая втулка находится в закрытом положении.

8. Инструмент по п. 7, отличающийся тем, что компонент инструмента является по меньшей мере одним из оправки, опорного элемента или минимального узла переводника.

9. Инструмент по п. 7, отличающийся тем, что изолирующая втулка отсоединяется от компонента инструмента, когда срезной штифт отсутствует или срезан и когда изолирующая втулка находится в открытом положении.

10. Инструмент по п. 1, дополнительно содержащий опорный элемент, расположенный между и находящийся в гидравлическом сообщении с изолирующей втулкой и дистанционно активируемым клапаном.

11. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что приводимый в действие давлением предохранительный клапан содержит по меньшей мере одно из разрывной мембраны, предохранительного клапана, клапана сброса давления или любой их комбинации.

12. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что дистанционно активируемый клапан активируется сигналом запуска на основании температуры, давления, скорости потока, времени или их комбинаций.

13. Система установки пакера, содержащая:

пакер и

гидравлический установочный инструмент по п. 1.

14. Способ установки пакера в стволе скважины, включающий:

размещение гидравлического установочного инструмента по п. 1 и пакера в стволе скважины;

прохождение флюида по основному каналу потока, проходящему через изолирующую втулку, расположенную в гидравлическом установочном инструменте;

по меньшей мере частичное закрытие дистанционно активируемого клапана, расположенного ниже по потоку от изолирующей втулки вдоль основного канала потока, чтобы уменьшить или прекратить прохождение жидкости через дистанционно активируемый клапан и подать гидравлическое давление на изолирующую втулку;

перемещение изолирующей втулки из закрытого положения в открытое положение под действием гидравлического давления, приложенного к ней, при этом вторичный канал потока закрывается, когда изолирующая втулка находится в закрытом положении, и открывается, когда изолирующая втулка находится в открытом положении;

отвод по меньшей мере части флюида из основного канала потока по вторичному каналу потока в поршень и

приведение в действие элемента зацепления поршнем для установки пакера,

при этом в операции в связи с внештатной ситуацией используют систему сброса давления минимального узла переводника для сброса давления внутри гидравлического установочного инструмента посредством канавок, находящихся в гидравлическом сообщении с каналом сброса давления.

15. Способ по п. 14, дополнительно включающий активацию сигнала запуска, чтобы по меньшей мере частично закрыть дистанционно активируемый клапан, при этом сигнал запуска основан по меньшей мере на одном из температуры флюида, давления флюида, скорости потока флюида, времени или любой их комбинации.

16. Способ по п. 14, дополнительно включающий подачу гидравлического давления на изолирующую втулку для среза срезного штифта и перемещения изолирующей втулки.

17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что перед по меньшей мере частичным закрытием дистанционно активируемого клапана способ дополнительно включает повышение давления флюида в стволе скважины до испытательного давления без установки пакера, при этом испытательное давление равно или больше, чем гидравлическое давление, приложенное к изолирующей втулке.