УСТРОЙСТВО И СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНОЙ СОЛЯНОЙ КАВЕРНЫ
DEVICE AND METHODS FOR FORMATION AND USE OF UNDERGROUND SALT CAVERN

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к колонне труб, предназначенной для образования подземной соляной каверны, к способам образования подземной соляной каверны посредством формирования растворением (выщелачивания) и к способам использования подземной соляной каверны, включающим хранение текучей среды (например, газовых флюидов или жидкого углеводорода) в подземной соляной каверне или извлечение флюида (например, газовых флюидов или жидкого углеводорода) из подземной соляной каверны. Термин «подземная» охватывает значение «подводная», и в действительности настоящее изобретение в особенности применимо для подводных соляных каверн и морских установок.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поскольку потребность в энергии изменяется в течение дня и года, непрерывная подача зависит от запаса энергии при удовлетворении максимальных потребностей, превышающих базовую потребность в энергии. Для выравнивания максимальных потребностей в использовании можно обеспечить накопление газообразных или жидких углеводородов во время периодов избыточной подачи и последующий выпуск из хранилища во время периодов недостаточной подачи. Кроме того, сжатый воздух может быть получен, например, посредством энергии ветра, может храниться в подземной соляной каверне и впоследствии может выпускаться и использоваться для выработки энергии посредством пневматических двигателей во время периодов высокого спроса и/или во время периодов, когда, например, скорости ветра или уровни энергии, обеспечиваемые другими доступными в природе источниками энергии, являются низкими.
Хранение газообразного углеводорода предусматривает сжатие и/или сжижение газа и закачивание сжатых и/или сжиженных углеводородов в пространства большого объема, в то время как по природе жидкие углеводороды просто закачивают в указанные пространства большого объема.
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к созданию и эксплуатации каверн-хранилищ большого объема, образуемых в подземных солевых отложениях, расположенных на суше и под водой, используемых главным образом для хранения газов и/или жидкостей, таких как углеводороды, используемые при энергоснабжении.
Настоящее изобретение относится в целом к устройствам, системам и способам, которые могут быть использованы для создания и эксплуатации скважин для хранения, образуемых растворением. Варианты осуществления систем и способов могут быть использованы при управлении образованием скважин для хранения в солевых отложениях, регулировании и направлении потока жидкости и/или газа в скважины или из скважин и для выполнения операций, таких как одновременное бурение нескольких скважин одним буровым станком (поэтапно-групповое бурение), заканчивание, формирование растворением или выщелачивание, обезвоживание и операций хранения газов или жидкостей под землей.
Как правило, затраты на наземное хранение выше затрат на подземное хранение, поскольку полезность необитаемого наземного пространства выше полезности необитаемого подземного пространства.
Таким образом, традиционные способы включают подготовку подземного хранилища для создания больших пространств для хранения жидкостей и газов без утечек, предназначенных для углеводородного газа или жидкостей, известную как формирование растворением, выщелачивание или разработка выщелачиванием подземных солевых отложений.
Разработка выщелачиванием подземного солевого отложения предусматривает размещение ствола скважины в солевом отложении и закачивание воды в солевое отложение для растворения соли с последующим извлечением насыщенного солью соляного раствора для образования подземной каверны, в которой может храниться газ.
Плотность подземных солевых отложений высокого качества обеспечивает создание газонепроницаемого барьера для хранения указанных углеводородных газов и жидкостей после герметичного закрытия входа в солевое отложение.
Как правило, разработка солевых отложений выщелачиванием на суше требует меньше ресурсов, чем разработка морских подземных солевых отложений выщелачиванием, поскольку установки должны быть сооружены над уровнем океана для облегчения указанной разработки морских месторождений выщелачиванием. Поэтому большинство операций разработки выщелачиванием до настоящего времени выполнялись на суше с использованием сравнительно простых технологий строительства.
Кроме того, ограниченное количество высококачественных подземных солевых отложений на суше вблизи средств транспортировки углеводородных газов часто ограничивает число хранилищ на суше, образованных посредством формирования растворением, которые могут быть созданы.
Однако иногда имеются высококачественные прибрежные солевые отложения вблизи производственных мощностей для добычи и транспортировки углеводородов в больших количествах, что обуславливает выгодность сооружения морских газохранилищ в виде соляных каверн для хранения газа в тех местах, где отсутствуют подходящие отложения на суше.
К сожалению, сравнительно простые технология и способы создания газохранилищ на суше не являются экономически эффективными или ресурсоэффективными, принимая во внимание высокие затраты и сложную логистику работ в ограниченном пространстве в открытом море/на удалении от берега.
Традиционные способы и устройства, используемые на суше для формирования растворением, в значительной степени не пригодны для применений в море вследствие необходимых посещений установок для бурения и/или эксплуатации для создания каверны и вследствие высокой стоимости морских операций и требований государства в отношении перемещения по морю подобных морских судов.
Способы и устройства для строительства на суше не пригодны к использованию, и существующие в нефтяной промышленности или соответствующие предшествующему уровню техники устройства часто являются непригодными, а также существующие или соответствующие предшествующему уровню техники технологии строительства в море не соответствуют целевому назначению, или отсутствуют соответствующие целевому назначению устройства для сооружения морских каверн для хранения газа.
Варианты осуществления способов, систем и устройств по настоящему изобретению способны выдерживать циклические температурные воздействия, связанные с перемежающимися сжатием и расширением больших объемов газа, хранением жидкостей, обезвоживанием и формированием растворением, для уменьшения количества требуемых ресурсов, за счет упрощения логистики, необходимой для создания морской каверны для хранения газа, посредством одной колонны для отклонения потока, пригодной для выполнения необходимых функций, которые потребовали бы множества операций по установке и удалению колонн при использовании традиционных устройств, систем и способов.
Как правило, специалисты создают буровые скважины в подземных солевых отложениях и размещают участки трубопроводов, такие как звенья обсадных труб, между подземными пластами и каналом скважины посредством использования металлургических средств заделки, то есть сварки, для скрепления каждого участка трубопровода или звена обсадных труб.
Специалисты в области строительства скважин для образования соляных каверн часто выполняют сварку звеньев обсадных труб вместе для улучшения способностей трубопровода или обсадной колонны выдерживать циклические температурные воздействия. После размещения обсадных колонн со сварными соединениями в стволе скважины специалисты размещают цемент между подземными пластами и обсадной колонной со сварными соединениями.
Вариант осуществления способа по настоящему изобретению может включать использования существующего соединения с защелкиванием стыкуемых вместе муфт, не используемого в настоящее время в области создания и использования пространств для хранения в солевых отложениях, для устранения необходимости в сварке обсадных колонн и, таким образом, обеспечения значительной экономии времени.
Таким образом, обычная практика создания ряда стволов скважин, получаемых посредством выполняемого ранее крепления обсадными трубами стволов скважин, проходящих через подземные пласты, включает неоднократное выполнение процесса сварки и цементирования обсадных труб с последующим бурением до тех пор, пока не будет достигнута верхняя часть заданного подземного солевого отложения.
После образования ствола скважины, проходящего через подземное солевое отложение, и цементирования обсадной колонны со сварными соединениями в заданном положении выше той глубины, на которой должно находиться пространство для хранения, получаемое формированием растворением, специалисты в области создания скважин для каверн-газохранилищ обычно размещают трубы с резьбой или обсадные колонны, называемые колоннами для выщелачивания, внутри обсадной колонны со сварными соединениями и ствола скважины, при этом указанные трубы с резьбой или колонны для выщелачивания простираются вниз от обсадной колонны через подземное солевое отложение.
При использовании традиционных способов колонны для выщелачивания представляют собой только временные трубопроводы, требующие герметичности во время процесса формирования растворением, в результате чего используются резьбовые соединения.
Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя колонну для отклонения потока, которая может использоваться постоянно во время операций формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения для замены данных колонн для выщелачивания и других колонн, обычно используемых после извлечения колонны для выщелачивания.
При использовании традиционных используемых на практике способов в данные обсадные колонны с резьбовыми соединениями затем закачивают воду, которая обеспечивает образование растворенной соли или соляного раствора за счет того, что вода будет находиться рядом с солевым отложением, при этом соляной раствор возвращается через кольцевое пространство между обсадными колоннами для выщелачивания, предусмотренными с резьбовыми соединениями, в направлении вперед и возвращается по внутреннему каналу внутренней колонны для выщелачивания в обратном направлении для повышения степени растворения соли.
Для дополнительного регулирования и для предотвращения ситуации, когда вода вызывает растворение соли в нежелательных местах, оболочку, состоящую из газа, такого как азот, или жидкости, такой как дизельное топливо, размещают через кольцевое пространство между колоннами для выщелачивания, выполненными с резьбовыми соединениями, и стволом скважины или стенкой каверны.
Время от времени осуществляют регулирование оболочки и/или обсадную колонну с резьбовыми соединениями регулируют и/или извлекают из скважины или каверны, и устройство, такое как гидроакустическая станция, вводят в ствол скважины для определения того, создается ли каверна с надлежащей формой.
При использовании традиционных используемых на практике способов, если каверна не выщелачивается надлежащим образом или формирование растворением должно выполняться поэтапно, оболочку и/или обсадную колонну с резьбовыми соединениями реконфигурируют один или несколько раз для коррекции каверны ненадлежащей формы или для образования пространства поэтапно посредством воздействия на растворение соли во время формирования растворением.
При использовании традиционных способов для выщелачивания используют две концентрические колонны, и требуется большая подъемная установка для извлечения внутренней колонны 2 (фиг.1) до того, как установка сможет обеспечить перемещение наружной колонны 2А (фиг.1) и повторную установку внутренней колонны.
При использовании традиционных используемых на практике способов подъема наружной колонны 2А (фиг.1) для выщелачивания требуется регулировать глубину, на которой вода выпускается из пространства между наружной и внутренней колоннами для выщелачивания во время реализации превалирующего способа обеспечения возможности подъема более легкой воды вверх и принудительного смещения более тяжелого соляного раствора в канал внутренней колонны для выщелачивания, в результате чего повышается степень насыщения соляного раствора солью.
Основное традиционное средство определения того, когда глубина погружения внутренней или наружной колонны для выщелачивания должна быть изменена, заключается в определении формы и степени растворения соли в стволе скважины или в каверне посредством использования гидроакустического прибора. В тех случаях, когда допустимо низкое разрешение, измерения с помощью гидроакустических приборов могут быть выполнены через колонны для выщелачивания; однако в том случае, если требуются измерения с высоким разрешением, колонны для выщелачивания должны быть извлечены перед выполнением измерений с помощью гидроакустических приборов.
При использовании традиционных используемых на практике способов обсадная колонна для выщелачивания, предусмотренная с резьбовыми соединениями, может быть размещена глубоко в подземной соляной каверне, и секции могут быть разрезаны, и может быть обеспечена возможность их падения на дно каверны для регулирования места циркуляции флюидов и для предотвращения всасывания нерастворимых веществ, которые упали на дно образованного пространства, после чего разработка подземного солевого отложения выщелачиванием продолжается. Традиционные используемые на практике способы периодического извлечения обсадной колонны с резьбовыми соединениями, проверки формы каверны, разрезания обсадной колонны и извлечения и повторной установки обсадной колонны с резьбовыми соединениями являются сложными с точки зрения логистики и дорогими для оборудования, используемого на суше, но еще более дорогими для морского оборудования.
Традиционный процесс повторения операций формирования растворением, определения формы каверны и потенциального изменения глубин размещения внутренней и/или наружной колонн для выщелачивания продолжается до тех пор, пока не будут получены заданные объем и форма каверны.
При традиционных используемых на практике способах после образования каверны для хранения газа или жидкости обсадную колонну с резьбовыми соединениями извлекают, и обсадную колонну со сварными соединениями устанавливают вместе с фонтанной арматурой с задвижками, расположенной на поверхности и предназначенной для регулирования доступа к каверне-хранилищу.
Традиционные используемые на практике способы включают установку постоянного эксплуатационного пакера на нижнем конце эксплуатационной обсадной колонны со сварными соединениями, подлежащего вводу в контактное взаимодействие с эксплуатационной зацементированной обсадной колонной над соляной каверной, и герметизацию кольцевого пространства между эксплуатационной обсадной колонной и эксплуатационной зацементированной обсадной колонной.
Как только эксплуатационная обсадная колонна и постоянный пакер будут установлены, при использовании традиционных способов колонну для обезвоживания устанавливают так, что она проходит через эксплуатационную обсадную колонну и взаимодействующий с ней постоянный пакер до нижнего конца каверны.
Непосредственно после формирования растворением созданная каверна наполнена соляным раствором. Традиционные способы требуют установки колонны для обезвоживания через посредство фонтанной арматуры с задвижками, включающей в себя любые подземные предохранительные клапаны, и эксплуатационной обсадной колонны до дна каверны для удаления соляного раствора посредством закачивания запасаемой текучей среды или газа в каверну для вытеснения соляного раствора на поверхность через колонну для обезвоживания.
Традиционные используемые на практике способы предусматривают вытеснение соляного раствора из каверны посредством жидкости или газов, подлежащих хранению. Данные используемые на практике способы часто называют обезвоживанием.
Во время операций хранения может быть создана возможность расширения сжатого газа во время извлечения, но каверна должна быть вновь заполнена водой или соляным раствором для извлечения хранящихся жидкостей или газа при давлении, недостаточном для того, чтобы вызвать утечку из каверны. Когда внутри каверны хранится сжатый газ, существует риск утечки, при этом жидкость, хранящаяся внутри каверны, по существу не имеет давления, вызывающего утечку.
Следовательно, при традиционных используемых на практике способах подземные предохранительные клапаны часто устанавливают внутри трубопроводов над каверной для хранения газа для предотвращения утечки газа, при этом подземные предохранительные клапаны, как правило, не требуются в кавернах для хранения жидкостей.
В то время как при традиционных используемых на практике способах колонны для обезвоживания оставляют в подземных хранилищах жидкостей в целях накопления/хранения и извлечения, обычная практика для каверн для хранения газа, имеющих подземные предохранительные клапаны, предусматривает извлечение колонны для обезвоживания после извлечения соляного раствора посредством процесса обезвоживания для обеспечения возможности перекрытия трубопроводов, ведущих к каверне, посредством любых соответствующих подземных предохранительных клапанов и/или клапанов надземной фонтанной арматуры с целью предотвращения непреднамеренной утечки газов.
Извлечение колонны для обезвоживания из скважины и каверны, наполненной сжатым газом, представляет собой задачу, решение которой связано с возможными опасными последствиями и которая требует дорогостоящих мер предосторожности и обеспечения безопасности для извлечения колонны для обезвоживания из скважины и каверны посредством использования процесса, называемого извлечением и спуском-подъемом под давлением.
Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя колонну для отклонения потока, которая может быть оставлена постоянно внутри скважины для обезвоживания во время операций подачи жидкости для хранения, с удаленными внутренними частями для облегчения использования предохранительных клапанов на операциях подачи газа для хранения, в результате чего устраняется обычная необходимость в выполнении операций извлечения или спуска-подъема под давлением, связанных с возможными опасными последствиями.
Поскольку диаметры соляных каверн ограничены способностью обеспечивать опору для кровли каверны, большие хранилища в соляных кавернах требуют множества каверн, которые при использовании традиционных способов требуют установки, использования и извлечения множества разных колонн для того, чтобы сначала образовать посредством растворения каждую из каверн, а затем обеспечить ее обезвоживание, при этом каверны для хранения газа потенциально требуют выполнения операций извлечения или спуска-подъема под давлением, связанных с возможными опасными последствиями.
Традиционные способы выполнения операций на множестве скважин в пределах некоторой зоны требуют многочисленных стволов скважин и трубопроводов, соединенных с соответствующей фонтанной арматурой с задвижками, оборудованием устья скважины и другим оборудованием. Как правило, используются наземные трубопроводы или трубопроводы, расположенные над уровнем дна моря, и соответствующие компоненты оборудования для выщелачивания, эксплуатации и/или закачивания, предназначенные для обеспечения сообщения с каждой скважиной. В результате выполнение операций бурения, заканчивания, обезвоживания, спуска-подъема под давлением и других аналогичных операций в зоне с многочисленными скважинами может быть чрезвычайно затратным и трудоемким, поскольку часто возникает необходимость в установке наземного или расположенного над уровнем дна моря оборудования для обеспечения взаимодействия с каждой скважиной или, в альтернативном варианте, в сооружении большой установки с последующим демонтажем, опусканием домкратом и/или извлечением якорей после использования и в перемещении большой установки к каждой последующей скважине.
Традиционные способы формирования каверны в солевом отложении растворением требуют, как минимум, перебазирования большой установки, ее сооружения или установки, ее использования и ее разборки или вывода из взаимодействия со скважиной после бурения скважины и снова после заканчивания скважины, и еще раз после обезвоживания скважины до того, как будет обеспечена возможность использования скважины для операций накопления/хранения газа или жидкости. Любая регулировка колонн для выщелачивания, включая извлечение внутренней колонны для выщелачивания перед перемещением наружной колонны для выщелачивания, требует дополнительного монтажа, работы и разборки большой установки, что вызывает дополнительное увеличение затрат и сложности логистики.
Существуют значительные опасности и возникают существенные затраты при выполнении данных одних и тех же операций бурения, заканчивания, выщелачивания, обезвоживания, спуска-подъема под давлением и других аналогичных операций множество раз. Опасности и затраты возникают в жестких условиях эксплуатации, таких как те, которые имеют место под поверхностью океана, в арктических зонах или в ситуациях, в которых пространство ограничено, например, при работе с морского основания или искусственного острова. Кроме того, затраты на наземную или расположенную над морским дном фонтанную аппаратуру с задвижками и соответствующее оборудование могут быть экономически нецелесообразными, и применение подобного наземного или расположенного над морским дном оборудования может подпадать под действие многочисленных норм по охране окружающей среды или других нормативных документов для промышленности, которые ограничивают доступ и/или число скважин вследствие значительного отрицательного воздействия на окружающую среду.
В то время как перемещение, установка, выполнение работы, демонтаж и удаление большой установки с места расположения скважины или каверны часто жизнеспособны в конкретных экономических условиях на суше почти всегда за исключением наихудших погодных условий, добавление берегового ветра, волн и приливных движений часто может препятствовать как перемещению, так и эксплуатации большой морской установки, что вызывает потенциальное значительное увеличение затрат на сооружение газохранилищ в морской среде.
Существует потребность в системах и способах, пригодных для создания и эксплуатации подземного хранилища, сформированного растворением, которые обеспечивают более высокую эффективность и уменьшенные затраты по сравнению с существующими способами за счет снижения требований к наземному оборудованию и уменьшения или устранения потребности в перемещении, сооружении и демонтаже буровых и/или подъемных установок и аналогичного оборудования между такими операциями, как бурение, заканчивание, обезвоживание, спуск-подъем под давлением, и фазами хранения в подземном хранилище или между множеством подземных хранилищ.
Существует потребность в системах и способах, пригодных для создания и эксплуатации подземного хранилища, сформированного растворением, которые могут предусматривать использование менее дорогих и меньших по размеру установок с применением троса или каната и устранить необходимость в множестве последующих операций установки и извлечения большого оборудования, которые требуют применения имеющих больший размер и более дорогих подъемных установок.
Существует потребность в системах и способах, пригодных для создания и эксплуатации подземного хранилища, сформированного растворением, которые могут обеспечить выполнение многочисленных операций, включая одновременное бурение нескольких скважин одним буровым станком (поэтапно-групповое бурение), заканчивание, формирование растворением, обезвоживание, и операций накопления/хранения газов и жидкостей посредством однократной установки колонны.
Существует потребность в системах и способах, пригодных для сооружения и эксплуатации подземных хранилищ большого объема, сформированных растворением в подземных солевых отложениях на суше или под водой, для снижения затрат на хранение и сохранения наземного пространства.
Существует потребность в системах и способах, пригодных для сооружения подводных или подземных хранилищ большого объема, сформированных растворением, с большой точностью и регулированием образования каверны-хранилища.
Существует потребность в системах и способах, пригодных для эксплуатации подземных хранилищ, сформированных растворением, которые обеспечивают возможность выполнения операций, включая заканчивание, формирование растворением, обезвоживание, и операций накопления/хранения газов и жидкостей на множестве подземных хранилищ через посредство одного основного ствола скважины.
Задача настоящего изобретения состоит в удовлетворении, по меньшей мере, некоторых из вышеуказанных потребностей, по меньшей мере, в предпочтительных вариантах осуществления и в преодолении или уменьшении остроты, по меньшей мере, некоторых из вышеописанных проблем, связанных с предшествующим уровнем техники.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, согласно одному аспекту настоящего изобретения разработана колонна (70, 76) труб, предназначенная для закачивания текучей среды в подземный ствол скважины или извлечения текучей среды из подземного ствола скважины в соли или в подземной соляной каверне (26), при этом указанная колонна труб включает в себя внутреннюю колонну (2) труб, расположенную внутри наружной колонны (2А) труб, с внутренним каналом (25) во внутренней колонне труб и с первым кольцевым каналом (24) между внутренней и наружной колоннами труб, и отличается тем, что указанная колонна труб представляет собой колонну (70) труб, предназначенную для отклонения потока, с, по меньшей мере, одним боковым отверстием (44, 64, 67, 90) во внутренней или наружной колонне (2/2А) труб, при этом боковое отверстие сообщается с, по меньшей мере, одним из каналов (24, 25) и со стволом скважины или каверной (26), и содержит средства (21, 22, 23, 25А, 47, 51, 51А, 65, 71) регулирования потока для регулирования потока текучей среды между каналами (24, 25) или вдоль каналов (24, 25) для обеспечения возможности использования колонны (70) труб, предназначенной для отклонения потока, для накопления газов, жидких углеводородов или их комбинаций в указанной каверне (26) и извлечения газов, жидких углеводородов или их комбинаций из каверны (26) и выполнения, по меньшей мере, одной из операций формирования растворением, подземной сепарации углеводородов и операций обезвоживания.
Более высокая эксплуатационная гибкость вышеуказанной колонны труб позволяет уменьшить сложность и стоимость операций, необходимых во время различных этапов формирования растворением, обезвоживания и использования соляной каверны.
В частности, варианты осуществления колонны для отклонения потока по настоящему изобретению позволяют уменьшить сложность и стоимость как строительства на суше и на море, так и использования пространств для хранения в солевых отложениях посредством выполнения одной колонны в тех случаях, когда традиционные устройства и способы требуют множества колонн для операций формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения.
В указанной колонне (70) труб, предназначенной для отклонения потока, отклонитель (47) потока предпочтительно расположен во внутреннем канале (25) указанной внутренней колонны (2) труб и имеет канал, обеспечивающий сообщение между указанным внутренним каналом и указанным, по меньшей мере, одним боковым отверстием (44), при этом указанный отклонитель потока обеспечивает возможность прохода потока мимо указанного отклонителя потока по указанному первому кольцевому каналу (24), в результате чего обеспечивается возможность использования одной колонны.
В одном варианте осуществления выходная удлинительная труба (115) проходит в указанный ствол скважины или указанную каверну (26) через указанный канал указанного отклонителя (47) потока и соответствующее боковое отверстие, и кабель, несущий приборы, предназначенные для размещения в рабочем положении в указанном стволе скважины или в каверне, проходит через указанную выходную удлинительную трубу, обеспечивая возможность выполнения измерений указанной каверны для последующего реконфигурирования указанного отклонителя (47) потока внутри указанной колонны для отклонения потока при уменьшенной вероятности наматывания указанного кабеля вокруг указанной колонны для отклонения потока.
Варианты осуществления колонны для отклонения потока по настоящему изобретению могут быть эффективно использованы в окружающих средах как на суше, так и на море, и могут служить для уменьшения сложности и стоимости как строительства на суше и на море, так и использования пространств для хранения в солевых отложениях посредством выполнения одной колонны в тех случаях, когда традиционные устройства и способы требуют множества колонн для операций формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения.
Настоящее изобретение относится как к скважинам, в которых один ствол скважины с каверной-хранилищем на его нижнем конце соединен с надземной фонтанной арматурой с задвижками, так и к случаям, в которых желательно иметь более одной подземной скважины с кавернами на нижних концах скважин, которые введены во взаимодействие с одним комплектом фонтанной арматуры с задвижками. Предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.79-92.
Преимуществом выбранных вариантов осуществления настоящего изобретения является преодоление или уменьшение остроты, по меньшей мере, некоторых из вышеуказанных проблем за счет комбинирования функциональности колонн для выщелачивания, эксплуатационных колонн и колонн для обезвоживания в одной колонне с множеством труб, чтобы способствовать функциональности и регулировать функциональность и устранить необходимость в многочисленных перемещениях больших и дорогих установок для выполнения задач, которые может выполнить имеющая меньший размер и значительно менее дорогая установка, предусматривающая использование тросов или канатов и перемещаемая посредством тросов или канатов, такая как показанная на фиг.3.
Кроме того, для газохранилища некоторое имеющееся в нефтяной промышленности оборудование, такое как соединители с резьбой и муфтами, относительно непригодно вследствие уменьшенной долговечности при подвергании иклическому температурному воздействию при перемежающихся сжатии и расширении больших объемов газа.
В одном предпочтительном варианте осуществления колонна для отклонения потока по изобретению образована из секций, каждая из которых содержит секцию внутренней колонны труб, имеющую резьбовые концы для привинчивания к комплементарным резьбовым концам соседних секций внутренней колонны труб, и секцию наружной колонны труб, имеющую концы, которые примыкают к концам соседних секций наружной колонны труб, когда секция внутренней колонны труб привинчена к концам соседних с ней секций внутренней колонны труб, при этом концы секций внутренней колонны труб свинчены вместе и примыкающие друг к другу концы секций наружной колонны труб сварены вместе.
В вышеприведенном варианте осуществления наружная колонна труб со сварными соединениями способна выдерживать циклическое температурное воздействие, связанное с перемежающимися сжатием и расширением больших объемов газа. Вся колонна труб пригодна для накопления/хранения жидкостей, обезвоживания и формирования растворением.
В другом предпочтительном варианте осуществления колонна для отклонения потока по изобретению образована из секций, каждая из которых содержит секцию наружной колонны труб, имеющую резьбовые или соединяемые с защелкиванием концы, предназначенные для контакта с комплементарными резьбовыми или соединяемыми с защелкиванием концами соседних секций наружной колонны труб, и секцию внутренней колонны труб, имеющую концы с опорными элементами, которые упруго герметично соединены с выполненными с приемными элементами концами соседних секций внутренней колонны труб, когда выполненная с опорными элементами секция наружной колонны труб соединена с защелкиванием с концами соседних с ней секций наружной колонны труб или привинчена к концам соседних с ней секций наружной колонны труб.
Муфтовые соединения с защелкиванием известны, но в настоящее время они не используются в области создания и использования пространств для хранения в солевых отложениях. Вышеописанный вариант осуществления имеет преимущество, заключающееся в значительной экономии времени за счет избежания многих сварочных операций.
Один вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя устройство для управления одним или несколькими подземными хранилищами, образованными растворением, посредством одного основного ствола скважины, которое может включать в себя одну или несколько колонн для отклонения потока, которые служат в качестве систем труб для выщелачивания, обезвоживания и накопления/хранения и уменьшают потребность в множестве обычных колонн труб, которые требуют множества операций монтажа, использования, демонтажа и перемещения подъемной установки с большой грузоподъемностью для их установки и извлечения.
Системы колонн и/или труб для отклонения потока могут включать в себя внутренние каналы, окруженные кольцевыми каналами, и одну или несколько секций с камерами, которые включают в себя внутреннюю камеру, расположенную внутри наружной камеры, при этом предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.7-22, фиг.27-32А, фиг.41-48 и фиг.51-52. Кольцевой канал колонны для отклонения потока образован между внутренней и наружной камерами секции с камерами и сообщается с кольцевым каналом одного основного ствола скважины для образования и использования каверны.
Один или несколько внутренних каналов могут проходить наружу от соответствующих отверстий во внутренней камере и в кольцевой канал. В альтернативном варианте внутренние каналы могут простираться, пересекая кольцевой канал, образованный между внутренней и наружной камерами, и/или через наружную камеру, при этом трубы с выходными каналами срезаны и прикреплены на наружной периферии камеры, при этом предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.7-22, фиг.27-28 и фиг.41-43. В альтернативном варианте и/или в дополнение трубы с выходными каналами могут простираться за наружную периферию камеры, при этом предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.29-30С, фиг.32, фиг.44-48 и фиг.51-52. Внутренние каналы обеспечивают возможность избирательного сообщения между внутренними стволами скважин и/или кольцевыми пространствами одного или нескольких подземных хранилищ, образованных растворением, и одной или несколькими трубами.
Избирательное сообщение между секциями с камерами может обеспечить их функционирование без извлечения из скважины, в качестве колонны для выщелачивания, колонны для обезвоживания и колонны для накопления, которая пригодна для формирования растворением и эксплуатации соляной каверны-хранилища с помощью устройств для избирательного регулирования потоков и устройств для выбора канала/ствола скважины, также называемых отклонителями потока в остальной части заявки, при этом предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.4-6 и фиг.78-92. В тех случаях, когда пропускная способность не имеет существенного значения или не требуется прохода скважинного инструмента/прибора, отклонители потока могут быть заменены любым устройством для избирательного регулирования потоков, таким как заглушка, и могут быть использованы для обеспечения избирательного сообщения через отверстие секции с камерами.
В одном варианте осуществления внутренние каналы секций с камерами простираются вниз от верхнего конца внутренней камеры, и система дополнительно включает в себя средство для выбора канала/ствола скважины или для отклонения потока, которое выполнено с размерами, обеспечивающими возможность его выравнивания относительно отверстий, и расположено в канале внутренней камеры. Данный канал сообщается с, по меньшей мере, одним из двух или более внутренних каналов, верхним отверстием, выровненным относительно первого отверстия элемента с внутренней камерой, и, по меньшей мере, одним нижним отверстием. Каждое из нижних отверстий может быть выровнено относительно выбранного отверстия элемента с внутренней камерой, так что средство для выбора канала/ствола скважины или для отклонения потока предотвращает сообщение, по меньшей мере, с одним другим отверстием, при этом предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.11, фиг.17-20, фиг.27-28, фиг.32, фиг.40 и фиг.56-58.
В одном варианте осуществления секция с камерами может включать в себя конструкцию, имеющую камеру и множество отверстий, также называемых боковыми отверстиями в остальной части настоящей заявки, которые пересекают камеру. Как правило, первое из отверстий может быть использовано для обеспечения сообщения с поверхностью через подземные пласты, через посредство одной или нескольких труб в основном стволе скважины, в то время как одно или несколько дополнительных отверстий в секции с камерами могут быть использованы для обеспечения сообщения с одним стволом скважины или любым числом стволов скважин посредством соответствующих труб. Таким образом, секция с камерами может иметь любую форму или расположение отверстий, необходимых для соединения с заданной конфигурацией труб.
В предпочтительном варианте осуществления устройство включает в себя один или несколько переводников с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока, которые могут включать в себя трубу, окруженную одной или несколькими концентрическими трубами. Внутренняя труба может иметь один или несколько каналов с отверстиями в ее стенках, в результате чего обеспечивается возможность сообщения между внутренним каналом и окружающим кольцевым пространством, образованным между внутренней трубой и окружающей трубой, при отсутствии выполненной с возможностью установки в заданном положении и с возможностью извлечения изолирующей трубы в канале внутренней трубы. Наличие изолирующей трубы, перекрывающей каналы с отверстиями внутренней трубы, предотвращает сообщение между каналом внутренних труб и окружающим кольцевым пространством, при этом предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.4-6, фиг.15-16, фиг.35-38, фиг.41-42, фиг.51-55, фиг.70-73, фиг.88А, фиг.95 и 97, фиг.98-99, фиг.101, фиг.102 и фиг.104.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство для изоляции кольцевого пространства, такое как узел с эксплуатационным пакером, используется и может включать в себя эксцентричный карман для выполненного с возможностью установки в заданном положении и с возможностью извлечения клапана, предназначенного для регулирования кольцевого канала посредством устройства для изоляции кольцевого пространства, при этом обеспечивается возможность управления потоком/регулирования потока газов или жидкостей в кольцевом пространстве, при этом предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.59-63.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения разработана конструкция (76) с колоннами труб, предназначенными для отклонения потока, включающая в себя, по меньшей мере, одну колонну (70) для отклонения потока, подобную определенной выше, расположенную в пределах зоны растворения, и дополнительную колонну (39, 70, 114) труб, сообщающуюся с указанным, по меньшей мере, одним боковым отверстием и ответвляющуюся от указанного, по меньшей мере, одного бокового отверстия указанной упомянутой первой колонны для отклонения потока, при этом указанная дополнительная колонна труб имеет, по меньшей мере, одно придонное отверстие, выполненное с возможностью размещения в зоне добычи или зоне растворения, связанной с указанным стволом скважины, и содержит внутреннюю колонну (2) труб, расположенную внутри наружной колонны (2А) труб, при этом внутренний канал (25) в указанной внутренней колонне труб расположен внутри первого кольцевого канала (24) между указанными внутренней и наружной колоннами труб в указанной дополнительной колонне труб.
В предпочтительных вариантах осуществления любое число или любое расположение секций с камерами, устройств для изоляции кольцевого пространства, соединительных труб и/или устройств для регулирования потока может быть собрано/может быть обеспечено путем сборки для образования колонны для отклонения потока, которую вставляют или принудительно подают в один основной ствол скважины и собирают последовательно или параллельно для приспосабливания к любой конфигурации одной или нескольких скважин. Секции с камерами, устройства для изоляции кольцевого пространства и трубы могут быть собраны концентрически или несимметрично относительно центра вокруг друг друга, что обеспечивает как образование кольцевых пространств, пригодных для прохода веществ в выбранные скважины или из выбранных скважин, так и образование множества барьеров между окружающей средой и внутренним пространством камер и труб. Таким образом будет образована колонна для отклонения потока, которая может включать в себя любое число сообщающихся или разделенных труб и камер с кольцевыми пространствами или без кольцевых пространств, при этом каждая труба и/или каждое кольцевое пространство может быть использована/использовано для обеспечения подачи веществ в выбранную скважину или ствол скважины или из выбранной скважины или ствола скважины во время операций формирования растворением и накопления/хранения.
Во время формирования растворением отклонители потока и изолирующие трубы, размещенные от края до края каналов и каналов или отверстий, проходящих от кольцевых пространств труб, взаимодействующих с отверстиями секций с камерами или переводников с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока, позволяют колонне для отклонения потока обеспечивать регулирование закачивания не насыщенной солью воды, такой как пресная вода, в солевое отложение и регулирование возврата воды, имеющей более высокую концентрацию растворенной соли, то есть соляного раствора, образованного во время процесса растворения солевого отложения для образования пространства для хранения или каверны-хранилища. Извлечение и замена отклонителей потока и устройств для регулирования потока обеспечивают возможность получения альтернативных конфигураций при формировании растворением без необходимости извлечения секций с камерами и соответствующих труб.
После завершения операций формирования растворением отклонители потока и изолирующие трубы предпочтительно могут быть размещены от края до края каналов и каналов или отверстий, проходящих от кольцевых пространств труб, взаимодействующих с отверстиями секций с камерами или переводников с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока, с образованием конфигурации колонны для отклонения потока, предназначенной для обезвоживания, для регулирования подаваемого потока запасаемого газа или жидкости во время обезвоживания пространства для хранения или каверны-хранилища посредством запасаемого газообразного или жидкого продукта и обеспечения возможности хранения под давлением и извлечения газа или жидкостей.
В соответствии с другим аспектом изобретения разработан способ образования подземной соляной каверны (26) посредством формирования растворением, при этом способ включает следующие этапы:
образование первого ствола скважины в солевом отложении (5);
размещение колонны (70) труб, предназначенной для отклонения потока, в указанном первом стволе скважины, при этом указанная колонна труб, предназначенная для отклонения потока, имеет, по меньшей мере, одно придонное отверстие в зоне растворения в первом стволе скважины и содержит внутреннюю колонну (2) труб, расположенную внутри наружной колонны (2А) труб, при этом внутренний канал (25) в указанной внутренней колонне труб расположен внутри первого кольцевого канала (24) между указанными внутренней и наружной колоннами труб;
закачивание воды вниз по указанной колонне труб, предназначенной для отклонения потока, из указанного придонного отверстия для растворения соли в указанной зоне растворения для образования соляного раствора и увеличения указанной зоны растворения для образования соляной каверны (26), и
извлечение указанного соляного раствора из указанного первого ствола скважины, и
регулирование потока, проходящего через, по меньшей мере, одно боковое отверстие (44) в указанной колонне (70) труб, предназначенной для отклонения потока, при этом указанное боковое отверстие сообщается с одним из указанных каналов (24, 25), в результате чего вода проходит через указанное боковое отверстие в указанную зону растворения или соляной раствор проходит через указанное боковое отверстие из указанной зоны растворения.
Указанное боковое отверстие (44) предпочтительно образовано в указанной наружной колонне (2А) труб, и поток воды или смеси углеводородов и воды направляется из указанного бокового отверстия в указанную зону растворения.
Отклонитель (47) потока или заглушка (25А) предпочтительно расположен/расположена в указанном внутреннем канале (25) указанной колонны (70) для отклонения потока и обеспечивает отклонение воды, проходящей вниз по указанному внутреннему каналу, в указанное боковое отверстие и оттуда в указанную зону растворения, что создает возможность прохода соляного раствора из указанной зоны растворения вверх по указанному первому кольцевому каналу (24) мимо указанного отклонителя потока, или обеспечивает отклонение соляного раствора, поступающего в указанное боковое отверстие из указанной зоны растворения, вверх по указанному внутреннему каналу, что создает возможность прохода воды, проходящей вниз по указанному первому кольцевому каналу (24), мимо указанного отклонителя потока в указанное придонное отверстие, или обеспечивает выполнение комбинаций данных операций.
Выходная удлинительная труба (115) предпочтительно выступает в указанный ствол скважины или указанную каверну (26) через посредство канала указанного отклонителя (47) потока, и один или несколько скважинных инструментов/приборов размещают в рабочем положении в указанном стволе скважины или каверне посредством кабеля, который простирается по указанной удлинительной выходной трубе.
В предпочтительном варианте осуществления второй кольцевой канал (40В) образован вокруг указанной наружной колонны (2А) труб под кольцевым изолирующим устройством (40), и текучую среду закачивают в указанный второй кольцевой канал для изменения уровня (3В) воды в указанном подземном стволе скважины или соляной каверне (26) и, тем самым, изменения высоты указанной зоны растворения. Например, текучая среда может представлять собой газ, такой как азот, или жидкость, такую как дизельное топливо, и может быть размещена через кольцевое пространство между колоннами для выщелачивания, выполненными с резьбовыми соединениями, и стволом скважины или стенкой каверны для обеспечения дополнительного регулирования и для предотвращения ситуации, при которой вода будет растворять соль в нежелательных местах.
Измерительное устройство, такое как гидроакустическая станция, может быть вставлено в канал/ствол скважины для определения того, формируется ли каверна с надлежащей формой.
Если требуется, варианты осуществления способа могут включать размещение наружной камеры на нижнем конце одного основного ствола скважины и обеспечение сообщения между наружной камерой и одной или несколькими трубами в одном основном стволе скважины, и ориентирование отклонителя потока в заданном положении в наружной камере.
Кроме того, варианты осуществления способа могут включать образованиеканала, проходящего через два или более отверстий наружной камеры, вниз через подземные пласты, и размещение труб между подземными пластами и каналами, проходящими через отверстия, для образования множества эксплуатационных скважин, скважин, сформированных растворением, подземных хранилищ или их комбинаций.
Способ может дополнительно включать этапы извлечения средства для отклонения потока из наружной камеры и размещение внутренней камеры внутри наружной камеры на нижнем конце одного основного ствола скважины, при этом внутренняя камера имеет два или более каналов, сообщающихся с одной или несколькими трубами в одном основном стволе скважины, и образует секцию с камерами. Способ может дополнительно включать ориентирование средства для отклонения потока во внутренней камере и образование канала, проходящего через два или более отверстий внутренней камеры вниз через подземные пласты. Способ также может включать ориентирование и образование двух или более стволов скважин, возникающих в результате наличия двух или более отверстий, для размещения одной или нескольких колонн для отклонения потока на каверну, сформированную растворением, одной или нескольких эксплуатационных колонн на продуктивный коллектор или размещение их комбинаций, при этом предпочтительные варианты осуществления описаны со ссылкой на фиг.89-92, и размещение труб между подземными пластами и каналами, проходящими через два или более отверстий внутренней камеры, для образования кольцевого канала между внутренней и наружной камерами, сообщающегося с кольцевыми каналами вокруг труб.
Дополнительные варианты способа по настоящему изобретению могут включать размещение одной или нескольких колонн для отклонения потока, используемых в качестве колонн для выщелачивания, обезвоживания и накопления/хранения, одной или нескольких эксплуатационных колонн или их комбинаций, которые могут включать в себя один или несколько предварительно собранных подузлов с секциями с наружными и внутренними камерами, предварительно собранных подузлов с непрерывными концентрическими трубами, предварительно собранных переводников с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока, подузлов с устройствами для изоляции кольцевого пространства, отклонители потока, размещенные в подузлах, изолирующие трубы, размещенные в подузлах, устройства для регулирования потока, размещенные в подузлах, или их комбинации. Ряд подузлов может простираться до нижнего конца одного или нескольких единичных стволов скважин для обеспечения образования соединительных каналов между подузлами, расположенными на нижнем конце одной или нескольких труб одного основного ствола скважины, и управление подузлами может осуществляться посредством отклонителей потока и/или устройств для регулирования потока, устанавливаемых в заданном положении и извлекаемых через посредство одного основного ствола скважины.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения разработан способ накопления текучей среды в подземной соляной каверне (26) или извлечения текучей среды из подземной соляной каверны (26) посредством колонны (70) для отклонения потока, имеющей, по меньшей мере, одно придонное отверстие в указанной каверне, при этом указанная колонна включает в себя внутреннюю колонну (2) труб, расположенную внутри наружной колонны (2А) труб, с внутренним каналом (25) в указанной внутренней колонне труб, расположенным внутри первого кольцевого канала (24) между указанными внутренней и наружной колоннами труб, с, по меньшей мере, одним боковым отверстием (44) в указанной наружной колонне труб, при этом указанное, по меньшей мере, одно придонное отверстие сообщается с одним из указанных каналов (24, 25), при этом способ включает этап:
регулирования потока текучей среды, закачиваемой вниз по одному из указанных каналов колонны труб наружу из указанного придонного отверстия на одной глубине под землей для вытеснения текучей среды из указанной каверны (26) на другой глубине под землей в указанное боковое отверстие и вверх по указанной колонне труб; или
регулирования потока текучей среды, закачиваемой вниз и через указанное, по меньшей мере, одно боковое отверстие (44) в указанной наружной колонне труб на одной глубине под землей для вытеснения текучей среды из указанной каверны (26) на другой глубине под землей в указанное, по меньшей мере, одно придонное отверстие.
Этапы способа могут дополнительно включать подачу или извлечение воды, добываемой воды, соляного раствора, газа, добываемого газа, жидкостей, добываемых жидкостей или их комбинаций в множество каналов или из множества каналов по одному или нескольким стволам скважин для операций формирования растворением, обезвоживания, накопления/хранения, сепарации и/или обработки в одной или нескольких кавернах через посредство одного основного ствола скважины.
Группа предварительно собранных секций с наружной и внутренней камерами, предварительно собранных концентрических переводников для перенаправления потока и подузлов с устройствами для изоляции кольцевого пространства может быть установлена в заданном положении между непрерывными концентрическими трубами в подземный ствол скважины, проходящий через солевое отложение, посредством подъемной установки большего размера с большей грузоподъемностью.
После этого подъемная установка меньшего размера с меньшей грузоподъемностью, такая как подъемная установка, показанная на фиг.3, может быть использована для подъема клапанов, отклонителей потока и изолирующих труб по внутренним каналам подузлов и труб во время операций формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения при отсутствии необходимости в установке и извлечении дополнительных колонн труб посредством подъемной установки большего размера, как в случае обычных используемых на практике способов.
Этапы способа могут дополнительно включать регулирование потока, проходящего по каналам секции с камерами, посредством устройств для регулирования потока, в результате чего образуется, по меньшей мере, один манифольд или одна колонна для отклонения потока, расположенный/расположенная под землей и сообщающийся/сообщающаяся с одним или несколькими подземными хранилищами, образованными растворением. Вещества подаются в одну или несколько скважин или извлекаются из одной или нескольких скважин через, по меньшей мере, один манифольд или по, по меньшей мере, одной колонне для отклонения потока для управления операциями формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения без необходимости извлечения или переустановки/замены, по меньшей мере, одного манифольда между операциями.
В данном варианте осуществления способ обеспечения сообщения с одним или несколькими боковыми отверстиями в колонне для отклонения потока или множестве колонн для отклонения потока в одной или нескольких скважинах посредством образования секций с камерами для регулирования потока веществ реализуется без необходимости выполнения множества последующих операций установки и извлечения с использованием имеющих больший размер, более дорогих подъемных установок, которые требуются при использовании традиционных способов. Вместо этого способы по настоящему изобретению могут предусматривать использование менее дорогих и имеющих меньшие размеры установок с тросами и канатами для переустановки отклонителей потока и устройств для регулирования потока.
Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения включают регулирование потоков веществ, обеспечиваемое за счет образования секций с камерами, дополненных переводниками для перенаправления потока, предусмотренными с концентрическими трубами, устройствами для изоляции кольцевого пространства, отклонителями потока, изолирующими трубами, устройствами для регулирования потока или их комбинациями, которые обеспечивают возможность выполнения операций формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения. Варианты осуществления манифольдов с трубами могут быть установлены один раз для выполнения любых или всех подобных операций, в то время как обычные способы требуют установки и извлечения множества труб в сборе посредством подъемной установки с большой грузоподъемностью.
Таким образом, предпочтительные варианты осуществления обеспечивают возможность добычи, закачивания и/или выполнения других операций на любом числе эксплуатационных скважин, образованных растворением, подземных хранилищ, скважин для обработки или их комбинаций в пределах одной зоны посредством одной или нескольких труб в одном стволе скважины при одновременном обеспечении возможности избирательной изоляции любой отдельной скважины, комбинаций скважин и/или одной скважины с внутренним каналом и кольцевыми пространствами и избирательного доступа к любой отдельной скважине, комбинации скважин и/или одной скважине с внутренним каналом и кольцевыми пространствами. Минимальное количество наземного оборудования требуется для доступа и операций управления для каждой из одной или нескольких скважин, сообщающихся с секцией с камерами, при этом одного комплекта фонтанной арматуры с задвижками будет достаточно для обеспечения сообщения с каждой скважиной посредством одной или нескольких труб в одном стволе скважины.
Предпочтительные варианты осуществления систем и способов по настоящему изобретению пригодны для выполнения операций на любом числе подземных хранилищ любого типа, образованных растворением, по отдельности или одновременно, включая выщелачивание или формирование растворением соляной каверны посредством закачивания воды и извлечения соляного раствора, обезвоживание каверны после ее выщелачивания, закачивание и извлечение газа из каверны, извлечение соляного раствора из каверны для накопления/хранения жидкостей, извлечение жидкостей из скважины посредством закачивания соляного раствора, соединение эксплуатационной скважины с каверной, использование добываемой воды для формирования каверны растворением, использование каверны для обработки и сепарации добываемого продукта или комбинации данных операций, но возможные операции не ограничены вышеуказанными.
Кроме того, системы и способы по настоящему изобретению, по меньшей мере, в предпочтительных вариантах осуществления обеспечивают возможность доступа к каждому каналу из центрального канала/ствола, одновременно или по отдельности, для любых операций, включая операции одновременного заканчивания нескольких скважин, операции одновременного бурения нескольких скважин одним буровым станком, добычу веществ для операций формирования растворением или накопления/хранения, закачивание веществ для операций формирования растворением или накопления/хранения или другие аналогичные операции, при одновременном предотвращении миграции и/или загрязнения газов, флюидов или других материалов между стволами скважин и/или окружающей средой.
Кроме того, любое число клапанов, устройств для регулирования потока или других аналогичных устройств может быть размещено с обеспечением их сообщения с секцией с камерами в подземной среде, в подземном стволе скважины для образования колонны для отклонения потока. При этом один комплект фонтанной арматуры с задвижками или аналогичное устройство может быть установлено с обеспечением его сообщения с верхним концом основного ствола скважины, при этом фонтанная арматура с задвижками выполнена с возможностью приведения ее в действие для обеспечения сообщения с одной или несколькими скважинами через посредство колонны для отклонения потока во время операций выщелачивания или формирования растворением, обезвоживания, удаления соляного раствора и накопления/хранения. Обычные системы для объединения труб для нескольких скважин в одном комплекте фонтанной арматуры, как правило, ограничены наземным использованием, что связано с использованием наземного пространства, которое может быть ограничено и/или может быть дорогим в определенных случаях применения. Кроме того, в отличие от наземных обычных систем, варианты осуществления системы по настоящему изобретению пригодны для применения как в наземных условиях, так и в подводных условиях для уменьшения количества дорогостоящих необходимых манифольдов и оборудования.
Устройства для изоляции кольцевого пространства могут включать в себя эксплуатационный пакер и эксцентричный карман для выполненного с возможностью установки в заданном положении и извлечения клапана для регулирования кольцевого канала, и данные устройства пригодны для регулирования подушки из газа или жидкости во время операций выщелачивания или формирования растворением. Клапан может быть переустановлен/заменен, или кольцевая подушка из газа/жидкости может быть изолирована посредством установки неработающего клапана-заглушки в эксцентричном кармане через посредство внутреннего канала одной или нескольких труб в одном основном стволе скважины.
В предпочтительных вариантах осуществления с каждой из одной или нескольких скважин по отдельности или одновременно могут быть выполнены операции доступа, циркуляции, закачивания, добычи и/или другие операции посредством вставки клапанов, неработающих клапанов-заглушек, устройств для выбора канала/ствола скважины и/или изолирующих труб в секцию с камерами, эксцентричные карманы устройства для изоляции кольцевого пространства и/или переводники с концентрическими трубами, предназначенные для перенаправления потока.
В одном варианте осуществления устройство для выбора канала/ствола скважины может включать в себя наружную стенку, верхнее отверстие, которое выровнено относительно первого отверстия, когда указанное устройство вставлено, и одно или несколько нижних отверстий, каждое из которых выровнено относительно дополнительного отверстия секции с камерами для обеспечения возможности сообщения с соответствующими стволами скважин. Использование устройства для выбора ствола скважины создает возможность избирательной изоляции и/или обеспечения сообщения с отдельными стволами в одной скважине или группах скважин для выполнения различных операций, включая операции бурения, заканчивания, формирования растворением, обезвоживания, накопления/хранения и другие аналогичные мероприятия. Необходимые инструменты и оборудование, оборудование низа бурильной колонны, гибкие трубы, спускаемое на тросе оборудование низа бурильной колонны и аналогичные предметы для выполнения работы в выбранном стволе скважины могут быть спущены по трубе, в верхнее отверстие устройства для выбора ствола скважины, расположенного в секции с камерами, с последующим направлением посредством устройства для выбора ствола скважины через нижнее отверстие в устройстве для выбора ствола скважины для ввода в выбранный ствол скважины.
В одном или нескольких вариантах осуществления расположение отверстий в пределах каждой секции с камерами может привести к тому, что определенные отверстия будут иметь незавершенную окружную периферию. В подобном варианте осуществления устройство для выбора ствола скважины может включать в себя удлинительный элемент, выполненный с размерами и формой, обеспечивающими возможность его прохода в одно из отверстий, так что удлинительный элемент может обеспечить завершение окружной периферии выбранного отверстия, когда устройство для выбора ствола скважины будет надлежащим образом вставлено и ориентировано, в результате чего обеспечивается возможность сообщения с соответствующей скважиной через отверстие при одновременной изоляции других отверстий.
За счет обеспечения избирательного доступа к одному или нескольким стволам скважин через посредство подземного манифольда колонны для отклонения потока, который включает в себя секции с камерами и соответствующие компоненты для регулирования потока в подземном стволе скважины, - при этом колонны для отклонения потока могут быть установлены под фонтанной арматурой с задвижками или зоной слияния скважин под фонтанной арматурой с задвижками, - варианты осуществления систем и способов по настоящему изобретению обеспечивают большую эффективность и уменьшенные затраты по сравнению с существующими способами за счет сокращения потребности в наземном оборудовании и уменьшения или устранения потребности в перемещении, монтаже и демонтаже буровых и/или подъемных установок и аналогичного оборудования между фазами бурения, заканчивания, обезвоживания, спуска-подъема под давлением и накопления/хранения в подземном хранилище или между множеством подземных хранилищ.
Варианты осуществления, описанные в заявке на патент Великобритании No. 0911672.4, озаглавленной “Through Tubing Cable Rotary Systems”, пригодны для использования вместе с вариантами осуществления настоящего изобретения для обслуживания колонны для отклонения потока и/или осуществления вмешательства через посредство колонны для отклонения потока во время процесса образования и использования каверны в солевом отложении.
В частности, варианты осуществления включают размещение систем под секциями с камерами в одном или нескольких стволах скважин, как раскрыто в заявке на патент США с порядковым номером 12/587,360. Например, в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы одна или несколько секций с камерами, расположенных в аксиальном направлении для создания колонны для отклонения потока, размещенной в одном стволе скважины с целью образования и/или использования соляной каверны в подземном солевом отложении. Использование колонны для отклонения потока данным образом обеспечивает замену традиционных используемых на практике способов установки, использования и извлечения множества различных колонн для формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения газов и/или текучих сред/жидкостей в одном стволе скважины и/или каверне, которая образована в солевом отложении.
В частности, колонна для отклонения потока может быть использована для замены множества обычных колонн труб, используемых при создании и использовании пространства для хранения в солевом отложении, что обычно требует множества операций установки и извлечения, в то время как колонны для отклонения потока, пригодные для использования в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, могут быть установлены один раз для выполнения многих операций, включая формирование растворением, обезвоживание и создание каверны, и выполнения операций накопления/хранения в течение срока эксплуатации каверны.
В завершение, функции формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения, выполняемые колонной для отклонения , могут быть использованы при ее эксплуатации совместно с эксплуатационными скважинами, расположенными в аксиальном направлении под секциями с камерами для соединения множества скважин с целью образования хранилищ и/или сепарации добываемых компонентов для дополнительного уменьшения количества наземных объектов обустройства эксплуатационных скважин и подземных хранилищ.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предпочтительные варианты осуществления описаны ниже только в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
фиг.1 показывает подземное хранилище во время его формирования растворением посредством колонны для выщелачивания с конфигурацией по предшествующему техническому уровню.
Фиг.2 показывает морское основание по предшествующему уровню техники с соседней самоподъемной установкой для подземного ремонта скважин.
Фиг.3 показывает самоподъемное устройство для канатных работ, которое может быть использовано вместе с вариантами осуществления по настоящему изобретению.
Фиг.4-6 показывают схематическое сечение, иллюстрирующее операции формирования растворением, обезвоживания и накопления при различных компоновках по предпочтительным вариантам осуществления колонны для отклонения потока по настоящему изобретению, вводимой в подземный ствол скважины через солевое отложение для образования и использования соляной каверны, посредством использования соответствующего подузла, отклонителя потока, шарнирно присоединенной трубы и изолирующих труб, таких как те, которые показаны на фиг.7-63.
Фиг.7-12 показывают предпочтительный вариант осуществления отклонителя потока и подузла с секцией с концентрическими камерами, предусмотренного с боковыми отверстием и срезанными трубами с выходными каналами, предназначенного для использования в качестве подузла колонны для отклонения потока.
Фиг.13-20 показывают предпочтительные варианты осуществления подузлов c секциями с концентрическими камерами, имеющих множество боковых отверстий и срезанных труб с выходными каналами с различными вариантами осуществления изолирующих труб и отклонителей потока, таких как показанные на фиг.21-24, расположенных внутри указанных подузлов, пригодных для использования в колонне для отклонения потока.
Фиг.21-22 показывают предпочтительный вариант осуществления отклонителя потока, расположенного внутри подузла с секцией с камерами по варианту осуществления по фиг.19 и 20, при этом отклонитель потока имеет одно верхнее отверстие с каналом, ведущим к множеству нижних отверстий, предназначенных для ориентирования относительно множества боковых отверстий указанного подузла с секцией с камерами.
Фиг.23-24 показывают предпочтительный вариант осуществления отклонителя потока, расположенного в подузлах с секцией с камерами по вариантам осуществления по фиг.17 и 18 и фиг.27 и 28, при этом отклонитель потока имеет одно верхнее отверстие и канал, ведущий к одному нижнему отверстию, предназначенному для ориентирования относительно одного из множества боковых отверстий данного варианта осуществления подузла с секцией с камерами.
Фиг.25-26 показывают предпочтительный вариант осуществления шарнирно присоединенной трубы в той же угловой ориентации, в которой она показана внутри отклонителя потока и подузла с секцией с камерами по фиг.27 и 28, при этом при использовании шарнирно присоединенной трубы она простирается за место среза указанной трубы с выходным каналом, предусмотренной в секции с камерами, для размещения скважинного прибора, подвешенного на кабеле, в рабочем положении в подземном стволе скважины или каверне.
Фиг.27-28 показывают шарнирно присоединенную трубу по фиг.25 и 26 внутри отклонителя потока по фиг.23 и 24 в секции с камерами по фиг.13 и 14 для иллюстрации того, каким образом скважинный прибор, подвешенный на кабеле, может быть размещен снаружи подузла с секцией с камерами, предусмотренного в колонне для отклонения потока.
Фиг.29-32А показывают предпочтительный вариант осуществления отклонителя потока и подузла с секцией с концентрическими камерами, выполненного с боковым отверстием и трубами с выходными каналами, предусмотренными с переводниками с концентрическими трубами, предназначенными для перенаправления потока, на нижнем конце, при этом указанный подузел предназначен для использования в качестве подузла колонны для отклонения потока.
Фиг.33-34 показывают предпочтительный вариант осуществления двух соединенных подузлов с концентрическими трубами, предусмотренных с соединителями, по одному на каждом конце, для обеспечения резьбового и сварного соединений, при этом указанные подузлы выполнены с возможностью размещения между подузлами с секцией с камерами, предусмотренными в варианте осуществления колонны для отклонения потока.
Фиг.35-38 показывают предпочтительный вариант осуществления подузла с переводником с концентрическими трубами, предназначенный для перенаправления потока, с изолирующей трубой и без изолирующей трубы, установленной во внутреннем канале, при этом данный подузел пригоден для использования в варианте осуществления колонны для отклонения потока.
Фиг.39-40 показывают предпочтительные варианты осуществления соответственно подузла с секцией с концентрическими камерами и отклонителя потока, который предназначен для подузла с секцией с концентрическими камерами, при этом указанные подузел и отклонитель потока пригодны для использования в варианте осуществления колонны для отклонения потока.
Фиг.41-43 показывают вариант осуществления подузла по фиг.39, предусмотренного с секцией с концентрическими камерами, с установленной изолирующей трубой и без установленной изолирующей трубы, при этом указанный подузел пригоден для использования в варианте осуществления колонны для отклонения потока.
Фиг.44-48 показывают предпочтительные варианты осуществления подузла с секцией с камерами, пригодного для использования вместе с колонной для отклонения потока, с выходным каналом и удлинителем выходного канала по фиг.50 и изолирующей трубой по фиг.49, при этом имеющая больший размер центральная изолирующая труба по фиг.53-55 была удалена для обеспечения доступа к выходным каналам после размещения отклонителя потока по фиг.56-58 и его ориентирования.
Фиг.49 показывает предпочтительный вариант осуществления изолирующей трубы, выполненной с возможностью ввода ее во взаимодействие с выходными каналами подузла с секцией с камерами по фиг.44-48.
Фиг.50 показывает предпочтительный вариант осуществления подузла для удлинения выходных каналов, взаимодействующего с вариантом осуществления подузла по фиг.44-48 и фиг.51-52, предусмотренного с секцией с камерами.
Фиг.51-52 показывают подузлы по фиг.44-48, предусмотренные с секциями с концентрическими камерами, с предпочтительным вариантом осуществления центральной изолирующей трубы по фиг.53-55, вставленной внутрь, при этом канал для потока между выходными каналами и удлинителями выходных каналов может быть использован как часть колонны для отклонения потока.
Фиг.53-55 показывают предпочтительный вариант осуществления центральной изолирующей трубы, пригодной для использования в подузле с секцией с концентрическими камерами по фиг.44-48.
Фиг.56-58 показывают предпочтительный вариант осуществления отклонителя потока, пригодного для использования в подузле с секцией с концентрическими камерами по фиг.44-48, когда изолирующая труба по фиг.53-55 будет удалена.
Фиг.59-63 показывают предпочтительный вариант осуществления устройства для изоляции кольцевого пространства, содержащего эксплуатационный пакер и камеру с эксцентричным расположением кармана под клапан, предназначенную для клапана, выполненного с возможностью установки в заданном положении и с возможностью извлечения клапана и предназначенного для регулирования кольцевого канала, пригодного для размещения граничной поверхности подушки, образованной из газа или жидкости, во время операций выщелачивания или формирования растворением, и пригодного для использования в колонне для отклонения потока.
Фиг.64-67 показывают предпочтительный вариант осуществления альтернативного соединительного устройства, предназначенного для соединения обсадных труб, предназначенных для формирования и использования подземной каверны в соли.
Фиг.68-69 показывают предпочтительные варианты осуществления конструкции, предназначенной для размещения цемента для изоляции подвесного устройства хвостовика в тех случаях, когда стандартная технология герметизации не пригодна для больших диаметров стволов скважин.
Фиг.70-73 показывают предпочтительный вариант осуществления конструкции для установки выполненного с возможностью извлечения по трубам подземного предохранительного клапана, изолированного во время операций формирования растворением посредством изолирующих труб.
Фиг.74 и фиг.75-77 показывают предпочтительный вариант осуществления конструкции для извлечения изолирующей трубы, используемой во время формирования растворением, извлечения изолирующей трубы и установки выполненного с возможностью извлечения по трубам подземного предохранительного клапана над эксплуатационным пакером после образования каверны.
Фиг.74А показывает предпочтительный вариант осуществления конструкции, в которой используется изолирующая труба, расположенная от края до края фонтанной арматуры с задвижками во время обезвоживания каверны, после чего изолирующая труба может быть извлечена для обеспечения возможности работы клапанов/задвижек фонтанной арматуры с задвижками.
Фиг.78-82 показывают образование пространства для нерастворимых веществ во время формирования растворением посредством одного варианта осуществления колонны для отклонения потока, пригодной при использовании настоящего изобретения.
Фиг.83-88 показывают образование пространства для хранения или каверны-хранилища во время операций формирования растворением и последующего обезвоживания, накопления и/или извлечения текучей среды, извлекаемой из указанной каверны, посредством использования колонны для отклонения потока.
Фиг.88А показывает схематическое изображение формирования растворением в тех местах, где возникла аномалия во время выщелачивания, и новое боковое отверстие было создано над указанной аномалией посредством вращающегося инструмента для канатного бурения, после чего трубу устанавливают для обеспечения возможности продолжения формирования растворением без дополнительного выщелачивания аномалии.
Фиг.89 показывает использование зоны слияния скважин, образованной посредством секций с камерами, для образования эксплуатационной скважины и множества подземных хранилищ, образованных растворением и пригодных для накопления, обработки и/или сепарации продукта, добываемого из эксплуатационной скважины.
Фиг.90-92 показывают варианты осуществления множества колонн для отклонения потока под зоной слияния скважин, при этом расстояние в горизонтальном направлении между указанным множеством колонн для отклонения потока задано для образования и использования одной каверны.
Фиг.94-97 показывают варианты осуществления манифольдов с секциями с камерами в зоне слияния скважин с вставленными клапанами и конструкцией с переводниками для перенаправления потока, предусмотренными с концентрическими трубами, и изолирующими трубами, предназначенной для формирования растворением и обезвоживания.
Фиг.98-104 показывают зону слияния скважин и соответствующий манифольд по фиг.94-97 с секциями с камерами, с вставленными клапанами и конструкцией с переводниками для перенаправления потока, предусмотренными с концентрическими трубами, и изолирующими трубами, предназначенной для операций накопления/хранения газа.
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылкой на перечисленные фигуры.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Перед подробным разъяснением выбранных вариантов осуществления настоящего изобретения следует осознать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления, описанными в настоящем описании, и что настоящее изобретение может быть реализовано на практике или осуществлено разными способами.
На фиг.1 показано вертикальное сечение, показывающее известный способ разработки (1) подземного солевого отложения растворением для образования пространства для хранения в каверне, находящейся в соли, в которой впоследствии будут храниться газ или жидкости.
Ствол скважины бурят через подземные пласты (6), расположенные над солевым отложением (5). После бурения ствола скважины один или несколько участков обсадной колонны (3) цементируют (3А) в стволе скважины над солевым отложением (5) или в пределах солевого отложения (5) и соединяют с оборудованием (7) устья скважины, прикрепленным к промежуточной обсадной колонне.
Обычно на практике внутреннюю колонну (2) для выщелачивания и наружную колонну (2А) для выщелачивания размещают в стволе скважины так, что они проходят через солевое отложение (5), и прикрепляют к оборудованию (7) устья скважины, при этом они служат в качестве трубопроводов, по которым вода может быть закачана (8) и вода с растворенной солью может быть отведена (9), при этом соль переносится водой или соляным раствором, как известно специалистам в данной области техники.
Варианты осуществления устройства и способов для колонны для отклонения потока по настоящему изобретению заменяют данные традиционные используемые на практике технологии.
Газ или жидкость для образования подушки или оболочки закачивают через кольцевое пространство между эксплуатационной зацементированной обсадной колонной (3) и наружной колонной (2А) для выщелачивания в данное кольцевое пространство для предотвращения контакта воды с солью до заданной глубины, определяемой горизонтальной поверхностью/уровнем подушки.
Устройства и способы образования подушки из газа или жидкости за изолирующим устройством и подвешивания колонны для отклонения потока описаны со ссылкой на фиг.59-63.
При реализации традиционных используемых на практике способов начинают с образования (1) каверны со стенками (1А), образованной посредством закачивания (8) воды в свободноподвешенную внутреннюю колонну (2) для выщелачивания, при этом вода поступает (4) в ствол скважины внутри солевого отложения (5) и вытесняется через кольцевое пространство между свободноподвешенной внутренней (2) и свободноподвешенной наружной (2А) колоннами для выщелачивания до тех пор, пока она не выйдет (9) из оборудования (7) устья скважины.
Для предотвращения растворения соли выше заданного уровня обычно текучую среду, такую как газообразный азот или дизельное топливо, закачивают между свободноподвешенной наружной (2А) колонной для выщелачивания и зацементированной (3А) обсадной колонной (3).
Граничная поверхность (3В) подушки, образованной из газа или жидкости, может быть использована для предотвращения ситуации, при которой циркулирующая вода растворяет соль в стенке (1А) ствола скважины или каверны выше граничной поверхности подушки, что позволяет контролировать предельный уровень контакта с водой в вертикальном направлении.
Нерастворимые вещества (1В) падают сквозь воду и суспензию с растворенной солью или соляной раствор на дно каверны (1) во время процесса формирования каверны растворением.
Обычно на практике в данной области техники направление потока (4), циркулирующего в направлении вперед, изменяют на противоположное после образования объема, достаточного для сбора данных обо всем объеме или части объема нерастворимых веществ, при этом направления потоков, циркулирующих в направлении внутрь (8) и наружу (9) из оборудования устья скважины, изменяют на противоположные во время реализации данного традиционного способа.
Поскольку более легкая вода с меньшим содержанием растворенной соли имеет тенденцию проходить через более тяжелый соляной раствор с более высоким уровнем насыщения солью при выпуске воды из нижнего конца внутренней (2) колонны для выщелачивания, традиционный способ реверсирования потока позволяет более легкой воде подниматься поверх более тяжелого соляного раствора за счет нагнетания ее из кольцевого пространства между внутренней и наружной (2А) колоннами для выщелачивания, что обеспечивает вытеснение соляного раствора в канал внутренней колонны для выщелачивания.
Регулировку мест выхода потоков из внутренней (2) и наружной (2А) колонн для выщелачивания и положения граничной поверхности (3В) подушки осуществляют во время процесса формирования растворением для образования каверны. Традиционные используемые на практике способы предусматривают, что внутренняя колонна для выщелачивания может быть извлечена для обеспечения возможности подъема наружной колонны для выщелачивания с последующей переустановкой внутренней колонны для выщелачивания на разных глубинах.
Обычная практика предусматривает после завершения формирования растворением извлечение колонн (2 и 2А) для выщелачивания. После этого выполняют заканчивание с установкой постоянного пакера, и, возможно, устанавливают подземный предохранительный клапан для операций накопления/хранения.
Формирование каверны приводит к образованию пространства, заполненного соляным раствором. Традиционные используемые на практике способы предусматривают установку колонны для заканчивания и обезвоживания и введение колонны для обезвоживания через установленную колонну для заканчивания с целью возврата соляного раствора из нижней части каверны в то время, когда запасаемую жидкость или газ закачивают в верхнюю часть каверны для вытеснения соляного раствора.
При обычных операциях накопления газа для хранения на практике колонну для обезвоживания извлекают для обеспечения возможности функционирования любых клапанов фонтанной арматуры с задвижками или подземных предохранительных клапанов, перекрытых колонной для обезвоживания. Традиционный процесс извлечения колонны для обезвоживания является особенно опасным в тех случаях, когда предусматривается хранение взрывоопасного газа или сжиженного газа, поскольку колонна для обезвоживания должна быть удалена посредством операций спуска-подъема или извлечения под давлением.
При обычных операциях накопления жидкости для хранения на практике колонну для обезвоживания оставляют в каверне для: облегчения закачивания более легких жидкостей посредством закачивания запасаемых жидкостей между эксплуатационной обсадной колонной и колонной для обезвоживания, при этом более легкие жидкости оказываются над более тяжелым соляным раствором, вытесняемым из нижней части каверны к поверхности по каналу колонны для обезвоживания, или извлечения хранящихся текучих сред посредством закачивания соляного раствора вниз в колонне для обезвоживания и под «всплывающие» вверх более легкие текучие среды для вытеснения хранящихся текучих сред к поверхности в кольцевом пространстве между эксплуатационной обсадной колонной и колонной для обезвоживания.
Как только каверна станет функционирующей, она может быть использована для хранения жидкости или сжатого газа, которая/который может периодически вытесняться из каверны насыщенным солью раствором, или может быть освобождена и снова заполнена большим количеством жидкости или сжатого газа для удовлетворения потребностей потребителей жидкостей или газов из хранилищ.
Традиционное сооружение хранилищ и традиционные установка и извлечение множества колонн для хранилищ на суше предусматривают частое использование подъемной установки с большой грузоподъемностью.
Фиг.2 показывает вертикальный вид, показывающий самоподъемное плавающее средство (16) по предшествующему техническому уровню, опирающееся на ноги (17), которые простираются от корпуса плавающего средства до морского дна. Самоподъемное плавающее средство включает в себя кран (18), предназначенный для установки устройства, пригодного для эксплуатации морских хранилищ (20) жидкости или газа, опирающегося на несущую оболочку (19), которая простирается от оборудования, расположенного сверху, до морского дна. Традиционные способы могут предусматривать использование подъемного устройства, которое размещают на платформе хранилища (20) посредством крана (18), и подъем и установку множества труб для формирования и использования каверны.
Комплекты оборудования для бурения и ремонтных работ могут быть размещены на самоподъемных плавающих средствах (16), или мобильные морские основания для бурения и ремонтных работ, имеющие больший размер, могут быть использованы для создания морских подземных газохранилищ.
После исходной установки колонны для отклонения потока плавающие средства могут быть использованы для транспортировки персонала и транспортировки малых подъемных установок и лубрикаторных устройств, таких как устройства, показанные на фиг.3, для уменьшения числа требуемых случаев использования подъемной установки большего размера, такой как подъемное плавающее средство (16) или мобильное морское буровое основание.
Вследствие ограниченного пространства в оборудовании (20) для хранения и требуемых ресурсов в морских условиях формирование каверн растворением в солевых отложениях, как правило, осуществляется на суше. Однако во многих зонах отсутствие подходящих солевых отложений на суше вынуждает использовать морские солевые отложения. Уменьшение числа требуемых операций с использованием подъемных установок большой грузоподъемности для создания и эксплуатации каверн-хранилищ в соли, которое обеспечивается посредством вариантов осуществления настоящего изобретения, может быть обеспечено одинаковым образом при использовании оборудования на суше и на море, но при этом существенным образом возрастает целесообразность морских каверн-хранилищ в солевом отложении. Варианты осуществления дополнительно предусматривают минимизацию морских сооружений посредством использования различных вариантов осуществления секций с камерами, которые могут быть использованы внутри основного ствола скважины, как раскрыто в заявке на патент США с порядковым номером 12/587,360.
Посредством использования вариантов осуществления способов и систем по настоящему изобретению могут быть выполнены операции как на суше, так и на море, и объем применения больших буровых и подъемных установок для создания скважины для операций формирования растворением и накопления/хранения уменьшается за счет доступа к скважине посредством подъемных устройств меньшего размера и лубрикаторных установок, подобных описанным со ссылкой на фиг.3.
Фиг.3 показывает вертикальный вид, иллюстрирующий известную лубрикаторную установку с проволочным канатом (11), присоединенным к непоказанной подъемной установке (10) меньшего размера. Проволочный канат показан проходящим через шкивы до тех пор, пока он не достигнет соединения (12) с сальниковой коробкой/контактным уплотнителем лубрикатора на верхнем конце лубрикаторной трубы (13), при этом она прикреплена к верхнему концу блока (14) противовыбросовых превенторов и прикреплена к верхнему концу фонтанной арматуры (15) с задвижками, введенной во взаимодействие с оборудованием устья скважины.
Данная конструкция с подъемной установкой малой грузоподъемности обеспечивает возможность отсоединения лубрикатора (13) с более легкими обычными скважинными приборами/инструментами и средствами (22, 47 и 25А по фиг.4-6) регулирования потока, присоединенными к проволочному канату (11) и размещенными внутри лубрикатора, в то время как противовыбросовые превенторы (14) и фонтанная арматура (15) с задвижками обеспечивают изоляцию скважины, после чего лубрикатор может быть вновь присоединен и превенторы и задвижки фонтанной арматуры могут быть открыты для обеспечения возможности прохода скважинных приборов/инструментов в скважину и из скважины с обеспечением регулирования давления. Сальниковая коробка (12) предотвращает утечку вокруг проволочного каната (11), используемого для подъема скважинных приборов/инструментов в трубах скважины посредством подъемной установки (10) с малой грузоподъемностью, после чего скважинные приборы/инструменты могут быть втянуты в лубрикатор, при этом превенторы и задвижки фонтанной арматуры закрывают для управления скважиной во время отсоединения скважинных приборов/инструментов от проволочного каната и извлечения их из лубрикатора.
Подъемная установка с малой грузоподъемностью, подобная показанной на фиг.3, может быть использована для перестановки устройств (22, 47 и 25А по фиг.4-6, фиг.78-88, фиг.88А) для регулирования потока в предпочтительных вариантах осуществления колонны (70 по фиг.4-6, фиг.12, фиг.30С и фиг.79-92) для отклонения потока и может быть постоянно смонтирована для формирования растворением, обезвоживания и выполнения операций накопления/хранения в течение всего срока эксплуатации каверны. Таким образом, устраняется необходимость в многочисленных обычных колоннах труб, которые применяются при создании и использовании пространства для хранения в солевом отложении. Многочисленные традиционные колонны труб обычно требуют множества операций установки и извлечения, выполняемых с использованием подъемной установки с большой грузоподъемностью, такой как установка, которая показана на фиг.2.
Фиг.4-6 показывают конфигурации колонны труб, предназначенной для отклонения потока, в которые включены устройства с предпочтительными подузлами по фиг.7-63.
В то время как традиционные способы предусматривают сначала введение наружной колонны для выщелачивания с последующим введением внутренней колонны для выщелачивания в ствол скважины сквозь соль с помощью подъемной установки с большой грузоподъемностью перед формированием растворением, колонна (70) труб, предназначенная для отклонения потока, по настоящему изобретению включает в себя, по меньшей мере, внутреннюю (2) и наружную (2А) соединенные колонны труб, которые могут быть введены в ствол скважины, проходящий через соль, одновременно посредством использования подъемной установки с большой грузоподъемностью.
Как только колонны для выщелачивания будут установлены, подъемная установка с большой грузоподъемностью может быть перемещена и использована для других работ во время периода формирования растворением, который обычно измеряется годами.
При традиционных используемых на практике способах подъемную установку с большой грузоподъемностью снова используют каждый раз, когда наружная колонна для выщелачивания требует регулировки во время формирования растворением, и снова тогда, когда колонны для выщелачивания заменяют колоннами для заканчивания и обезвоживания, и еще раз в том случае, если колонны для обезвоживания удаляют. Однако варианты осуществления колонны (70) для отклонения потока по настоящему изобретению не требуют замены и могут оставаться в каверне во время операций формирования растворением, обезвоживания и накопления/хранения, как проиллюстрировано на фиг.4-6. Регулировка формы каверны может выполняться посредством изменений траекторий потоков в колонне для отклонения потока посредством установки и извлечения устройства (22, 47, 25А) для регулирования потока через внутреннее отверстие/канал колонны для отклонения потока посредством подъемной установки с меньшей грузоподъемностью, такой как показанная на фиг.3. Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают замену обычной потребности в множестве сложных и дорогостоящих операций, связанных с монтажом, применением, демонтажем и перемещением подъемной установки с большой грузоподъемностью, менее сложными и менее затратными операциями, связанными с монтажом, применением, демонтажем и перемещением подъемной установки с малой грузоподъемностью.
Несмотря на то, что более тяжелые компоненты колонны (70) труб, предназначенной для отклонения потока, могут быть заменены посредством подъемных установок с грузоподъемностью, большей, чем у подъемных установок, описанных со ссылкой на фиг.3, в тех случаях, когда это предпочтительно, например, случаях, подобных проиллюстрированным на фиг.74-77, как правило, предпочтительно заменить операции, выполняемые с помощью более сложной и/или дорогой установки, операциями, выполняемыми с помощью менее сложной и/или дорогой установки, за счет оставления колонны труб, предназначенной для отклонения потока, на месте и/или минимизации размеров и/или масс компонентов, используемых при отклонении потока для формирования растворением (1, 28 и 29) при использовании граничной поверхности (3В) подушки, обезвоживания (30) для операций с газом при использовании поверхности (3С) раздела газа и соляного раствора или накапливания жидкостей (30) при использовании поверхности (3С) раздела жидкости и соляного раствора, как описано со ссылкой на фиг.4-6.
Фиг.4 показывает схематическое аксиальное сечение предназначенного для использования при формировании растворением варианта (28) осуществления с использованием колонны (70) труб, предназначенной для отклонения потока и пригодной для использования в способе формирования каверны-хранилища. Колонна (70) труб, предназначенная для отклонения потока, включает в себя подузлы (21, 51) с секциями с камерами, переводники (23) с концентрическими трубами, предназначенные для перенаправления потока, отклонители (47) потока, изолирующие трубы (22) и устройство для изоляции кольцевого пространства, включающее в себя пакер (40) с обходным каналом (65) пакера. Обходной канал (65) пакера обеспечивает возможность прохода потока текучей среды мимо изолирующего устройства через кольцевой канал, образованный между наружной обсадной колонной (3) и колонной (70) труб, предназначенной для отклонения потока, для образования граничной поверхности (3В) подушки.
Скважину бурят в солевом отложении (5), и обсадную колонну (3) цементируют (3А) в стволе скважины в подземных пластах. После этого колонну (70) для отклонения потока, имеющую эксплуатационный пакер (40) с обходным каналом (65) для прохода жидкости или газа, имеющий подузел (71) для подвешивания и обхода, размещают в солевом отложении, и эксплуатационный пакер (40) вводят в контактное взаимодействие с эксплуатационной зацементированной обсадной колонной (3).
Поскольку доступность обычных эксплуатационных пакеров с большими размерами, как правило, ограничена, подвесное устройство (40) любого вида может быть использовано для подвешивания колонны (70) для отклонения потока, в то время как обходной канал (65) для текучих сред может предусматривать любой способ обхода, например, через пространство между удерживающими клиньями. К другим примерам относятся обычные устройства (40) для подвески хвостовика, которые доступны с большими размерами и могут быть использованы для подвешивания наружной колонны (2А) для выщелачивания. Наружная колонна для выщелачивания может быть исходно или позже зацементирована на месте посредством использования расширяющегося цементировочного пакера или другого устройства для создания уплотнения, функционирующего за счет перепада давления, при этом средство, образующее обходной канал (65) для текучих сред, включает в себя отдельную трубу (104 по фиг.68 и 69), установленную внутри наружного кольцевого канала и простирающуюся в аксиальном направлении вниз до места под подвеской, и устройство для герметизации кольцевого пространства, при этом внутренний канал трубы, образующей обходной канал для текучих сред, может проходить в наружную колонну для выщелачивания для образования поверхности раздела текучих сред для формирования растворением.
Жидкость или газ закачивают вниз через самое верхнее и расположенное дальше всего от центра кольцевое пространство (40А) и мимо эксплуатационного пакера (40) в самое нижнее и расположенное дальше всего от центра кольцевое пространство (40В) для образования граничной поверхности (3В) подушки. Жидкость или газ подают по обходному каналу (65) пакера, между внутренней колонной (2) для выщелачивания и наружной колонной (2А) для выщелачивания, проходящими в стволе скважины в солевом отложении (5).
В одном варианте осуществления колонна (70) для отклонения потока или распределительная колонна труб может включать в себя подузел с верхней секцией (21) с камерами и подузел с переводником (23) для перенаправления потока, предусмотренным с концентрическими трубами, и может дополнительно включать в себя комбинированный подузел (51), образованный из секции с камерами и переводника.
Для образования стенок (1А) исходной каверны, пространства для хранения или объема (26) воду закачивают (31) вниз в наружном кольцевом канале (24) между внутренней (2) и наружной (2А) колоннами для выщелачивания, и вода выходит из кольцевого отверстия в нижней части колонны труб, как показано нижними стрелками (31). Соль, находящаяся в зоне растворения стенки полости вокруг данного кольцевого отверстия, растворяется с образованием соляного раствора, который проходит в боковое отверстие отклонителя (47) потока, как показано нижней стрелкой (32). Затем соляной раствор проходит вверх по внутреннему каналу (25), как показано верхней стрелкой (32), и выпускается на поверхности.
Несмотря на то что в данном описании описаны предпочтительные варианты осуществления отклонителя (47) потока, любое устройство, такое как заглушка (25А по фиг.6), которое обеспечивает принудительное направление или отклонение потока текучей среды из внутреннего канала для прохода данного потока через боковое отверстие во внутренней колонне (2) труб и/или наружной колонне (2А) труб, может рассматриваться как отклонитель потока.
После образования достаточного пространства под колонной (70) для отклонения потока, для предотвращения всасывания нерастворимых частиц, которые падают на дно каверны и попадают в наружный кольцевой канал (24), на последующей фазе реверсирования потока направление потока на траектории циркуляции может быть изменено на противоположное посредством закачивания (33) воды вниз по внутреннему каналу (25) и наружу с выходом ее из бокового отверстия отклонителя (47) потока, при этом соляной раствор будет возвращаться (34) по наружному кольцевому каналу (24).
Реверсирование потока (изменение направлений 31 и 32 на направления 33 и 34) при использовании одной и той же конфигурации колонны (70) для отклонения потока обеспечивает образование большего исходного объема (26) за счет того, что возвращаемые текучие среды становятся полностью насыщенными соляным раствором перед их выпуском, поскольку более легкая вода не может пройти канал или пройти через более тяжелый соляной раствор.
Дополнительное боковое отверстие в верхней (проксимальной) зоне колонны (70) труб перекрыто изолирующей трубой (22), которая ограничивает поток во внутреннем канале/отверстии (25).
Фиг.5 показывает схематическое аксиальное сечение колонны (70) для отклонения потока при последующей конфигурации (29) для формирования растворением, после образования исходного объема и перед завершением формирования (1) пространства или объема (26) каверны-хранилища растворением.
Граничная поверхность (3В) подушки из жидкости или газа поднимается с ее предыдущей глубины за счет обеспечения возможности прохода жидкости или газа, образующей/образующего подушку, вверх по обходному каналу (65) пакера.
Изолирующая труба (22), подобная показанной на фиг.4, может быть извлечена из переводника (23) с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока, и подузла (21) с верхней секцией с камерами или из комбинированного подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника для перенаправления потока, после чего отклонитель (47) потока может быть размещен в верхней секции с камерами.
Воду закачивают (33) вниз по внутреннему каналу (25), и она выходит из верхней секции (21 или 51) с камерами через верхнее боковое отверстие на конце канала отклонителя (47) потока. Соляной раствор возвращается (32) по внутреннему каналу нижней секции (21 или 51) с камерами, при этом он проходит к переводнику (23) с концентрическими трубами, предназначенному для перенаправления потока и образующему независимый подузел или часть комбинации (51) из секции с камерами и переводника, предназначенного для перенаправления потока, при этом поток (32) перенаправляется из внутреннего канала (25) в наружный кольцевой канал (24) через отверстия в стенке переводника (23). Соответственно, соляной раствор может проходить вверх по кольцевому каналу (24) мимо отклонителя (47) потока, который перекрывает внутренний канал (25).
Любое число подузлов (21) с секциями с камерами и переводников (23) с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока, или комбинированных подузлов (51), образованных из секций с камерами и переводника с концентрическими трубами, отклонителей (47) потока и/или изолирующих труб (22) (показанных на фиг.4) может быть добавлено к колонне (70) для отклонения потока для регулирования глубин под землей, на которых подается вода и извлекается соляной раствор во время формирования (1) растворением. Кроме того, положение граничной поверхности (3В) подушки, образованной из жидкости или газа, может быть отрегулировано для предотвращения выщелачивания выше заданной глубины. Данный процесс позволяет создать объем каверны или пространство (26) для хранения с частью ранее полученного объема, занятой нерастворимыми веществами, которые выпали из стенки (1А) на дно (1В) каверны.
Формирование (1) растворением может предусматривать переустановку изолирующих труб (22) и отклонителей (47) потока через посредство фонтанной арматуры с задвижками и внутреннего канала (25) колонны (70) для отклонения потока посредством использования малых подъемных установок и лубрикаторных устройств, таких как показанные на фиг.3, без извлечения колонны (70) для отклонения потока из ствола скважины или каверны. Напротив, традиционные способы формирования растворением требуют - для регулирования положения мест, в которых циркулирующая вода поступает в каверну во время ее формирования, и места, в котором выходит соляной раствор, - перемещения, монтажа, использования и демонтажа подъемной установки с большой грузоподъемностью для выполнения таких функций, как удаление фонтанной арматуры с задвижками и внутренней колонны (2) с резьбовыми соединениями, предназначенной для выщелачивания, подъем наружной колонны (2А) с резьбовыми соединениями, предназначенной для выщелачивания, до глубины, на которой вода будет выходить или вводиться, и последующая переустановка внутренней колонны для выщелачивания на меньшей глубине перед переустановкой фонтанной арматуры с задвижками и началом указанного формирования растворением, что вызывает значительное увеличение как опасностей, так и затрат, обусловленное удалением фонтанной арматуры с задвижками и применением подъемной установки с большой грузоподъемностью.
Фиг.6 показывает схематическое аксиальное сечение колонны (70) для отклонения потока в конфигурации (30) для обезвоживания или накопления, показывающее поверхность раздела (3С) газа для обезвоживания и соляного раствора или поверхность раздела (3С) жидкости для обезвоживания и соляного раствора, или поверхность раздела (3С) соляного раствора для извлечения из хранилища и (газа или жидкости) в пространстве (26) каверны-хранилища.
Показано, что для обезвоживания отклонители потока, расположенные ниже самого верхнего отклонителя (47) потока, удалены, и изолирующая труба (22) размещена от края до края нижнего подузла с секцией (21) с камерами или комбинированного подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника. Если нижний конец колонны (70) для отклонения потока будет закрыт или может обеспечивать всасывание нерастворимых частиц, то изолирующая труба (22), размещаемая от края до края нижней секции (21 или 51) с камерами, может быть исключена и/или могут быть выполнены перфорационные отверстия (38) и заглушка (25А) может быть установлена во внутреннем канале. Это обеспечит возможность прохода потока (37) вверх по внутреннему каналу (25), если нижняя изолирующая труба будет отсутствовать там, где она обеспечивает перенаправление потока в наружный кольцевой канал (24) в зоне переводника (23). В альтернативном варианте в том случае, если внутренний канал закрыт заглушкой (25А) над перфорационными отверстиями на заданной глубине, проходящими как сквозь внутреннюю (2), так и сквозь наружную (2А) колонны, то поток (нижняя стрелка 37) будет проходить в наружном кольцевом канале.
Любое устройство, которое обеспечивает принудительное направление потока через отверстие в колонне (70) для отклонения потока, такое как заглушка (25А), может быть установлено в любом месте внутри колонны для функционирования в качестве отклонителя потока, направляющего поток в каверну или из каверны, или между внутренним каналом (25) и наружным или первым кольцевым каналом (24).
Во время обезвоживания исходно накапливаемый газ или накапливаемые жидкости, которые легче воды или соляного раствора в каверне (26), закачивают (36) по внутреннему каналу (25) в каверну, что вызывает вытеснение воды или соляного раствора вверх (37) в наружном кольцевом канале (24) и перенаправление потока в переводнике с концентрическими трубами, предназначенном для перенаправления потока, в случае необходимости.
Для закачивания газа для хранения после обезвоживания газ обычно сжимают для подачи в каверну (26). Для извлечения сжатого газа из каверны-хранилища обычно обеспечивают возможность расширения газа.
При извлечении хранящихся жидкостей или несжатого газа из каверны или для регулирования объема каверны-хранилища (26) или давления более тяжелый соляной раствор может быть закачан (31) по кольцевому каналу (24) с выходом его рядом с нижней частью колонны (70) для отклонения потока с целью заполнения каверны соляным раствором и вытеснения (36А) хранящихся газов или жидкостей по внутреннему каналу (25) к фонтанной арматуре (непоказанной) с задвижками, расположенной на поверхности, за счет перемещения поверхности (3С) раздела соляного раствора (газа или жидкости) вверх.
В альтернативном варианте в том случае, если между соляным раствором, хранящимися жидкостями, хранящимися газами или их комбинациями существует множество поверхностей раздела, извлечение может происходить из промежуточных секций с камерами (непоказанных) для избирательного извлечения текучих сред над, между или под множеством поверхностей раздела.
Фиг.7-12 показывают предпочтительный вариант осуществления отклонителя (47) потока, предпочтительные варианты осуществления подузла (23), представляющего собой переводник с концентрическими трубами, предназначенный для перенаправления потока, и предпочтительные варианты осуществления подузлов (21) с секциями с камерами, предназначенные для использования в колонне (70) для отклонения потока (по фиг.4-6, фиг.12 и фиг.78-92) для формирования или использования подземной каверны в солевом отложении.
Фиг.7-9 показывают вид в плане, аксиальное сечение и изометрическое изображение, имеющие линию А-А сечения, связанную с фиг.11 и 12, и иллюстрирующие вариант осуществления подузла (21) с секцией с камерами. Подузел (21) с секцией с камерами показан как имеющий концентрические камеры (41) с концентрическими выходными каналами на их нижних концах и внутренним выходным каналом (39) (фиг.9), заканчивающимся в боковом отверстии (44) в стенке наружной камеры (41). Соединение между внутренней и наружной камерами (41) обеспечивает их изоляцию друг от друга и тем самым обеспечивает возможность создания перепада давления между наружным кольцевым каналом (24), образованным между внутренней колонной (2) для выщелачивания и наружной колонной (2А) для выщелачивания, и внутренним проточным каналом (25). Показана часть (42) с уступом, предназначенная для обеспечения опоры для отклонителя (47) потока, такого как отклонитель потока, показанный на фиг.10.
Фиг.10 показывает выполненное в сечении изометрическое изображение одного варианта осуществления отклонителя (47) потока. Фиг.11 показывает сечение, показывающее отклонитель (47) потока по фиг.10, вставленный в секцию с камерами по фиг.9. Отклонитель потока имеет наклонное отверстие (49), которое может быть выровнено относительно наклонного отверстия/канала секции с камерами.
Если обратиться к фиг.12, то видно, что на фиг.12 показано выполненное в сечении изометрическое изображение одного варианта осуществления колонны (70) для отклонения потока. Показанная колонна (70) для отклонения потока содержит отклонитель (47) потока по фиг.10 и 11 и подузел (21) с секцией с камерами по фиг.7-9 и фиг.11 у верхнего конца подузла (23) с переводником с концентрическими трубами, предназначенным для перенаправления потока. Аналогичный подузел (21) с секцией с камерами показан соединенным с нижним концом вышеуказанного подузла (23) с переводником. Колонна (70) для отклонения потока может быть размещена в стволе скважины для создания или использования подземной каверны в солевом отложении.
Проходящий вниз поток (33) (например, воды), проходящий через верхнее отверстие отклонителя (47) потока, отклоняется через боковое отверстие секции с камерами в ствол скважины или каверну, как показано ссылочной позицией (33). Как показано стрелкой (34), поток (например, соляного раствора) может снова входить в колонну для отклонения потока на ее нижнем конце, между ее внутренней (2) и наружной (2А) колоннами для выщелачивания и продолжать проходить вверх (34) мимо отклонителя (47) потока, если изолирующая труба перекрывает нижний боковой выход и отверстия переводника с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока. В альтернативном варианте, как показано, поток (например, соляного раствора), проходящий внутрь, может проходить на более высоком уровне через боковое отверстие нижнего подузла (21) с секцией с камерами, которое перекрыто отклонителем (47) потока, и может изменять свое направление из внутреннего канала в наружный кольцевой канал через перфорационные отверстия во внутренней стенке переводника (23) для перенаправления потока для прохода вверх.
Фиг.13-20 показывают вариант осуществления комбинированного подузла (51), образованного из секций (43) с камерами и переводника (23) с концентрическими трубами и имеющего множество боковых отверстий. Показанный узел включает в себя различные варианты осуществления отклонителей (47) потока, подобных показанным на фиг.21-24. Фигуры также показывают вариант осуществления изолирующей трубы.
Комбинированный подузел (51), образованный из секций с камерами и переводника, может включать в себя секции (43) с внутренними и наружными камерами. Показано установочное кольцо, расположенное над секциями с камерами и имеющее кольцевое углубление (58) или ниппельный профиль для установки устройств для регулирования потока во внутреннем канале узла. Множество выходных каналов (39) проходят к боковым отверстиям от внутреннего канала (25). Наружный кольцевой канал (24), находящийся под действием перепада давления, образован между внутренней колонной (2) для выщелачивания и наружной колонной (2А) для выщелачивания. Выходные каналы секции с наружными камерами могут быть срезаны для уменьшения диаметра подузла.
Установочные кольца могут иметь углубления (58) для размещения устройств для регулирования потока, размещаемых выше и ниже переводника (23) с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока. Устройства для регулирования потока могут быть размещены в углублениях для регулирования каналов для прохода потока для образования или использования подземной каверны в солевом отложении или для технического обслуживания колонны для отклонения потока.
Фиг.13 показывает вид в плане, и фиг.14 показывает вертикальное сечение над изометрическими изображениями с сечением по линии В-В по фиг.13. Фиг.13 и 14 показывают вариант осуществления комбинированного подузла (51), образованного из секций с камерами и переводника и пригодного для использования в колонне (70 на фиг.4-6, фиг.12 и фиг.78-92) для отклонения потока, предназначенной для образования или использования подземной каверны в солевом отложении. Показанная секция (43) с камерами отличается от секции с камерами по фиг.7-12 тем, что она имеет три проходящих наклонно вниз канала (39), заканчивающихся распределенными в направлении вдоль окружности с равными интервалами боковыми отверстиями в наружной стенке секции с камерами. Данные каналы сообщаются с внутренним каналом (25).
Фиг.15 показывает вид в плане, и фиг.16 показывает вертикальное сечение над изометрическими изображениями с сечением по линии С-С по фиг.15. Фигуры показывают комбинированный подузел (51) по фиг.13 и 14, образованный из секций с камерами и переводника, с изолирующей трубой (22), введенной во взаимодействие с указанным подузлом, которая перекрывает внутренние отверстия каналов (39) и переводника (23).
Установка изолирующей трубы (22) фактически обеспечивает преобразование комбинированного подузла (51), образованного из секций с камерами и переводника, в непрерывную внутреннюю колонну (2) для выщелачивания, расположенную внутри непрерывной наружной колонны (2А) для выщелачивания, за счет перекрытия боковых отверстий секций (43) с камерами и переводника (23) с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока, что обеспечивает возможность блокирования работы подузлов, когда это желательно.
Фиг.17 показывает вид в плане, и фиг.18 показывает вертикальное сечение над изометрическими изображениями с сечением по линии D-D по фиг.17. Фигуры показывают комбинированный подузел (51) по фиг.13 и 14, образованный из секций с камерами и переводника, с отклонителем (47) потока, имеющим одно нижнее выходное отверстие, сообщающееся с одним боковым отверстием и выровненное относительно одного бокового отверстия комбинированного подузла, образованного из секций с камерами и переводника.
Вышеописанный отклонитель (47) потока образует одну траекторию потока, проходящую по внутреннему каналу (25) к стволу скважины или каверне, окружающему/окружающей комбинированный подузел (51), образованный из секций с камерами и переводника. Данная конструкция может быть использована для избирательного стимулирования преимущественного выщелачивания (например, в одном направлении), например, в ситуации, проиллюстрированной на фиг.88А, когда аномалия существует на одной стороне каверны. Если возможность образования подобной односторонней аномалии (1Х по фиг.88А) известна заранее, избирательное выщелачивание может выполняться с той стороны колонны для отклонения потока, которая удалена от потенциальной аномалии.
Вода, выходящая из внутреннего канала (25), может вызывать обратный поток, проходящий в наружный кольцевой канал (24), или наоборот, через каналы колонны (70) для отклонения потока, выбор которых можно использовать для управления приданием определенной формы каверне для избежания образования или увеличения размера аномалий при формировании растворением.
Выход из выбранного бокового отверстия также может быть предпочтительным для размещения скважинного прибора в рабочем положении снаружи колонны для отклонения потока, как проиллюстрировано на фиг.27 и 28, например, могут быть выполнены измерения для мониторинга каверны с целью выявления аномальных событий при формировании растворением.
Фиг.19 показывает вид в плане, и фиг.20 показывает вертикальное сечение по линии Е-Е по фиг.19. Фигуры показывают комбинированный подузел (51) по фиг.13 и 14, образованный из секций с камерами и переводника, с отклонителем (47) потока по фиг.21 и 22. Три нижних выходных отверстия отклонителя (47) потока показаны сообщающимися с соответствующими боковыми отверстиями и выровненными относительно соответствующих боковых отверстий комбинированного узла (51), образованного из секций с камерами и переводника.
Таким образом, отклонитель (47) потока образует траекторию потока, проходящую по внутреннему каналу (25) к стволу скважины или каверне, окружающему/окружающей комбинированный подузел (51), образованный из секций с камерами и переводника, при этом поток по указанной траектории обеспечивает поступление обратного потока в наружный кольцевой канал (24) через посредство канала колонны для отклонения потока.
Использование множества боковых отверстий для выхода и входа потока, проходящего по колонне для отклонения потока, позволяет уменьшить гармонические колебания потока и преимущественное/избирательное выщелачивание соляной каверны посредством равномерного распределения выходного потока и обратного потока вокруг наружной периферии колонны для отклонения потока.
Фиг.21-22 и фиг.23-24 показывают предпочтительные варианты осуществления отклонителей (47) потока, выполненных соответственно с множеством боковых отверстий и одним боковым отверстием. Показан отклонитель (47) потока, имеющий кольцевое углубление (58А), предназначенное для установки и извлечения отклонителя потока и шпонок (96) для контактного взаимодействия и/или ориентации, предназначенных для обеспечения контактного взаимодействия и/или ориентации отклонителя потока относительно боковых отверстий в колонне для отклонения потока.
Фиг.21 показывает вид в плане, и фиг.22 показывает вертикальное сечение по линии F-F по фиг.21, при этом указанные фигуры показывают отклонитель потока, имеющий одно верхнее отверстие (49) и множество нижних отверстий (50). Показанный отклонитель потока может быть включен в конструкции, показанные на фиг.19 и 20.
Фиг.23 показывает вид в плане, и фиг.24 показывает вертикальное сечение по линии G-G по фиг.23. Показанный вариант осуществления отклонителя потока включает в себя одно верхнее (49) и одно нижнее (50) отверстия. Отклонитель потока может быть включен в конструкции, показанные на фиг.17-18 и фиг.27-28.
Фиг.25 показывает вид в плане, и фиг.26 показывает вертикальное сечение по линии Н-Н по фиг.25 с пунктирными линиями, показывающими скрытые поверхности. Фигуры показывают предпочтительный вариант осуществления удлинителя (115) для скважинного прибора, содержащего прямую или шарнирно присоединенную трубу (118), при этом скважинный прибор (120) может быть подвешен в ней на кабеле (121). Скважинный прибор может быть размещен в варианте осуществления удлинителя для скважинного прибора, присоединенного посредством оправки (116) к отклонителю (47 по фиг.23 и 24) потока в отверстии (49) в комбинированном подузле (51 по фиг.13 и 14), образованном из секции с камерами и переводника, как показано на фиг.27 и 28 и как описано со ссылкой на фиг.27 и 28.
Размещение удлинителя (115) для скважинного прибора в рабочем положении обеспечивает удлинение выходного канала бокового отверстия секции с камерами, предусмотренной в колонне для отклонения потока, для создания разделительной перегородки для кабеля (121) скважинного прибора (120), размещаемого в рабочем положении посредством удлинителя для скважинного прибора, для уменьшения вероятности наматывания кабеля вокруг колонны для отклонения потока во время размещения скважинного прибора в рабочем положении и предотвращения его фактического извлечения. После устранения риска наматывания кабеля вокруг колонны для отклонения потока при извлечении скважинного прибора из зоны снаружи колонны для отклонения потока, удлинитель (115) для скважинного прибора извлекают.
Показана оправка (116) для контактного взаимодействия, расположенная в шарнирно присоединенной удлинительной трубе (118) и/или введенная в контактное взаимодействие с шарнирно присоединенной удлинительной трубой (118) с выходным каналом посредством верхнего гибкого соединения (117А). Гибкие соединения выполнены с возможностью изгибания в двух направлениях (117А) или одном направлении (117В) (то есть подобно колену), что обеспечивает возможность ввода шарнирно присоединенной удлинительной трубы (118) и скважинного прибора (120) в отклонитель потока и выхода их через боковое отверстие, при этом оправка (116) обеспечивает возможность выхода скважинного прибора (120), подвешенного на кабеле, в каверну, при этом удлинительная труба служит опорой для скважинного прибора и кабеля, как показано на фиг.27 и 28. Входная направляющая для троса может образовывать часть шарнирно присоединенной удлинительной трубы (118) с выходным каналом для того, чтобы способствовать повторному вводу кабеля (121) и скважинного прибора (120), при этом удлинитель для скважинного прибора извлекают из отклонителя потока посредством кабеля и соединения со скважинным прибором.
В то время как показаны одно двунаправленное гибкое соединение (117А) и одно однонаправленное гибкое соединение (117В), более одного двунаправленного или однонаправленного соединения можно использовать вдоль длины удлинительной трубы (118) для обеспечения возможности того, чтобы изгиб в одном направлении «проходил» через отклонитель (47 по фиг.24) потока, но чтобы отсутствовала возможность изгибания в противоположном направлении, когда удлинительная труба (118) будет находиться снаружи колонны для отклонения потока (показанной на фиг.28). Это может быть использовано для увеличения рабочей длины удлинительной трубы, что обеспечивает дополнительное разделение и уменьшение предрасположенности кабеля (121) к наматыванию его вокруг колонны для отклонения потока во время размещений скважинного прибора в рабочем положении, например, для гидроакустических измерений внутри каверны.
Фиг.27 показывает вид в плане, и фиг.28 показывает аксиальное сечение по линии I-I по фиг.27. Фигуры показывают комбинированный подузел (51) по фиг.13 и 14, образованный из секций с камерами и переводника, с отклонителем (47) потока по фиг.23 и 24, вставленным в данный подузел. Удлинитель (115) для скважинного прибора по фиг.25 и 26 показан вставленным в канал отклонителя потока так, что он выступает из выходного канала за место срезания выходного канала секции с наружными камерами у стенки (41) камеры. Это обеспечивает возможность размещения скважинного прибора (120) в рабочем положении посредством кабеля (121) с выступанием его из шарнирно присоединенной удлинительной трубы (118) через боковое отверстие комбинированного подузла, образованного из секций с камерами и переводника, и в ствол скважины или каверну.
Во время формирования растворением могут потребоваться различные измерительные приборы для определения скважинных условий, включая гидроакустическую систему. Включение секции (43) с камерами, выполненной с множеством направленных наклонно вниз боковых отверстий, с ориентированным отклонителем (47) потока, размещенным в ней, обеспечивает доступ к каверне снаружи секции с камерами. Поскольку кабель (121), несущий гидроакустический прибор (120), может оказаться намотанным вокруг колонны для отклонения потока во время размещения прибора в рабочем положении, удлинитель (115) для скважинного прибора, выполненный с выходным каналом, может быть вставлен для замены срезанной трубы с выходным каналом при необходимости для установки колонны большего диаметра внутри ствола скважины, после того, как достаточное пространство будет образовано посредством выщелачивания и образования пространства каверны снаружи по отношению к стенке ствола скважины с определенным диаметром. Удлинительная труба (118) отделяет канат/кабель от колонны для отклонения потока для уменьшения вероятности наматывания кабеля вокруг колонны для отклонения потока. Направляющая (119) для входа каната (показанная на фиг.26), расположенная на нижнем конце удлинительной трубы (118), способствует повторному вводу каната/кабеля и скважинного прибора (120) в удлинительную трубу (118).
Определение скважинных условий целесообразно для определения того, когда устройства для регулирования потока должны быть переустановлены, и для обнаружения аномалий при выщелачивании, таких как проиллюстрированная на фиг.88А.
Выполнение гидроакустических измерений снаружи колонны для отклонения потока и через посредство множества боковых отверстий обеспечивает возможность измерения всей каверны без воздействия со стороны колонны для отклонения потока, если данные множества гидроакустических измерений будут собраны вместе.
Более точно, гидроакустические измерения сниженного качества могут быть выполнены через посредство как внутренней (2), так и наружной (2А) колонн для выщелачивания и объединены с множеством гидроакустических измерений, выполняемых снаружи множества боковых отверстий одной или нескольких секций с камерами посредством использования удлинителя (115) для скважинного прибора, выполненного с выходным каналом. Гидроакустический прибор предпочтительно выдвигают на минимальное расстояние вниз из удлинителя для скважинного прибора, посредством которого гидроакустический прибор (120) может быть выдвинут, для минимизации риска наматывания кабеля (121) для подвешивания вокруг колонны для отклонения потока. Данный способ обеспечивает высококачественные гидроакустические измерения.
Возможность размещения измерительных приборов, таких как гидроакустический прибор, снаружи колонны для отклонения потока позволяет избежать обычной необходимости «мириться» с гидроакустическими измерениями сниженного качества, которые выполняются через посредство внутренней и наружной колонн для выщелачивания, и/или устраняет необходимость во внутренней и наружной колоннах для выщелачивания для выполнения измерений более высокого качества.
Далее рассматриваются фиг.29-32А и фиг.44-52, на которых показаны варианты осуществления секций (51) с камерами, при которых диаметры каналов и/или колонны для отклонения потока, в которой имеется камера, не требуют срезания труб секции с камерами, в которых образованы выходные каналы, для размещения колонны для отклонения потока. Отклонители (47) потока могут быть размещены в камерах, и изолирующие трубы (91) могут быть размещены в выходных каналах (39) для регулирования потока, проходящего по колонне для отклонения потока, с целью избирательной подачи воды в каверну и извлечения соляного раствора из каверны в одном или нескольких выбранных радиальных направлениях, что целесообразно, например, для преимущественного/избирательного выщелачивания в местах, находящихся в радиальном направлении снаружи или внизу в предпочтительном месте на окружной периферии колонны для отклонения потока в тех случаях, когда предполагается наличие аномалий (1Х по фиг.88А).
Двойные выходные каналы (39 по фиг.29-32А) множества секций (51) с камерами могут быть использованы для подачи воды и извлечения соляного раствора по внутреннему каналу или наружному кольцевому каналу между трубами с двойными выходными каналами и зависят от глубины, ориентации выходных каналов между секциями с камерами и размещения устройств для регулирования потока в трубах с выходными каналами, как проиллюстрировано на фиг.29-32А. Аналогичным образом, выходные каналы могут быть использованы для подачи воды в разных радиальных направлениях и на разных глубинах и для отвода соляного раствора в потенциально различающихся радиальных направлениях и на разных глубинах за счет установки изолирующих труб, как проиллюстрировано на фиг.44-52. Выбор радиального направленияподачи воды и извлечения соляного раствора и глубины, на которой осуществляются подача воды и извлечение соляного раствора, невозможен при использовании обычных колонн для выщелачивания.
Фиг.29-30В и фиг.31-32А показывают разные варианты осуществления комбинированных подузлов (51), образованных из секций с камерами и переводников, и отклонителя потока, пригодного для создания колонны для отклонения потока по фиг.30С, которая аналогична по функциям колонне по фиг.4-6 и фиг.78-92 и предназначена для формирования растворением и эксплуатации эксплуатационной скважины и/или каверны-хранилища в солевом отложении. Варианты осуществления секции с камерами, выполненной с одним боковым отверстием, и отклонителя потока аналогичны по функционированию и использованию вариантам осуществления секции с камерами, имеющей множество боковых отверстий, отклонителя потока и изолирующей трубы, подобным показанным на фиг.44-58, и пригодны для использования в тех случаях, когда желательно преимущественное/избирательное выщелачивание.
Фиг.29 показывает вид в плане варианта осуществления секции с двумя концентрическими камерами. Фиг.30, 30В, 30С и 32А показывают сечения, выполненные по линии J-J по фиг.29. Фигуры показывают комбинированный подузел (51), образованный из секций с камерами и переводника, который может быть использован вместе с колонной (70 по фиг.30С) для отклонения потока, предназначенной для операций формирования растворением и накопления/хранения.
В частности, фиг.30, 30А и 30В показывают соответственно аксиальное сечение, вид в плане снизу и изометрическое изображение с сечением, выполненным по линии J-J, которые показывают комбинированный подузел (51) по фиг.29, образованный из секций с камерами и переводника.
На фиг.29-30В показан узел, образованный из секций (43) с концентрическими камерами и переводников (23) с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока. Секции (43) с двумя концентрическими камерами включают в себя две концентрические трубы с дополнительными отверстиями, образующие выходные каналы. Первая труба простирается по существу вниз от верхнего первого отверстия, а вторая труба простирается под углом от центральной оси камеры (41) для образования комбинированного подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника. Трубы (39) с выходными каналами прикреплены у бокового отверстия (44), выполненного в стенках каждой камеры (41). Осевые линии каждой трубы (39) с дополнительным отверстием и камеры (41) совпадают в месте (52) пересечения. Следовательно, боковое отверстие в показанном варианте осуществления узла, образованного из секции с камерами и переводника, фактически простирается до конца трубы с внутренним выходным каналом, где канал проходит в ствол скважины или каверну.
Секция с камерами по фиг.29-30В обеспечивает доступ к наружному кольцевому каналу в каждой секции с камерами за счет установки заглушки в верхнем соединительном углублении (58) или обеспечивает доступ к внутреннему каналу за счет установки изолирующей втулки от края до края переводника (23), что фактически обеспечивает прямой доступ или к внутреннему каналу, или к наружному кольцевому каналу в каждой секции с камерами в колонне для отклонения потока.
Дополнительные варианты осуществления секций с камерами обеспечивают доступ только к внутреннему каналу внутренней трубы (2), при этом перенаправление в наружный или первый кольцевой канал происходит между внутренней и наружной (2А) колоннами, из внутреннего канала в первый кольцевой канал и под отклонителем потока, имеющим два отверстия и канал. Варианты осуществления по фиг.29-30В предусматривают перенаправление из внутреннего канала и через переводник (23), в котором используется заглушка (непоказанная) для отклонения потока, размещенная в верхнем углублении (58), при этом отсутствует необходимость в канале, проходящем через заглушку для отклонения потока. Следовательно, в разных вариантах осуществления секций с камерами, имеющих боковые отверстия, могут использоваться отклонители потока, выполненные с внутренними каналами или без внутренних каналов.
Верхнее кольцевое углубление (58), предназначенное для контактного взаимодействия с изолирующей трубой, расположено между концентрическими трубами (39), выполненными с дополнительными отверстиями, и переводником (23) с концентрическими трубами, предназначенным для перенаправления потока, при этом нижнее кольцевое углубление (58), предназначенное для контактного взаимодействия с изолирующей трубой, образовано на нижнем конце переводника (23) с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока. Углубления (58) могут быть выполнены с возможностью удерживания возможной изолирующей трубы, клапана, изолирующей заглушки (не показанной на фиг.29-30В) или другого устройства для регулирования потока, перекрывающего отверстия переводника (23) с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока. Кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами (39) с дополнительными отверстиями может быть перекрыто на конце переводника (23) с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока, для того, чтобы способствовать находящемуся под действием перепада давления сообщению с кольцевым пространством, если изолирующая труба установлена между углублениями (58).
Несмотря на точто показан один комплект труб с двойными выходными каналами, множество труб может быть использовано в одной секции с камерами для регулирования радиального направления выхода воды и входа соляного раствора во время формирования растворением, при этом каждая из указанных труб может быть выполнена с разными диаметрами или дросселирующими устройствами для регулирования потока для выполнения преимущественного/избирательного выщелачивания.
Сообщение по потоку внутри и вокруг комбинированного подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника, можно регулировать посредством размещения отклонителей потока во внутренней камере, размещения клапанов в соединительных углублениях (58) поперек внутреннего канала или канала между концентрическими трубами с выходными каналами, размещения изолирующих заглушек в соединительных углублениях (58), размещения изолирующей трубы между соединительными углублениями (58) или размещения их комбинаций.
Избирательное регулирование потоков может быть использовано, например, во время комбинированных процессов формирования растворением и добычи под зоной слияния скважин, например, в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.89, в котором углеводороды и попутно добываемая вода из одной скважины проходят в каверну, сформированную растворением, под зоной слияния скважин или проходят по трубопроводу на поверхности и в отдельную скважину. Попутно добываемая вода поступает в нижний конец колонны для отклонения потока по внутреннему каналу, при этом более легкие углеводороды поднимаются через каверну и служат в качестве подушки или оболочки для предотвращения выщелачивания в направлении вверх. Внутренний канал концентрических труб с выходными каналами, предусмотренных в верхней в аксиальном направлении секции с камерами, перекрывается заглушкой, расположенной в верхнем углублении, что обеспечивает возможность поступления углеводородных флюидов в кольцевой канал при перекрытии внутреннего канала концентрических труб с выходными каналами, предусмотренных в дополнительной секции с камерами, посредством заглушки и клапана, приводимого в действие давлением и расположенного в нижнем углублении, для обеспечения возможности прохода углеводородного газа вверх в наружном кольцевом пространстве, как только будет достигнуто определенное давление, в результате чего создается подземное технологическое оборудование, в котором углеводороды отделяются от попутно добываемой воды и газ поднимается к поверхности, как только определенное давление будет достигнуто.
Установка отклонителя (47 по фиг.31 и 32) потока создает возможность сообщения между каналом внутренней камеры и соответствующим выходным каналом (39) для обеспечения потока или прохода текучей среды через устройство при одновременной изоляции нижнего канала.
В приведенном в качестве примера вышеуказанном подземном технологическом оборудовании направление потока может быть изменено в колонне для отклонения потока для обеспечения возможности выхода попутно добываемой воды и углеводородов в каверну через отклонитель (47) потока, который размещен в верхней в аксиальном направлении секции с камерами, в то время как переводник (23) с концентрическими трубами (39) с выходными каналами, предусмотренный в нижней в аксиальном направлении секции с камерами, может быть использован для извлечения соляного раствора через посредство наружного кольцевого канала с выбранного уровня в каверне для обеспечения формирования каверны растворением в аксиальном направлении вверх посредством заполнения ее углеводородами и попутно добываемой водой. За счет чередования заполнения каверны углеводородами и попутно добываемой водой для извлечения соляного раствора и последующего извлечения углеводородов за счет заполнения каверны углеводородами и попутно добываемой водой можно минимизировать количество дорогостоящего оборудования для обработки попутно добываемой воды в скважинах для добычи углеводородов, в особенности в случаях применения на море, когда выпуск удаляемого соляного раствора оказывает мало отрицательных воздействий.
Размещение изолирующей трубы или клапана через посредство отклонителя потока между верхним и нижним соединительными углублениями (58) (как показано на фиг.30В) обеспечивает изоляцию кольцевого пространства и обеспечивает возможность сообщения внутреннего канала трубы с дополнительным отверстием с пространством, внутри которого она расположена. Отклонитель потока может быть или оставлен на месте, или извлечен для обеспечения воздействия на сообщение внутреннего канала камеры посредством отбора или выпуска потока из внутреннего канала на нескольких уровнях. Это имело бы место в вышеприведенном примере, если бы добываемые углеводороды и вода поступали в каверну по наружному кольцевому каналу, когда происходит газлифт потока углеводородного флюида по внутреннему каналу.
Размещение изолирующей заглушки через посредство отклонителя потока поперек внутреннего канала в верхнем соединительном углублении (58) обеспечивает возможность сообщения кольцевого пространства между концентрическими трубами с дополнительными отверстиями, образующего продолжение наружного кольцевого канала, с пространством, внутри которого отклонитель расположен в каждой секции с камерами в колонне для отклонения потока.
Размещение изолирующей заглушки или клапана через посредство отклонителя потока поперек внутреннего канала в нижнем соединительном углублении (58) обеспечивает возможность сообщения кольцевого пространства между концентрическими трубами (39), выполненными с дополнительными отверстиями, с внутренним каналом внутренней концентрической трубы. Отклонитель потока может быть или оставлен на месте, или извлечен для воздействия на сообщение внутреннего канала камеры для обеспечения возможности циркуляции между внутренним каналом и наружным кольцевым каналом.
Циркуляция между внутренним каналом и наружным кольцевым каналом облегчает техническое обслуживание колонны для отклонения потока, при котором можно обеспечить циркуляцию пресной воды для удаления любого нароста соли внутри колонны для отклонения потока, который возникает в результате формирования растворением, обезвоживания или процессов, при которых закачивание горячего газа или жидкостей и охлаждение извлекаемого соляного раствора могут вызвать сужения или закупорку каналов вследствие осаждения соли и образования наростов из соли в колонне.
Кроме того, внутри колонны для отклонения потока может иметь место рост микроорганизмов, переносимых водой, и может быть обеспечена циркуляция химикатов между внутренним каналом и наружным каналом для очистки колонны.
Возможность циркуляции между внутренним каналом и наружным кольцевым каналом также создает возможность использования объемных гидро- и пневмодвигателей, которые могут быть установлены в рабочем положении на кабелях для выполнения механической очистки или ремонтных работ в колонне для отклонения потока.
Размещение двух изолирующих заглушек или клапанов поперек внутренних каналов в верхнем и нижнем соединительных углублениях (58) обеспечивает поддержание герметичности кольцевого пространства между концентрическими трубами с дополнительными отверстиями при действии перепада давления и герметичности внутренней концентрической трубы с каналом при одновременной изоляции пространства, внутри которого расположен комбинированный подузел (51), образованный из секции с камерами и переводника, что фактически обеспечивает устранение функционирования секции с камерами, когда это желательно.
Фиг.30С показывает вариант осуществления колонны (70) для отклонения потока, имеющей верхний комбинированный подузел (51), образованный из секции с камерами и переводника, подобный показанным на фиг.29-30В и соединенный с нижним комбинированным подузлом (51) аналогичной конструкции, образованным из секции с камерами и переводника.
Соединение множества секций с камерами, имеющих конструкцию, аналогичную конструкции секций с камерами по фиг.29-30В, обеспечивает образование колонны (70) для отклонения потока с местами входа во внутренний канал и наружный кольцевой канал и выхода из внутреннего канала и наружного кольцевого канала вдоль оси колонны для отклонения потока, в результате чего увеличиваются возможности колонны для отклонения потока в отношении отклонения потока и уменьшается число мест стыковки/соединения вдоль оси колонны для отклонения потока посредством смещения концентрического переводника от центральной оси. Перемещение переводника (23) с концентрическими трубами в сторону от центральной оси обеспечивает увеличение числа мест уменьшения внутреннего диаметра в колонне (70) для отклонения потока.
Несмотря на то что секции с камерами в колонне для отклонения потока могут быть соединены любым образом, варианты осуществления, показанные на фиг.29-30С, в особенности пригодны для использования вместе с болтовым или фланцевым соединениями, подобными показанным на фиг.45-48, или соединениями с защелкиванием вместе, проиллюстрированными на фиг.64-66.
Как проиллюстрировано на фиг.4-30С, любое число секций с камерами, имеющих любую конфигурацию дополнительных отверстий, также называемых боковыми отверстиями, может быть установлено друг на друга или размещено последовательно иным образом, в результате чего создается возможность обеспечения ориентирования труб с дополнительными отверстиями так, чтобы они сообщались со стволом скважины или каверной с различными конфигурациями. Трубы с дополнительными отверстиями могут быть повернуты или смещены в аксиальном направлении друг от друга на любое расстояние или на любой угол во время процессов формирования растворением, обезвоживания и операций накопления/хранения.
Фиг.31 показывает вид в плане, и фиг.32 показывает сечение по линии K-K по фиг.31, при этом указанные фигуры показывают вариант осуществления средства для выбора ствола скважины или отклонителя (47) потока, имеющего по существу трубчатую форму и выполненного с наклонным внутренним каналом (49) на его верхнем конце, который заканчивается в боковом отверстии (50).
Фиг.32А представляет собой изометрическое изображение с сечением, выполненным по линиям J-J и K-K, которое показывает отклонитель (47) потока по фиг.31 и 32, введенный в контактное взаимодействие с комбинированным подузлом (51) по фиг.29-30В, образованным из секции с камерами и переводника. Как показано, когда отклонитель (47) потока вставлен в первое отверстие на верхнем конце секции с внутренней камерой, входящей в комбинированный подузел (51), образованный из секции с камерами и переводника, боковое отверстие (50) отклонителя (47) потока будет выровнено относительно дополнительного отверстия или бокового отверстия секции с внутренней камерой. Это обеспечивает возможность выполнения операций через посредство бокового отверстия, которое соответствует выровненному дополнительному отверстию, за счет циркуляции газов и/или текучих сред, пропускания скважинных приборов, гибких труб и/или других аналогичных предметов по внутреннем каналу (49) отклонителя потока. В то же время обеспечивается изоляция одного или нескольких других внутренних каналов, после чего средство (47) для выбора ствола скважины может быть извлечено для восстановления сообщения между всеми дополнительными отверстиями.
Фиг.33-38, фиг.41-43 и фиг.59-62 показывают варианты осуществления различных подузлов (52, 23 54, 71), которые могут быть соединены посредством соединений, включающих в себя внутреннее резьбовое соединение в виде элемента (57) с наружной резьбой на одном конце и элемента (56) с комплементарной внутренней резьбой муфты и наружное сварное соединение, в котором используется кромка (61) под сварку на конце каждой соприкасающейся части наружной трубы.
Фиг.33 и 34 показывают соответственно вид в плане и вертикальное сечение по линии L-L, показывающие вариант осуществления подузла (52) с концентрическими трубами, который включает в себя секцию внутренней колонны (2) для выщелачивания, присоединенную к секции наружной колонны (2А) для выщелачивания в зоне радиальных выступов (55), при этом конец элемента (56) с внутренней резьбой удерживается вровень с концом секции окружающей наружной колонны для выщелачивания, и элемент (57) с наружной резьбой на другом конце выступает на расстояние, равное высоте элемента (56) с внутренней резьбой. Соответственно, следующие друг за другом секции концентрических труб могут быть прикреплены друг к другу посредством ввинчивания выступающего элемента (57) с наружной резьбой в элемент (56) с внутренней резьбой другой секции до тех пор, пока кромки (61) под сварку, выполненные на секциях наружной колонны (2А) для выщелачивания, не войдут в контакт друг с другом, и последующей сварки вместе секций наружной колонны для выщелачивания в зоне кромок (61) под сварку. Секции внутренних и наружных труб по фиг.36 и 38 соединены аналогичным образом посредством радиальных выступов, как можно видеть на фиг.35 и 37. Подузел 52 с концентрическими трубами может быть спущен и установлен над эксплуатационным пакером для размещения компонентов на требуемой глубине под землей как для операций формирования растворением, так и для операций накопления/хранения.
На фиг.35 и 36 показаны вид в плане и вертикальное сечение по линии М-М, показывающие вариант осуществления подузла с переводником (23) с концентрическими трубами, в котором внутренняя труба имеет перфорационные отверстия (59), которые обеспечивают перенаправление потока. Фиг.37 и 38 показывают вид в плане и вертикальное сечение по линии N-N, на которых данные перфорационные отверстия перекрыты изолирующей трубой (22), соединенной с опорным элементом (60), который удерживается в соединительных углублениях (58) с возможностью извлечения.
Фиг.39 и 40 показывают изометрические изображения подузла (21) с секцией с камерами и взаимодействующего с ним отклонителя (47) потока. На фиг.41 и 42 показаны вид в плане с линией О-О сечения и соответствующее вертикальное сечение по линии О-О, показывающие вариант осуществления подузла (21) с секцией с камерами, выполненного с боковым отверстием (44), проходящим от внутреннего канала, с тем нижним отверстием (50 по фиг.40) соответствующего отклонителя (47 по фиг.40) потока, которое может быть выровнено относительно бокового отверстия, и с изолирующей трубой (22 по фиг.42) для перекрытия бокового отверстия. Фиг.42 показывает вертикальное сечение по линии О-О по фиг.41, на котором боковое отверстие перекрыто изолирующей трубой (22), присоединенной посредством опорного элемента (60), который удерживается в соединительном углублении (58) с возможностью извлечения.
Фиг.43 показывает выполненное по линии О-О вертикальное сечение варианта осуществления по фиг.41, при этом изолирующая труба (22 по фиг.42) была удалена для обеспечения возможности размещения отклонителя (47 по фиг.40) потока.
Как показано на фиг.39-43, отклонители (47 по фиг.40) потока могут быть вставлены в секции (21 по фиг.41) с камерами с обеспечением выравнивания их нижнего отверстия (50 по фиг.40) относительно бокового отверстия (44 по фиг.39, 42 и 43) для отклонения потока текучей среды или скважинных приборов через посредство бокового отверстия, при этом изолирующие трубы (22 по фиг.42) могут быть вставлены в секции с камерами для предотвращения выхода текучих сред или скважинных инструментов/приборов через боковое отверстие, как показано на фиг.42.
В конструкции, аналогичной той, которая показана на фиг.12, варианты осуществления колонны для отклонения потока могут быть созданы посредством сборки секций по фиг.33-34 со сдвоенными трубами вместе с вариантами осуществления переводников по фиг.35-38 и вариантами осуществления секций с камерами по фиг.41-43, при этом отклонители (47 по фиг.40) потока и изолирующие трубы (22 по фиг.38 и 42) могут быть использованы для регулирования потоков в колонне для отклонения потока, подобной описанной со ссылкой на фиг.4-6.
Для сборки колонны (70) для отклонения потока из любых из вышеописанных вариантов осуществления подузлов с концентрическими трубами выполненные с наружной резьбой концы (57) секций концентрических труб ввинчивают в выполненные с внутренней резьбой концы (56) до тех пор, пока место (61) разделки кромок под сварку не будет отвечать требованиям к допускам при фиксации соединения посредством сварного шва.
Получающееся в результате резьбовое соединение секций внутренних труб образует выдерживающее перепад давления уплотнение внутренней колонны (2) для выщелачивания, когда соответствующее место разделки кромок под сварку в наружной колонне (2А) для выщелачивания отвечает требуемым допускам при сварке. Данное резьбовое и сварное соединение может быть использовано для образования колонны (70) любой заданной длины, предназначенной для отклонения потока.
Поскольку формирование растворением выполняют при закачивании воды и возврате соляного раствора, внутренние соединения секций внутренних труб могут быть не проницаемыми для жидкостей, в то время как наружное сварное соединение между наружными концентрическими трубами может быть не проницаемым как для жидкостей, так и для газа. Последнее соединение может быть проверено, например, посредством использования рентгеновского контроля и/или ультразвуковой дефектоскопии для гарантирования целостности.
Следующие друг за другом секции концентрических труб могут быть соединены описанным выше способом для образования колонны (70) для отклонения потока, что позволяет избежать необходимости в замене обычной колонны для формирования растворением колонной для заканчивания.
Фиг.64 показывает вид в плане, в то время как фиг.65 показывает вертикальный вид, выполненный с частичным разрезом по линии АВ-АВ по фиг.64. Фиг.66 показывает изометрическое изображение, и фиг.67 показывает увеличенный вид фрагмента, указанного линией АС по фиг.65. Фигуры показывают вариант осуществления соединения с защелкиванием, предназначенного для соединения концентрических колонн, которое может быть использовано вместо резьбового и сварного соединений, описанных выше, для соединения секций внутренней колонны (2) для выщелачивания и наружной колонны (2А) для выщелачивания для образования колонны для отклонения потока. Известное газонепроницаемое «соединение с защелкиванием» (соединение с защелкиванием), такое как Oil States, обеспечивает соединение трубы наружной колонны (2А) для выщелачивания с обычным сердечником (102) для блока уплотнений и приемным элементом (101) с полированным каналом для получения герметичного выдерживающего перепад давления соединения для внутренней колонны (2) для выщелачивания. Данные соединения (99) с защелкиванием могут быть использованы в качестве альтернативы резьбовым и сварным соединениям, описанным выше, показанным на фиг.33-38, фиг.41-43 и фиг.59-62.
Пригодная конструкция соединения (98) с защелкиванием может включать в себя принимающий конец (99) и вставляемый конец (100), имеющий внутренний несущий нагрузку буртик (100А) и наружный несущий нагрузку буртик (100Е), которые предотвращают чрезмерное нагружение уплотняющих поверхностей (100В) и (100D), которые соединены посредством введенных в зацепление зубьев (100С), которые могут быть защищены внутренним и наружным несущими нагрузку буртиками и уплотняющими поверхностями.
Соединители, обеспечивающие соединение с защелкиванием, обычно являются более дорогими, чем сварные соединения, но они могут быть собраны быстрее. Следовательно, использование соединителей, обеспечивающих соединение с защелкиванием, может быть менее дорогим, чем сварка, при создании подземных хранилищ для газа или жидкости на суше, в то время как дорогие установки и суда для сооружения будут находиться в состоянии ожидания выполнения сварки.
Тем не менее, затраты на сооружение хранилищ на море на порядки величин больше затрат на сооружение хранилищ на суше при сооружении подземных хранилищ для газа и жидкости. При данных обстоятельствах экономия времени имеет более важное значение, чем затраты на оборудование, и применение вышеописанных соединителей, обеспечивающих соединение с защелкиванием, может быть более экономичным.
Как показано на фиг.33-38, фиг.41-43, фиг.59-62 и фиг.64-67, резьбовые и сварные соединения или соединения с защелкиванием, используемые вместе с сердечниками для внутренних уплотнений и приемными элементами, могут быть использованы для образования газонепроницаемого, функционирующего при перепаде давления уплотнения для любого соединения наружной колонны (2А) для выщелачивания и не проницаемого для текучих сред, функционирующего при перепаде давления уплотнения внутренней колонны (2) для выщелачивания в колонне (70) для отклонения потока. Уплотнения, образуемые посредством соединений с защелкиванием, могут иметь особо важное значение, если существует большая вероятность того, что колонна для отклонения потока потребует извлечения в какой-либо момент времени в течение срока полезного использования подземного хранилища.
В альтернативном случае варианты осуществления, эквивалентные комбинированным подузлам (51 по фиг.13-20, фиг.27-28 и фиг.29-30В), образованным из секции с камерами и переводника, могут быть созданы посредством объединения подузлов по фиг.35-38 с подузлами по фиг.39 и фиг.41-43.
Фиг.35 показывает вид в плане, и фиг.36 показывает сечение по линии М-М по фиг.35, которые показывают вариант осуществления подузла (23) с переводником с концентрическими трубами, предназначенным для перенаправления потока, без установленной изолирующей трубы. Каналы (59) во внутренней трубе обеспечивают возможность перенаправления потока между внутренним каналом внутренней колонны для выщелачивания и наружным кольцевым каналом между внутренней и наружной колоннами для выщелачивания.
Переводник (23) с концентрическими трубами, предназначенный для перенаправления потока, обычно размещают под подузлом (21 по фиг.7-12, фиг.41-43) с секцией с камерами. В одном варианте осуществления комбинация переводников и секций с камерами выполняет необходимые функции комбинированного подузла (51 по фиг.13-20, фиг.27-30С и фиг.32А), образованного из секций с камерами и переводника, и может заменить комбинированный подузел, образованный из секций с камерами и переводника.
Фиг.37 и 38 показывают вариант осуществления подузла (23) с переводником с концентрическими трубами, предназначенным для перенаправления потока, с установленной изолирующей трубой (22). Втулкообразные профили (60), прикрепленные к дистальным концам изолирующей трубы (22), могут входить в соединительные углубления (58) для изоляции каналов (59) переводника, предназначенного для перенаправления потока, во внутренней колонне (2) для выщелачивания и кольцевого канала между внутренней колонной (2) для выщелачивания и окружающей наружной колонной (2А) для выщелачивания.
Изолирующая труба (22) может быть установлена через посредство одного основного ствола скважины и через посредство любых секций с камерами и/или отклонителей потока с помощью лубрикаторного устройства, подобного показанному на фиг.3. В альтернативном варианте могут быть использованы другие обычные средства, такие как гибкие трубы, для реконфигурирования колонны (70 по фиг.4-6, фиг.12, фиг.30С и фиг.79-92) для отклонения потока во время операций формирования растворением или накопления/хранения в одном или нескольких подземных хранилищах, сформированных растворением.
Фиг.39 и фиг.41-43 показывают вариант осуществления подузла (21) с секцией с концентрическими камерами, выполненного с резьбовым (56 и 57) и сварным (61) соединениями концентрических колонн на дистальных концах. Фиг.42 показывает изолирующую трубу (22), установленную в подузле с секцией с камерами, и фиг.43 показывает подузел с секцией с камерами без изолирующей трубы.
Фиг.39 и 40 показывают соответственно вариант осуществления подузла (21) с секцией с камерами и вариант осуществления соответствующего отклонителя (47) потока. Отклонитель потока имеет втулкообразные профили (60) на дистальных концах, которые могут быть введены в контактное взаимодействие с соответствующими углублениями в секции с камерами. Нижнее отверстие (50) отклонителя потока выровнено относительно бокового отверстия (44) секции (21) с камерами для изоляции канала внутренней трубы узла с секцией с камерами в аксиальном направлении ниже отклонителя потока, когда он вставлен, и для того, чтобы способствовать проходу потока жидкости/газа или пропусканию скважинного прибора из верхнего отверстия (49), по существу совпадающего с внутренним каналом секции с камерами, в нижнее отверстие (50), когда нижнее отверстие (50) выровнено относительно бокового отверстия. Отклонители (47) потока могут иметь оправки, шпонки или другие устройства для ориентации или контактного взаимодействия на одном или обоих концах для обеспечения содействия ориентированию и/или взаимодействию отклонителя потока с одним или несколькими боковыми отверстиями подузла (21) с секцией с камерами.
Фиг.41 и 42 показывают подузел по фиг.39 с секцией с концентрическими камерами, при этом показаны секция с концентрическими камерами, боковое отверстие (44) и отклоненный в боковом направлении выходной канал (39), которые перекрыты установленной изолирующей трубой (22), имеющей втулкообразные профили (60) на дистальных концах и введенной в контактное взаимодействие с углублениями (58), которые образованы во внутренних стенках (41) секции с камерами. Нижнее углубление (58) служит в качестве нижней части (42А) секции с камерами, выполненной с возможностью входа в контактное взаимодействие с соответствующим нижним втулкообразным профилем (60 по фиг.40) отклонителя (47 по фиг.40) потока. Когда изолирующая труба (22) введена в контактное взаимодействие с секцией с внутренней концентрической камерой, изолирующая труба (22) может изолировать/перекрывать выходной канал (39) отклоненной в боковом направлении трубы с дополнительным отверстием или боковое отверстие, обеспечивая возможность прохода потока из внутренней камеры (41) в выходной канал (39).
Изолирующая труба (22) или другие устройства для регулирования потока могут быть установлены через посредство одного основного ствола скважины и через посредство любых секций с камерами и/или отклонителей потока с помощью канатного оборудования или с помощью других средств, таких как гибкие трубы, для реконфигурирования подузла (21) с секцией с концентрическими камерами. Устройство для регулирования потока может быть использовано для изменения конфигурации потока в соответствующей колонне (70 по фиг.4-6 и фиг.78-92) для отклонения потока во время операций формирования растворением или накопления/хранения или для обеспечения возможности выхода устройств, таких как гидроакустические приборы для измерений каверны, из колонны для отклонения потока и повторного ввода указанных устройств в колонну для отклонения потока.
Фиг.43 показывает вариант осуществления подузла (21) с секцией с камерами, подобного показанному на фиг.39 и 41, который отличается от показанного на фиг.42 вследствие исключения изолирующей трубы (22). Устранение изолирующей трубы (22) позволяет потоку газа/текучей среды или устройству, включая гидроакустический прибор, проходить через боковое отверстие (44), когда указанный поток или указанное устройство направляется отклонителем (47 по фиг.40, не показанным на фиг.43) потока, установленным внутри и введенным в контактное взаимодействие с одним или несколькими углублениями (58) под опорные элементы.
Фиг.44-58 показывают различные предпочтительные варианты осуществления комбинированных подузлов (51), образованных из секций с камерами и переводников, изолирующих труб (22 и 91), устройств (47) для выбора ствола скважины и удлинителей выходных каналов, пригодных для использования в колонне (70 по фиг.4-6, фиг.12 и фиг.78-92) для отклонения потока, предназначенной для формирования и использования подземной каверны в солевом отложении.
Фиг.44 показывает вид в плане, и фиг.45 показывает изометрическое изображение с сечением по линии Р-Р по фиг.44, при этом данные фигуры показывают вариант осуществления комбинированного подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника, без внутренней изолирующей трубы (22 по фиг.53-55). Показанные трубы с выходными каналами не были срезаны, в результате чего требуются канал большего диаметра и/или трубы меньшего диаметра, предназначенные для размещения в колонне для отклонения потока, предназначенной для формирования и использования подземной каверны в солевом отложении.
Секция (43) с камерами имеет камеру (41) с выходными каналами (39), проходящими вниз и наружу к удлинителю выходных каналов, показанному отдельно на фиг.50 и имеющему подающие каналы (90), которые представляют собой фактическое продолжение боковых отверстий (44) для прохода жидкостей или газов из труб с выходными каналами в зависимости от наличия изолирующего устройства (91 по фиг.49), расположенного внутри.
Фиг.46 и 47 представляют собой увеличенные виды фрагментов, показанных соответственно линиями Q и R по фиг.45, при этом фиг.46 и 47 показывают радиальные выступы (55), соединяющие внутреннюю колонну (2) для выщелачивания и наружную колонну (2А) для выщелачивания на верхнем конце секции с камерами. Фиг.46 показывает углубление (58), которое может быть использовано для установки внутренней изолирующей трубы (22 по фиг.53-55, не показанной на фиг.46 и 47), имеющей комплементарную оправку (96 по фиг.54), соединяемую с защелкиванием. Изолирующая труба (22) образует уплотнение (97 по фиг.54) на ее верхнем конце, когда изолирующая труба расположена в аксиальном направлении ниже углубления (58), и простирается в аксиальном направлении вниз для обеспечения контактного взаимодействия и образования уплотнения (97 по фиг.55) вместе с нижним приемным гнездом (89 по фиг.47) секции с камерами, которое находится в аксиальном направлении под нижней частью (42 по фиг.47) секции с камерами.
Когда изолирующая труба (22 по фиг.53-55) установлена в заданном положении, поток из наружного кольцевого канала между внутренней (2) и наружной (2А) колоннами для выщелачивания отделяется от потока в наружном кольцевом канале, отклоняемого в выходные каналы (39) посредством нижней части/дна (42А) камеры (показанной на фиг.42 и 43). Каналы (90) для подачи веществ, простирающиеся от боковых отверстий, обеспечивают возможность перенаправления потока между параллельными трубами или при желании могут быть перекрыты изолирующими трубами (91), что обеспечивает возможность регулирования как в направлении вдоль окружности, так и в аксиальном направлении, если желательно преимущественное/избирательное выщелачивание, как описано ниже со ссылкой на фиг.52.
Фиг.49 показывает изометрическое изображение изолирующей трубы (91), содержащей выполненный с возможностью установки в заданном положении и с возможностью смещения барьерный элемент с опорными элементами (92), которые выполнены с возможностью входа в контактное взаимодействие с соответствующими гнездами в выходных каналах (39), и функционирующие при перепаде давления уплотнения (94), которые выполнены с возможностью входа в контактное взаимодействие с трубами с выходными каналами для предотвращения потока через боковые отверстия (90) в выходных каналах. Изолирующая труба имеет кольцевое углубление (93) для обеспечения возможности ее размещения в заданном выходном канале (39), когда устройство (47 по фиг.56-58) для выбора канала/ствола скважины установлено внутри секции (51 по фиг.45) с камерами и ориентировано в заданном направлении относительно заданного выходного канала.
Фиг.48 показывает увеличенное изометрическое изображение фрагмента, показанного линией S по фиг.47, показывающее отделяемый крепежный элемент (95), такой как болтовое соединение. Крепежный элемент (95) обеспечивает возможность присоединения множества параллельных труб и в случае необходимости отсоединения посредством зарядов взрывчатых веществ для сбрасывания нежелательного устройства, расположенного ниже соединения, на дно соляной каверны.
Как показано, вышеуказанные соединения между данными трубами с выходными каналами и/или трубами комбинированного подузла (51 по фиг.44-47), образованного из секции с камерами и переводника, являются менее прочными и труднее поддающимися уплотнению по сравнению со сварными соединениями. В одном варианте осуществления соединения могут быть заменены более устойчивыми/прочными соединениями, такими как соединения с защелкиванием по фиг.64-67, в тех случаях, когда необходимо прочное газонепроницаемое соединение.
Фиг.50 показывает изометрическое изображение конструкции удлинителей выходных каналов, выполненных с возможностью входа в контактное взаимодействие с лапками (95) болтовых соединений. Боковые отверстия (90) обеспечивают возможность прохода потока между самыми дальними от центра выходными каналами (39) и трубой с центральным каналом, то есть перенаправления потока.
Фиг.51 показывает вид в плане, и фиг.52 - сечение по линии Т-Т по фиг.51. Данные фигуры показывают комбинированный подузел (51) по фиг.44-48, образованный из секции с камерами и переводника. Изолирующая труба (22 по фиг.53-55) показана вставленной в углубление (58) и введенной в контактное взаимодействие с углублением (58) на ее верхнем конце и введенной в контактное взаимодействие с уплотнительным гнездом (89) на ее нижнем конце.
Во время использования или формирования каверны поток, проходящий по наружному кольцевому каналу между внутренней колонной (2) для выщелачивания и наружной колонной (2А) для выщелачивания, проходит над радиальными выступами (55), обеспечивающими фиксацию двух колонн вместе, поступает в выходные каналы (39) и выходит (как показано стрелкой 31) из комбинированного подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника, в подающих каналах (90), простирающихся от боковых отверстий. Поток может снова входить (как показано стрелкой 32) в центральный выходной канал через нижние боковые отверстия (90), при этом соляной раствор перемещается во время формирования или использования каверны.
Другие конфигурации точек выхода и входа потока на разных глубинах и в разных периферийных местах и в центральном месте в выходном канале под комбинированным подузлом (51), образованным из секции с камерами и переводника, могут быть предусмотрены в колонне (70 по фиг.4-6, фиг.12 и фиг.78-92) для отклонения потока.
Фиг.56, 57 и 58 показывают соответственно изометрическое изображение, вид в плане и вертикальное сечение по линии W-W по фиг.57. Средство (47) для выбора канала/ствола скважины может быть выполнено с возможностью контактного взаимодействия с комбинированным подузлом (51 по фиг.44-45 и фиг.51-52), образованным из секции с камерами и переводника, для обеспечения возможности прохода изолирующих труб (91 по фиг.49) от внутреннего канала до выходного канала (39 по фиг.44-45 и фиг.51-52) и от верхнего отверстия (49) до нижнего отверстия (50). Кроме того, фигуры показывают вставляемый с защелкиванием опорный элемент (97), который выполнен с возможностью входа в контактное взаимодействие с углублением (58 по фиг.52) для фиксации указанного средства в заданном положении в подузле (51) и, кроме того, образует верхнее и нижнее уплотнения (97).
Фиг.59-63 показывают изометрические изображения предпочтительного варианта осуществления подузла (71) для изоляции кольцевого пространства, при этом указанный подузел (71) предназначен для подвешивания колонны (70 по фиг.4-6, фиг.12 и фиг.78-92) для отклонения потока на его нижнем конце и расположен внутри окружающей обсадной колонны (3, как также показано на фиг.4-6). Данный подузел также показан как имеющий сдвоенные трубы, простирающиеся от его верхнего конца до оборудования устья скважины и фонтанной арматуры с задвижками. В альтернативном варианте сдвоенные трубы могут простираться от его верхнего конца до подузла (105 по фиг.70-73, 112 по фиг.77 и 51А по фиг.94-104) с предохранительным клапаном или до подузла (106 по фиг.74, 122 по фиг.74А) с оправкой и приемным элементом.
Подузел (71) для изоляции кольцевого пространства имеет резьбовые (56 и 57) и сварные (61) соединения концентрических колонн на дистальных концах. Эксплуатационный пакер (40) и эксцентричный карман (66) предусмотрены для выполненного с возможностью установки в заданном положении и с возможностью извлечения клапана (62), предназначенного для регулирования обходного канала (65 по фиг.61-63). Доступ к клапану 62 может осуществляться через посредство эксцентричного кармана (66 по фиг.61) для регулирования потока, проходящего между верхним кольцевым пространством (40А) над пакером (40 по фиг.4-6) и нижним кольцевым пространством (40В по фиг.4-6) под пакером (40), через верхнее отверстие (64) в обходной канал (65) и через нижнее отверстие (67 по фиг.63). Таким образом, поток газов или жидкостей в кольцевых пространствах над и под пакером (40) используется для «размещения» граничной поверхности (3В по фиг.4-5) подушки на заданном уровне, управляемого клапаном (62 по фиг.61). Устройство (71) для изоляции кольцевого пространства пригодно для использования не только в колонне (70 по фиг.4-6) для отклонения потока, но также вместе с устройством по фиг.12, фиг.30С и фиг.78-92.
Фиг.59 показывает изометрическое изображение с удаленной четвертью для демонстрации внутренних компонентов варианта осуществления подузла (71) для изоляции кольцевого пространства с фрагментами, которые показаны линиями Х, Y, Z и АА, связанными соответственно с фиг.60, 61, 62 и 63.
Фиг.60 и 63 показывают образованные внутренней резьбой (56) и наружной резьбой (57) резьбовые соединения внутренней колонны (2) для выщелачивания с наружной колонной (2А) для выщелачивания, при этом наружная колонна (2А) для выщелачивания имеет кромку (61) под сварку, предназначенную для сварного соединения. Данные соединения создают возможность использования внутреннего канала (25) и наружного кольцевого канала (24) для обеспечения циркуляции газа или жидкостей из соседних подузлов. Углубление (58) может быть использовано для инструмента для установки газлифтных клапанов (спускаемого в скважину на канате), предназначенного для того, чтобы способствовать размещению и извлечению клапанов (62 по фиг.61) из эксцентричного кармана (66 по фиг.61).
Фиг.61 показывает размещаемый на канате клапан (62), выполненный с возможностью вставки по внутреннему каналу (25) в эксцентричный карман (66). Размещаемый на канате клапан (62) может быть использован для регулирования потока газа или текучей среды, проходящего через отверстие (64), из кольцевого пространства (40А по фиг.4-6) снаружи наружной колонны (2А) для выщелачивания в обходной канал (65), который за счет перепада давления изолирован от наружного кольцевого канала (24) между внутренней (2) и наружной (2А) колоннами для выщелачивания. Размещению клапана (62) может способствовать использование углубления (58), и в случае добавления другого углубления, находящегося ниже эксцентричного кармана (66), изолирующая труба может быть использована для изоляции эксцентричного кармана в случае необходимости. В альтернативном варианте осуществления расширяющаяся обсадная колонна или другое изолирующее средство может быть использована/использовано для изоляции внутреннего канала (25) от кольцевого пространства (40А по фиг.4-6), окружающего подузел.
Фиг.62 показывает увеличенное изометрическое изображение по линии Z по фиг.59, которое показывает вариант осуществления эксплуатационного пакера (40). Эксплуатационный пакер (40) может быть установлен посредством размещения барьерного опорного профиля поперек внутреннего канала в гнезде под пакером для приложения давления со стороны герметичного канала с отверстиями, со стороны внутреннего канала (25) к пакеру, для гидравлического приведения в действие контактных клиновых элементов и уплотнительных элементов (69А), предназначенных соответственно для крепления к эксплуатационной зацементированной обсадной колонне (3 по фиг.1 и фиг.4-6) и уплотнения относительно нее. Тем самым, обходной канал (65) будет изолирован за счет воздействия перепада давления от наружного кольцевого канала (24) для обеспечения возможности прохода газа или жидкости из верхнего отверстия (64 по фиг.61) в нижнее отверстие (67 по фиг.63), при этом они определяют положение граничной поверхности (3В по фиг.4 и 5) подушки во время процесса формирования растворением. После введения пакера в действие любой барьерный опорный профиль, расположенный от края до края внутреннего канала, может быть удален, и клапан (62 по фиг.61) может быть размещен в эксцентричном кармане (66 по фиг.61), если подобный клапан еще отсутствует.
Фиг.63 показывает увеличенное изометрическое изображение подузла (71) для изоляции кольцевого пространства в зоне линии АА по фиг.59, показывающее обходной канал (65), проходящий в наружном кольцевом канале (24) между внутренней колонной (2) для выщелачивания и наружной колонной (2А) для выщелачивания и сообщающийся с отверстием (67), ведущим к кольцевому пространству (40В по фиг.4-6), окружающему подузел.
Фиг.59-63 показывают операции при формировании растворением, которые выполняются за счет циркуляции воды и соляного раствора по внутреннему каналу (25) и наружному кольцевому каналу (24), между внутренней колонной (2) для выщелачивания и соединенной наружной колонной (2А) для выщелачивания. Положение граничной поверхности (3В по фиг.4 и 5) подушки, образованной из жидкости или газа, можно регулировать посредством канала (65), который обходит подузел, предназначенный для изоляции кольцевого пространства, через эксцентричный карман (66) и клапан (62), который впоследствии может быть закрыт за счет воздействия перепада давления, как только формирование растворением будет завершено.
Для мониторинга граничной поверхности (3В по фиг.4 и 5) подушки дополнительные кабели могут проходить по наружному кольцевому каналу (24) и обходному каналу (65) для изменения глубины граничной поверхности подушки во время формирования растворением.
После завершения операций формирования растворением изолирующий опорный элемент может быть вставлен в гнездо для клапана в эксцентричном кармане (66) для изоляции обходного канала (65), соединяющего кольцевое пространство (40А по фиг.4-6), окружающее наружную колонну (2А) для выщелачивания, над пакером (40) и кольцевое пространство (40В по фиг.4-6), окружающее наружную колонну для выщелачивания, под пакером. По существу каверна-хранилище может быть изолирована от верхнего эксплуатационного кольцевого пространства (40А по фиг.4-6). Кабели, проходящие по наружному кольцевому каналу (24) из верхнего кольцевого пространства (40А) к нижнему кольцевому пространству (40В) и мимо пакера (40), как правило, изолированы в достаточной степени, что позволяет оставить их на месте после операций формирования растворением. Однако соединительные устройства, предназначенные для работы в мокрой среде, могут быть использованы для соединения с кабелем во время использования, после чего кабель может быть извлечен, и место прохода кабеля может быть закрыто обычной разобщающей или расширяющейся обсадной колонной для обеспечения герметичности конструкции.
Фиг.68 и 69 показывают соответственно вид в плане и изометрическое изображение с сечением по линии AD-AD, показывающие устройство (103) для размещения, пригодное для использования вместе с любой колонной для отклонения потока для размещения жидкого цементного раствора в кольцевом пространстве (40А) между колонной для отклонения потока и обсадной колонной (3) над пакером (40 по фиг.62), если уплотнительный элемент (69А по фиг.62) будет недоступен или его будет недостаточно для изоляции верхнего кольцевого пространства (40А) от нижнего кольцевого пространства (40В по фиг.4-6). Цемент закачивают вниз по параллельной трубе (104) для размещения его над пакером для изоляции кольцевого пространства за счет перепада давления после операций формирования растворением и перед операциями накопления/хранения.
Поскольку имеющиеся в наличии подвесные устройства хвостовиков без уплотнительных элементов (69А по фиг.62) доступны с размерами, большими по сравнению с размерами эксплуатационного пакера, имеющего подобные уплотнительные элементы, данный способ может быть использован для обеспечения возможности использования больших диаметров стволов скважин, чтобы содействовать размещению устройств в стволе скважины и обеспечить циркуляцию текучих сред с уменьшенным трением.
Альтернативное применение может предусматривать размещение цемента перед началом формирования растворением, при этом для размещения цемента используются другие средства, такие как расширяющийся цементировочный пакер, проходящий через пространства между местами соединения подвески. Кроме того, способы размещения, пригодные для образования граничной поверхности (3В по фиг.4 и 5) подушки из газа и/или жидкости, могут быть использованы для размещения параллельной трубы (104) в наружном кольцевом канале (24) между внутренней (2) и наружной (2А) колоннами для выщелачивания в колонне для отклонения потока. Соответственно, канал параллельной трубы может проходить под пакером (40 по фиг.4 и 5) и проходить в наружную колонну для выщелачивания для подачи газа или текучей среды, в результате чего поверхность раздела сред будет создаваться в кольцевом пространстве под пакером (40В по фиг.4 и 5).
При использовании данного способа размещения любая текучая среда или любое устройство, такое как кабель, может быть размещено через посредство кольцевого канала колонны для отклонения потока или кольцевого канала, окружающего колонну для отклонения потока, по параллельной трубе в кольцевом пространстве для облегчения герметизации кольцевого пространства, пропускания изолирующего устройства в обход в окружающем кольцевом канале, направления кабеля, изоляции параллельной трубы после ее использования или комбинаций данных операций.
Поскольку скорость растворения соли регулируется посредством объема воды, поступающего в зону растворения, и получающегося в результате объема соляного раствора, выходящего из указанной зоны, имеющие больший диаметр трубы колонны для отклонения потока являются более эффективными, чем имеющие меньший диаметр трубы колонны для отклонения потока. Тем не менее, поскольку обычные устройства для постоянной герметизации кольцевых пространств не являются легкодоступными, в то время как средства подвешивания обычно доступны, способ размещения, описанный выше, может обеспечить возможность герметизации кольцевых пространств большего размера вокруг колонны для отклонения потока посредством цемента, в то время как текучие среды или устройства, обходящие или проходящие через герметизирующий цемент и/или подвесное устройство, могут образовать граничную поверхность (3В по фиг.4 и 5) текучей среды и/или обеспечить мониторинг уровня высоты граничной поверхности.
Как показано на фиг.4-63 и фиг.68-69, любая конфигурация секций с камерами и переводников с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока, может быть использована вместе с концентрическими параллельными трубами для создания выдерживающей перепад давления колонны для отклонения потока посредством использования изолирующих труб, отклонителей потока или устройств для выбора ствола скважины, шарнирно соединенных труб, клапанов, заглушек и других устройств для регулирования потока, для размещения граничной поверхности подушки и для регулирования циркулирующего потока или отклонения циркулирующего потока в разных направлениях и на разных глубинах для образования и использования подземной каверны в солевом отложении.
Фиг.70-74 и фиг.75-77 показывают альтернативные варианты осуществления устройств и способов, пригодных для установки подузлов (соответственно 105 и 112) с подземными предохранительными клапанами между пакером (40 по фиг.4-6 и фиг.59-63) и фонтанной арматурой с задвижками, которая расположена на поверхности для обеспечения защиты людей и окружающей среды от газа или других веществ, хранящихся в подземной каверне.
Фиг.70-73 показывают варианты осуществления подузла (105) с подземным предохранительным клапанным устройством, который может быть установлен вместе с колонной (70 по фиг.4-6 и фиг.78-92) для отклонения потока. Существенное преимущество показанной конструкции заключается в возможности использования подъемной установки с малой грузоподъемностью совместно с лубрикаторным устройством, таким как устройство, показанное на фиг.3, для установки и извлечения изолирующих труб и для приведения в действие подземного предохранительного клапана после операций формирования растворением и перед операциями накопления/хранения, что обеспечивает значительную экономию эксплуатационных затрат и способствует более безопасной работе за счет уменьшения рисков возникновения опасных ситуаций.
Фиг.70 показывает изометрическое изображение с удаленной четвертью для демонстрации внутренних компонентов варианта осуществления клапанного устройства (105). Клапанное устройство (105) включает в себя две вставленные изолирующие трубы (22) для подземного предохранительного клапана (78 по фиг.71), при этом показаны расширения (80) внутренней (2) и наружной (2А) колонн для выщелачивания, предназначенные для приема периферии подземного предохранительного клапана.
Клапанное устройство (105) может быть заключено внутри обсадной колонны (3 по фиг.4-6), которая выполнена с размерами, обеспечивающими возможность ограждения клапанного устройства, при этом большие наружные диаметры труб на верхнем конце потенциально уменьшаются до диаметров нижнего конца перед входом в контактное взаимодействие с устьевой частью фонтанной арматуры с задвижками (непоказанной).
Фиг.71 показывает увеличенное изометрическое изображение фрагмента, показанного линией AF по фиг.70, которое показывает внутреннюю (2) и наружную (2А) колонны для выщелачивания, дополнительно увеличенные (81) для охватывания подземного предохранительного клапана (78) со створчатым (79) закрывающим механизмом. Верхняя изолирующая труба (22) удерживает закрывающий механизм открытым и предотвращает непреднамеренное закрытие подземного предохранительного клапана.
Фиг.73 показывает увеличенный вид клапанного устройства по фиг.71, выполненный по показывающей фрагмент линии АН, который показывает линию (106) передачи сигналов управления для управления предохранительным клапаном (78 по фиг.71). Фиксируемая с защелкиванием оправка (96) входит в контактное взаимодействие с углублением (58) для фиксации изолирующей трубы (22) внутри предохранительного клапана, при этом ее отверстие образует внутренний канал, когда изолирующая труба находится в заданном положении. Уплотнения (97) предотвращают проникновение веществ в зону за изолирующей трубой, и имеется приемное гнездо (93) для размещения и извлечения изолирующей трубы.
Фиг.72 показывает увеличенное изометрическое изображение клапанного устройства по фиг.71, выполненное по показывающей фрагмент линии AG по фиг.70, которое показывает изолирующую трубу (22) с наружным диаметром, который меньше диаметра внутренней колонны (2) для выщелачивания, внутри клапанного устройства. Фиг.72 показывает наружный кольцевой канал (24) с переводниками (23) с концентрическими трубами, предназначенными для перенаправления потока и расположенными над и под местом блокирования или барьером (82) для аксиального потока в кольцевом пространстве. Когда изолирующая труба установлена в заданном положении, поток из кольцевого канала проходит мимо барьера 82 (как показано стрелкой 83), между изолирующей трубой и внутренней колонной для выщелачивания и обратно (как показано стрелкой 84) в наружный кольцевой канал (24) после прохода мимо барьера.
Уплотнения на верхнем конце (97 по фиг.71) и на нижнем конце (97 по фиг.70) предотвращают поступление потока, проходящего между изолирующей трубой (22) и внутренней колонной (2) для выщелачивания, во внутренний канал (25 по фиг.73). Верхняя изолирующая труба 22 по фиг.70, 71 и 73 защищает предохранительный клапан, в то время как нижняя изолирующая труба 22 по фиг.70 образует внутренний кольцевой канал, показанный на фиг.72.
Данная конфигурация потоков для данной одной колонны для отклонения потока аналогична конфигурации, показанной на фиг.95, 97, 99-102 и 104 для конфигурации с множеством скважин. Более длинная изолирующая труба (22), показанная на фиг.72, может быть размещена во внутреннем канале для изоляции верхнего переводника с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока, для предотвращения повторного входа потока в наружный кольцевой канал (24) над местом (82) блокирования и, таким образом, обеспечения возможности регулирования как внутреннего канала (25), так и наружного кольцевого канала (24) под барьером 82, подлежащим управлению посредством предохранительного клапана (78 по фиг.71).
Фиг.74 и фиг.75-77 показывают варианты осуществления подузла (112) с подземным предохранительным клапанным устройством, который может быть установлен вместе с колонной (70 по фиг.4-6 и фиг.78-92) для отклонения потока после операций формирования растворением и перед операциями накопления/хранения. Подъемное устройство и кран с большой грузоподъемностью или подъемная установка с большой грузоподъемностью могут быть использованы для извлечения колонны (107) внутренних труб по фиг.74 и 75 из устройства, показанного на фиг.75, и для замены их конструкцией (108) с клапаном и пакером по фиг.76 для образования клапанного устройства (112) по фиг.77, обеспечивающего регулирование потока как из внутреннего канала (25), так и из наружного кольцевого канала (24).
Внутренняя оправка (125), показанная на фиг.75, ранее установленная во время формирования растворением, выполнена с возможностью извлечения, так что конструкция (108) с предохранительным клапаном и пакером, показанная на фиг.76, может быть размещена внутри наружной колонны (2А) для выщелачивания после извлечения внутренней оправки (125), в результате чего конструкция, показанная на фиг.74, превращается в конструкцию, показанную на фиг.77. Следует отметить, что конструкции по фиг.70-73 и 94-104 требуют только лубрикаторного устройства по фиг.3 для реконфигурирования их после формирования растворением, в то время как конструкции по фиг.74-77 требуют подъемной установки с большей грузоподъемностью. Преимуществами являются меньшие затраты на конструкции по фиг.70-73 и 94-104 или большие затраты, но меньший риск для предохранительного клапана при формировании растворением с использованием конструкции по фиг.74-77.
Поскольку процесс формирования растворением может занять годы, часто желательно избежать подвергания подземного предохранительного клапана (78) воздействию длительных операций формирования растворением, поскольку подобные клапаны, как правило, не рассчитаны на подобное подвергание воздействию. В данных случаях оправка (125) может быть использована во время формирования растворением и затем заменена конструкцией (108) с пакером и подземным предохранительным клапаном после завершения формирования растворением. Как только пакер и предохранительный клапан будут размещены, выполненная с возможностью извлечения труба может быть размещена через предохранительный клапан и вставлена в приемный элемент (110) с полированной поверхностью канала для обезвоживания каверны. После завершения обезвоживания труба может быть извлечена посредством использования подъемной установки с малой грузоподъемностью и лубрикатора для обеспечения возможности функционирования предохранительного клапана и для избежания связанных с возможными опасными последствиями, обычно используемых на практике технологий подъема колонны для обезвоживания из скважины под давлением.
Фиг.74 показывает изометрическое изображение с четвертью, удаленной для того, чтобы показать подобные показанным на фиг.77 внутренние компоненты конструкции (106) с внутренней оправкой со сдвоенными трубами и приемным элементом. Фиг.74 показывает конструкцию с внутренней оправкой по фиг.75, образующую верхнюю часть внутренней колонны (2) для выщелачивания, при этом оправка вставлена и введена в контактное взаимодействие (109) с уплотнительным приемным элементом (110) и образует нижнюю часть внутренней колонны (2) для выщелачивания внутри наружной колонны (2А) для выщелачивания, которая окружена возможными расширенными частями (80) для приспосабливания к увеличениям диаметров для установки конструкции (108 по фиг.76) с предохранительным клапаном и пакером. Конструкция с предохранительным клапаном и пакером может быть вставлена после удаления внутренней оправки (125).
Конструкция (106) с внутренней оправкой со сдвоенными трубами и приемным элементом облегчает формирование каверны растворением без подвергания подземного предохранительного клапана воздействию процесса формирования растворением, который может занять ряд лет до его завершения. После формирования каверны посредством длительного процесса формирования растворением внутренняя оправка (125) может быть извлечена/удалена, и конструкция (108 по фиг.76) с предохранительным клапаном и пакером может быть установлена, после чего оправка может быть снова вставлена через предохранительный клапан для операций обезвоживания. Впоследствии внутренняя оправка (125) может быть извлечена для обеспечения возможности функционирования клапана во время операций накопления/хранения.
Фиг.75 показывает изометрическое изображение с четвертью, удаленной для того, чтобы показать подобные показанным на фиг.74 внутренние компоненты внутренней оправки (125), при этом данное изображение показывает поверхность (109) контактного взаимодействия и уплотнительные элементы (111) для контактного взаимодействия с уплотнительным приемным элементом (110 по фиг.74 и 74А), при этом может быть использована длинная трубная секция внутренней колонны (2) для выщелачивания, подобная показанной на фиг.74, или может быть использована более короткая трубная секция, подобная показанной на фиг.74А.
Фиг.76 показывает изометрическое изображение с четвертью, удаленной для того, чтобы показать внутренние компоненты (используемые на фиг.77) конструкции (108) с подземным предохранительным клапаном и пакером, при этом данное изображение показывает внутреннюю колонну (2) для выщелачивания с подземным предохранительным клапаном (78), имеющим закрывающий элемент (79), и приемным элементом, предназначенным для контактного взаимодействия с изолирующей трубой, предназначенной для изоляции закрывающего элемента. Линия (106) передачи сигналов управления, параллельная внутренней колонне (2) для выщелачивания, предусмотрена для управления клапаном. Кроме того, может быть предусмотрен пакер (40) с контактными клиновыми элементами (69) и уплотнительным элементом (69А), расположенный ниже расширяющейся трубы (80), при этом пакер может быть введен во взаимодействие с наружной колонной (2А по фиг.74 и 77) для выщелачивания и уплотнен относительно нее при действии перепада давления для обеспечения возможности регулирования как внутреннего канала (25), так и наружного кольцевого канала (24) посредством клапана.
Фиг.77 показывает изометрическое изображение с четвертью, удаленной для того, чтобы показать внутренние компоненты (показанные на фиг.74, 75 и 76) клапанного устройства (112). Конструкция (108) с клапаном и пакером по фиг.76 установлена в наружной колонне (2А) для выщелачивания по фиг.74 и введена в контактное взаимодействие с ней посредством фиксирующих клиновых элементов (69) и уплотнительного элемента (69А). Внутренняя оправка (125 по фиг.74) была извлечена для обеспечения возможности установки. Установка конструкции (108) с пакером и предохранительным клапаном обычно осуществляется после операций формирования растворением и перед операциями накопления для устранения необходимости в спуске под давлением или опускании конструкций в скважину, поскольку она будет заполнена соляным раствором перед операциями накопления/хранения.
Наружные колонны для выщелачивания могут простираться вверх и могут быть соединены с предохранительным клапаном (78), таким как показанный на фиг.74А. Если требуется, увеличение (80 по фиг.74А) или уменьшение диаметра может быть предусмотрено между предохранительным клапаном (78) и оборудованием (7 по фиг.1) устья скважины или фонтанной арматурой (15 по фиг.3) с задвижками.
Для облегчения извлечения посредством использования лубрикаторного устройства, такого как показанное на фиг.3, короткая изолирующая труба, которая может быть извлечена через посредство лубрикаторного устройства и может быть вставлена в углубление (58) и внутренний уплотнительный приемный элемент (110), может быть размещена от края до края предохранительного клапана (78) во время обезвоживания для восстановления непрерывности внутренней трубы (2) для выщелачивания.
Фиг.74А показывает изометрическое изображение с четвертью, удаленной для того, чтобы показать внутренние компоненты конструкции (122) с внутренней оправкой, пригодной для размещения от края до края фонтанной арматуры во время операций обезвоживания. Фиг.74А показывает внутреннюю оправку (125), образующую продолжение внутренней колонны (2) для выщелачивания, аналогичную показанной на фиг.75, но перекрывающую один или несколько комплектов фонтанной арматуры. Предназначенная для контактного взаимодействия поверхность (109) с уплотнительными элементами (111), расположенными в аксиальном направлении под ней, введена в контакт с уплотнительным приемным элементом (110) в наружной колонне (2А) для выщелачивания, имеющей подвеску (123) на ее верхнем конце, предназначенную для контактного взаимодействия с устьевой или эксплуатационной фонтанной арматурой с задвижками.
Подвеска (124) на верхнем конце внутренней оправки (125), используемой для образования продолжения внутренней колонны (2) для выщелачивания, входит в контакт с фонтанной арматурой, предназначенной для обезвоживания, и перекрывает клапаны эксплуатационной фонтанной арматуры во время процесса обезвоживания. После этого внутренняя оправка может быть извлечена через посредство лубрикаторного устройства, присоединенного к верхней части фонтанной арматуры для обезвоживания, для обеспечения возможности извлечения с регулированием давления. После извлечения внутренней оправки (125) любая оправка, перекрывающая подземный предохранительный клапан, как описано ранее, может быть извлечена, клапаны эксплуатационной фонтанной арматуры и подземные предохранительные клапаны могут быть закрыты, и фонтанная арматура, предназначенная для обезвоживания, может быть удалена.
Конструкция по фиг.74А может быть использована над клапанными устройствами (105 по фиг.70-73 и 112 по фиг.77), предназначенными для накопления/хранения газа и жидкости, в тех случаях, когда обычно требуется предохранительный клапан, или над конструкцией (71 по фиг.59-63) с эксплуатационным пакером в тех случаях, когда предохранительный клапан не требуется.
В заключение можно отметить, что фиг.74, 74А и 75 показывают выполненную с возможностью установки в заданном положении и с возможностью извлечения внутреннюю оправку (125), обычно применимую в тех случаях, когда внутренняя колонна должна проходить через клапаны, которые могут быть использованы позднее, для выполнения установки и извлечения в течение периодов, когда вода или соляной раствор заполняют скважину и каверну. Лубрикаторное устройство, аналогичное лубрикаторному устройству по фиг.3, может быть использовано в тех случаях, когда изменяющиеся подповерхностные условия требуют установки и/или извлечения с обеспечением регулирования давления.
Фиг.78 и 79 показывают соответственно вид в плане и сечение, выполненное по линии AI-AI по фиг.78, при этом пунктирные линии показывают скрытые поверхности. Фигуры показывают колонну (70) для отклонения потока, пригодную для формирования каверны (26) растворением в солевом отложении (5) посредством растворения соли из стенки (1А) каверны. Солевое отложение показано под другими пластами (6), и образование каверны показано во время начальных стадий образования каверны. Фиг.78 и 79 связаны с фиг.83-88, и фиг.79 показывает линии AJ, AK и AL, показывающие фрагменты и связанные соответственно с фиг.80, 81 и 82.
Реализованный способ включает размещение колонны (70) для отклонения потока в стволе (3Х) скважины, проходящем через соль (5). Колонна для отклонения потока может включать в себя подузел (21 по фиг.82) с секцией с камерами, имеющий боковое отверстие (44 по фиг.82), с колпаком (21Х по фиг.82), перекрывающим его нижний конец для предотвращения выхода воды по наружному кольцевому каналу. Комбинированный узел (51 по фиг.81), образованный из секции с камерами и переводника, может быть включен в колонну для отклонения потока над секцией (21 по фиг.82) с камерами и может иметь отклонитель потока, установленный для отклонения воды, которая закачивается вниз по наружному кольцевому каналу (24 по фиг.4), поперек внутреннего канала (25) для обеспечения выхода воды через боковое отверстие (44) нижнего подузла (21 по фиг.82) с секцией с камерами. Соляной раствор может поступать в боковое отверстие (44 по фиг.81) комбинированного подузла (51 по фиг.81), образованного из секции с камерами и переводника, и проходить через отклонитель потока (как показано стрелкой 32), и проходить в аксиальном направлении вверх по внутреннему каналу (25), из которого он может удаляться или в котором он может подвергаться обработке, обусловленной содержанием соли в нем. Поскольку нижний конец нижнего подузла с секцией с камерами является неподвижным в стволе скважины, проходящем через соль (3Х по фиг.82), он может быть зафиксирован в направлении ствола скважины, проходящего через соль, которое обычно определяется как вертикальное, когда нерастворимые вещества выпадают из соляного раствора и осаждаются между стенками ствола скважины и нижним концом колонны (70) для отклонения потока.
Закрепление нижнего конца колонны для отклонения потока в вертикальной ориентации обеспечивает уменьшение вероятности вибраций, вызываемых потоками, в особенности в том случае, если подузлы с секциями с камерами и комбинированные подузлы, образованные из секций с камерами и переводников, имеют множество выходов для минимизации поперечных сил, создаваемых струями. Кроме того, по мере формирования каверн более тяжелые нерастворимые вещества могут отваливаться от боковой стенки (1А по фиг.82), и центрирование колонн для отклонения потока может обеспечить уменьшение риска ударного воздействия со стороны подобных падающих обломков.
В завершение, крепление колонны для отклонения потока к дну каверны обеспечивает уменьшение индуцированной нагрузки, действующей на колонну во время обезвоживания. Это представляет собой значительное усовершенствование по сравнению с традиционными способами, которые часто приводят к отказам во время конечных стадий обезвоживания, когда колонна для обезвоживания может начать перемещаться под действием реактивных сил на неровном дне каверны или перемещаться в боковом направлении в результате воздействия вихревых сил, действующих со стороны закачиваемого газа, стремящегося пройти мимо соляного раствора на последних стадиях обезвоживания.
Фиг.80, 81 и 82 показывают увеличенные виды фрагментов, соответственно показанных линиями AJ, AK и AL, которые показывают колонну (70) для отклонения потока по фиг.78 с конфигурацией, которая аналогична конфигурации, показанной на фиг.4.
Фиг.80 показывает верхний подузел (21) с секцией с камерами в стволе (3Х) скважины, проходящем через солевое отложение (5), при этом боковое отверстие (44) закрыто изолирующей трубой (непоказанной) для предотвращения сообщения с самым дальним от центра кольцевым пространством между колонной (70) для отклонения потока и стволом (3Х) скважины. Кольцевое пространство может быть заполнено подушкой из газа или жидкости для предотвращения растворения соли водой в пределах зоны по фиг.80.
Фиг.81 показывает нижний комбинированный подузел (51), образованный из секции с камерами и переводника, в стволе скважины в солевом отложении (5). Боковое отверстие (44) отклонителя потока позволяет соляному раствору проходить (32) во внутренний канал (25 по фиг.4), пока вода, проходящая вниз по наружному кольцевому каналу (24 по фиг.4), принудительно перенаправляется во внутренний канал (25) в переводнике (23) с концентрическими трубами, предназначенном для перенаправления потока, посредством колпака (21Х по фиг.82) на нижнем конце наружного кольцевого канала. Граничная поверхность (3В) подушки или оболочки предотвращает проход воды вверх в самом дальнем от центра кольцевом пространстве между стволом (3Х) скважины и колонной (70) для отклонения потока.
Фиг.82 показывает нижний конец колонны (70) для отклонения потока, где происходит закачивание (31) воды через боковое отверстие (44) в подузле (21) с секцией с камерами в зону растворения для растворения солевого отложения (5) до тех пор, пока не будет образовано пространство или объем (26) для хранения в каверне (1). Стенки (1А) каверны продолжают растворяться за счет контакта с водой, при этом образуется соляной раствор, который поступает в верхний подузел (21 по фиг.81) с секцией с камерами.
Нерастворимые вещества, заключенные в соли (5), падают на дно каверны и осаждаются между нижним концом колонны (70) для отклонения потока и стволом (3Х) скважины, обеспечивая фиксацию колонны для отклонения потока относительно дна каверны.
Фиг.83, 85 и 87 представляют собой виды в плане с пунктирными линиями, показывающими скрытые поверхности, с линиями сечения, обозначенными соответственно АМ-АМ, AN-AN и АО-АО, в то время как фиг.84, 86 и 88 показывают вертикальные сечения соответственно по линиям АМ-АМ, AN-AN и АО-АО. Фигуры иллюстрируют последующие стадии формирования (1) растворением и обезвоживания объема или пространства (26) каверны по соответствующим фиг.78 и 79 посредством растворения стенки (1А) из соли. Линии AJ, AK и AL по фиг.79, показывающие фрагменты и связанные соответственно с фиг.80, 81 и 82, позволяют показать увеличенные изображения боковых отверстий (44 по фиг.80-82) колонны (70) для отклонения потока.
Фиг.83-88 иллюстрируют вариант осуществления колонны (70) для отклонения потока, прикрепленной к дну каверны для создания объема (26) каверны посредством растворения стенок (1А) из соли и обеспечивающей возможность контактирования нерастворимых веществ с нижним концом колонны (70) для отклонения потока. Это позволяет уменьшить вызываемое вихрями смещение колонны для отклонения потока и уменьшить вероятность ударного воздействия со стороны нерастворимых обломков, падающих с боковой стенки во время формирования растворением.
Контактное взаимодействие или крепление колонны (70) для отклонения потока обеспечивает противодействие гармоническим силам и/или силам, возникающим при вихреобразовании, которые обусловлены скоростями потоков, действующих на колонну, и обусловлены перемещением колонны во время операций формирования растворением, обезвоживания и накопления. Использование множества боковых отверстий, расположенных по окружности на одной и той же глубине колонны для отклонения потока в аксиальном направлении в секции с камерами и в комбинированных узлах, образованных из секций с камерами и переводников, может быть предпочтительным для уменьшения изгибания, которое обусловлено поперечными нагрузками, возникающими вследствие струй, выходящих из бокового отверстия.
Колонна (70) для отклонения потока может иметь любую комбинацию и любое число подузлов (21) с секциями с камерами, подузлов (23) с переводниками для перенаправления потока, предусмотренными с концентрическими трубами, и комбинированных подузлов (51), образованных из секций с камерами и переводников, для обеспечения циркуляционной подачи воды на стенку (1А) ствола скважины и/или каверны в солевом отложении (5) для образования пространства или объема (26) каверны.
Фиг.83 и 84 показывают стадию операции формирования растворением, более позднюю по отношению к показанной на фиг.78-82. Направление циркуляции, показанное на фиг.81 и 82, было изменено на противоположное, так что вода будет выходить (33) из нижнего подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника, в его боковом отверстии под граничной поверхностью (3В) подушки, предотвращающей перемещение воды вверх, и соляной раствор поступает (32) в нижнее боковое отверстие нижнего подузла (21) с секцией с камерами и будет проходить по внутреннему каналу до тех пор, пока в подузле, образованном из секции с камерами и переводника, не произойдет перенаправления потока соляного раствора в кольцевой канал между внутренней и наружной колоннами (соответственно обозначенными 2, 2А на фиг.5) труб и ниже соответствующего отклонителя потока в подузле, образованном из секции с камерами и переводника.
Фиг.85 и 86 показывают стадию операции формирования растворением, более позднюю по отношению к показанной на фиг.83-84. Траектория циркуляции по фиг.86 была изменена так, что вода будет выходить (33) из бокового отверстия верхнего подузла (21) с секцией с камерами под граничной поверхностью (3В) подушки, предотвращающей перемещение воды вверх, и соляной раствор будет поступать (32) в боковое отверстие комбинированного подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника, в колонне (70) для отклонения потока.
Фиг.87 и 88 показывают более позднюю стадию, а именно процесс обезвоживания, происходящий после операций формирования растворением, показанных на фиг.85 и 86. Траектория циркуляции по фиг.87 была изменена для процесса обезвоживания, при этом накапливаемые для хранения вещества, такие как воздух, неводная жидкость или газ, закачиваются во внутренний канал (25 по фиг.6) колонны для отклонения потока с поверхности и выходят (33) из колонны (70) для отклонения потока в боковом отверстии (44 по фиг.80) верхнего подузла (21) с секцией с камерами над уровнем (3С) граничной поверхности соляного раствора в каверне, так что соляной раствор вытесняется (32) через боковое отверстие (44) нижнего подузла (21) с секцией с камерами. Затем происходит перенаправление потока соляного раствора в переводнике (23) с концентрическими трубами, предназначенном для перенаправления потока, или соляной раствор вытесняется в новые перфорационные отверстия (38) в колонне для отклонения потока для поступления его в кольцевой канал между внутренней и наружной колоннами (обозначенными соответственно 2, 2А) труб, через новые перфорационные отверстия или за счет каких-либо других средств, расположенных выше уровня нерастворимых веществ у нижнего конца колонны (70) для отклонения потока, если нерастворимые вещества являются непроницаемыми, или ниже уровня нерастворимых веществ, если данные вещества являются проницаемыми, в результате чего образуется приемный отстойник для отвода соляного раствора из каверны. Данный вариант осуществления конструкции для обезвоживания аналогичен варианту осуществления по фиг.6, в котором накапливаемые для хранения вещества проходят по внутреннему каналу (25 по фиг.6) в боковое отверстие (44 по фиг.80) верхней секции (21) с камерами, в которой установлен отклонитель потока, и соляной раствор поступает или в боковое отверстие (44 по фиг.82) нижней секции с камерами, проходя в переводник комбинированного подузла (51), образованного из секции с камерами и переводника, в котором поток соляного раствора перенаправляется и проходит вверх по наружному кольцевому каналу, или в том случае, если боковое отверстие закрыто изолирующей трубой (22 по фиг.6), соляной раствор проходит через перфорационные отверстия (38) в колонне (70) для отклонения потока для прохода его вверх по наружному кольцевому каналу.
При операциях с газом уровень соляного раствора, остающегося в нижней части пространства (26) каверны, может привести к снижению эффективности накопления газа, поскольку горячий сжатый газ, закачиваемый в каверну, вызывает конденсацию воды на стенках (1А) каверны. Это, в свою очередь, может вызвать образование гидратов, когда происходит ослабление сжатия газа во время извлечения из пространства (26) каверны. Снижение уровня соляного раствора, остающегося в каверне перед началом выполнения операций с газом, обеспечивает уменьшение промежутка времени высушивания каверны и связанного с ним риска образования гидратов.
Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают возможность геофизических исследований/каротажа дна каверны для определения уровня нерастворимых веществ на дне каверны, после чего перфорационные отверстия могут быть образованы в колонне для отклонения потока для минимизации уровня соляного раствора, остающегося в каверне, перед началом выполнения операций с газом. Если можно будет определить, что нерастворимые вещества являются проницаемыми и могут обеспечить поддержание потока соляного раствора, проходящего через их объем, перфорационные отверстия могут быть образованы ниже уровня нерастворимых веществ в каверне для образования приемного отстойника, обеспечивающего возможность удаления большей части соляного раствора из каверны, в результате чего обеспечивается преимущество, заключающееся в уменьшении времени, необходимого для высушивания каверны, и в снижении риска образования гидратов при хранении углеводородов в каверне.
За счет фиксации конца колонны для отклонения потока и использования скважинных перфораторов, перемещаемых по внутреннему каналу (25 по фиг.6), для образования перфорационных отверстий как во внутренней (2 по фиг.6), так и в наружной (2А по фиг.6) колоннах на заданной высоте над дном каверны, получающийся в результате уровень соляного раствора, остающегося в каверне в конце обезвоживания и перед началом выполнения операций с газом, как правило, будет ниже, чем соответствующий уровень при использовании традиционных способов, в которых используется незакрепленная колонна для обезвоживания, которая может перемещаться по каверне во время последних стадий обезвоживания. Это обеспечивает повышение эффективности операций накопления/хранения газа за счет уменьшения промежутка времени, в течение которого гидраты и конденсация воды на стенках каверны представляют собой проблему, в результате уменьшения количества соляного раствора, остающегося в каверне. Дополнительное преимущество описанного способа фиксации верхнего и нижнего концов колонны для отклонения потока заключается в увеличении скорости, с которой могут выполняться все операции обезвоживания, в результате уменьшения вероятности отказов в работе колонны, связанных с неконтролируемым перемещением незакрепленной колонны для обезвоживания во время обезвоживания, с чем часто сталкиваются при использовании традиционных способов.
Фиг.88А показывает схематическое сечение колонны для отклонения потока, пригодной при операции формирования растворением, предусматривающей удаление аномалий (1Х) при формировании растворением.
Промежуточный подузел (23) с переводником с концентрическими трубами, предназначенным для перенаправления потока, показан как расположенный между верхним и нижним подузлами (21) с секциями с камерами. Фигура показывает переводник (23) с концентрическими трубами, предназначенный для перенаправления потока, у нижнего конца подузлов (21). Наружная колонна труб уменьшается в размере до тех пор, пока она не «сольется» (80) с внутренней колонной труб, которая продолжается в направлении вниз до перфорированной секции (23А). Секция (23А) зафиксирована относительно дна каверны нерастворимыми веществами (1В) на дне каверны.
Перед «встречей» с аномалией (1Х) процесс формирования растворением включает обеспечение циркуляции воды в направлении вниз по внутреннему каналу труб к боковому отверстию (44) нижнего подузла (21) с секцией с камерами и в каверну и обеспечение прохода соляного раствора в обратном направлении через перфорированную секцию (23А) и нижний переводник (23) для перенаправления потока вверх в наружный кольцевой канал (24), из которого он выпускается на поверхности.
В примере, показанном на фиг.88А, зона поташа (углекислого калия), которая выщелачивается в первую очередь, была обнаружена ниже уровня подушки, что создает возможность подъема уровня подушки, прежде чем аномалия (1Х) будет образована и формирование растворением будет прекращено.
После измерения аномалии (1Х) с помощью скважинного прибора, такого как гидроакустическое устройство, для определения уровня, на котором необходимо новое боковое отверстие, изолирующая труба может быть установлена с перекрыванием бокового отверстия нижней секции (21) с камерами и с перекрыванием промежуточного переводника (23) с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока. После этого отверстие (44Х) образуют в колонне для отклонения потока над аномалией (1Х) посредством канатно-вращательных систем или других устройств, таких как режущие инструменты, приводимые во вращение двигателями, и гибкие трубы, проходящие по внутреннему каналу (25).
Если отверстие (44Х), проходящее через внутреннюю и наружную колонны труб, образуют с использованием возвратного потока промывочной жидкости в канатно-вращательной системе, проходящего через колонну труб, жидкости закачиваются по внутреннему каналу (25) и возвращаются через переводники в колонне для отклонения потока в наружный кольцевой канал (24).
Как только образование отверстия (44Х) будет завершено, труба (39Х) с выходным каналом в новом подузле (21Х) с секцией с камерами может быть зафиксирована во внутренней трубе, проходящей через новое отверстие (44Х), как показано на фиг.88А, для обеспечения возможности прохода скважинных приборов, предназначенных для гидроакустических измерений, выполняемых, чтобы удостовериться в том, что аномалия (1Х) не будет увеличиваться во время последующего формирования растворением.
Циркуляцию можно начать через посредство удлиненной трубы. В альтернативном варианте труба (39Х) с выходным каналом, простирающаяся наружу из колонны (70) для отклонения потока, может быть исключена, и циркулирующая текучая среда может выходить из верхнего бокового отверстия (33) и возвращаться (34) через новое боковое отверстие (44Х) в канале (21Х), и подниматься по внутреннему каналу труб до тех пор, пока не произойдет перенаправления в верхнем переводнике (23) с концентрическими трубами, предназначенном для перенаправления потока.
После формирования каверны растворением над аномалией (1Х) удлинительная труба с выходным каналом, проходящая через новое боковое отверстие (44Х), может быть удалена в случае ее наличия, и изолирующая труба или обычный разобщающий пакер может быть установлена/установлен во внутренней колонне труб у отверстия (44Х) для восстановления герметичности для обезвоживания каверны.
Как продемонстрировано в вышеприведенном описании, канатно-вращательная система, спускаемая в колонну труб, или обычные трос, канат и/или гибкие трубы могут быть использованы для обслуживания, ремонта, реконфигурирования и модификации колонны (70 по фиг.4-6, фиг.12, фиг.30С и фиг.78-92) для отклонения потока для получения любой необходимой конфигурации с двойными трубами для образования или использования подземной каверны в солевом отложении без извлечения колонны для отклонения потока.
Фиг.89 показывает изометрическое изображение варианта осуществления комбинированной конструкции (76), предназначенной для выполнения операций добычи, формирования растворением, накопления/хранения, сепарации и/или обработки, содержащей зону (51А) слияния скважин, раскрытую в заявке на патент США с порядковым номером 12/587360, с концентрическими выходными каналами (39), расходящимися к эксплуатационной скважине (114) и множеству образованных растворением подземных хранилищ через подземные пласты (6) и в солевое отложение (5). Колонны (70) для отклонения потока с пакерами (71) для изоляции кольцевого пространства могут быть использованы для формирования каверн растворением посредством воды или попутно добываемой воды, для выполнения операций накопления/хранения, для сепарации добываемых компонентов и/или для обработки добываемого продукта в пределах объемов (26) каверн.
В тех случаях, когда вода для формирования растворением лимитирована, эксплуатационная скважина (114) может представлять собой водозаборную скважину, используемую для подачи воды непосредственно в процесс формирования растворением.
В тех случаях, когда эксплуатационная скважина представляет собой скважину для добычи углеводородов, из которой также поступает вода, добываемый продукт может быть направлен по манифольду из секций с камерами в зоне (51) слияния скважин в процесс формирования растворением, где обеспечивается возможность отделения углеводородов от попутно добываемой воды, которая поднимается к верхней части каверны и образует естественную подушку или оболочку, при этом газы могут быть дополнительно отделены от жидких углеводородов для образования подземной технологической установки. Колонна для отклонения потока может быть использована для получения газа, конденсатов и/или нефти попеременно, перед удалением соляного раствора из нижней части каверны и заполнением ее добываемыми углеводородами.
При использовании вышеописанных секций с камерами любая конфигурация и схема расположения устройств для регулирования потока могут быть использованы для создания подземного технологического оборудования, которое обеспечит минимизацию количества требуемого наземного оборудования при выполнении более экономичной и более безопасной технологической операции в тех местах, где имеются достаточные количества соли.
Поскольку углеводороды часто обнаруживаются рядом с соляными стенками и куполами, варианты осуществления настоящего изобретения в сочетании с вариантами осуществления, раскрытыми в заявке на патент США с порядковым номером 12/587360 и заявке на патент Великобритании с порядковым номером 0911672.4, могут обеспечить существенные преимущества в виде подземного технологического оборудования.
Размещение нескольких эксплуатационных скважин и/или скважин для хранения/подземных хранилищ под одним комплектом фонтанной арматуры с задвижками, как было разъяснено ранее, обеспечивает преимущества, которые включают уменьшение количества наземного оборудования и уменьшение числа перемещений установки, которые требуются для создания эквивалентного числа скважин.
Фиг.90, 91 и 92 показывают соответственно вид в плане, вертикальное сечение по линии АР-АР и изометрическое изображение с сечением по линии АР-АР, которые показывают зону (51А) слияния скважин с концентрическими дополнительными выходными каналами (39), расходящимися к множеству образованных растворением стволов скважин для хранения, проходящих через подземные пласты (6) в солевое отложение (5). Стволы скважин показаны разнесенными в боковом направлении, что обеспечивает возможность последующего формирования растворением с помощью множества колонн (70) для отклонения потока, имеющих множество боковых отверстий, для образования одного пространства или объема (26) каверны, имеющей стенку (1А) с потенциальной формой, подобной клеверному листу, как показано на фиг.90.
Размещение множества скважин в одной каверне обеспечивает увеличение начальной скорости формирования растворением за счет уменьшения гидравлического сопротивления, что позволяет увеличить циркулирующий объем, и за счет увеличения площади контакта стенки (1А) с водой.
Кроме того, риск повреждения колонны (70) для отклонения потока большими падающими нерастворимыми объектами или обломками, захваченными в соли, частично уменьшается за счет наличия дополнительных или резервных колонн для операций обезвоживания и последующего накопления/хранения.
Потребление энергии насосами, используемыми во время процесса формирования растворением или выщелачивания, может быть снижено и/или продолжительность формирования растворением может быть уменьшена за счет увеличения эффективной зоны циркуляции и ослабления воздействия факторов, связанных с трением/сопротивлением при нагнетании, при использовании множества скважин.
В завершение, скорости закачивания и извлечения из хранилища могут быть увеличены при больших эффективных диаметрах множества стволов скважин, проходящих в каверну-хранилище.
Далее рассматриваются фиг.93 и фиг.94-97, при этом данные фигуры показывают варианты осуществления манифольда из секций с камерами в зоне (51А) слияния скважин, в то время как фиг.98-104 показывают колонну для отклонения потока соответственно с двумя конфигурациями потоков, которые могут быть использованы над скважинами, расположенными в соответствии с конфигурациями по фиг.89-92, для управления множеством скважин посредством подземных предохранительных клапанов. Это аналогично варианту осуществления, показанному на фиг.70-73. Колонна (70) для отклонения потока может быть присоединена на нижнем конце каждого дополнительного выходного канала (39) для управления каналами циркуляции в множестве скважин. Фиг.94-97 показывают конфигурации для операций формирования растворением и обезвоживания, в то время как фиг.98-104 показывают конфигурации для операций накопления/хранения.
Манифольд из секций с камерами в зоне (51А) слияния скважин содержит секции (43) с концентрическими камерами и концентрические дополнительные выходные каналы (39), соединенные (44) с концентрическими камерами (41) и нижними частями (42) камер. Секция (43) с наружными камерами образует наружную колонну (2А) для выщелачивания, и секция (43) с внутренними камерами образует внутреннюю колонну (2) для выщелачивания. Нижние концы выходных каналов секций с камерами могут быть введены во взаимодействие с верхним концом колонн для отклонения потока.
Три переводника (23С) с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока, соединены в аксиальном направлении под концентрическими дополнительными выходными каналами (39) и содержат устройство (78) для регулирования потока, показанное как вставляемое на канате, и выполненный с возможностью извлечения подземный предохранительный клапан створчатого (79) типа, выполненный с возможностью перекрытия внутреннего канала, с установленными изолирующими трубами (22).
Расширения (81) концентрических труб расположены в аксиальном направлении под тремя переводниками (23С) с концентрическими трубами, предназначенными для перенаправления потока, для увеличения эффективного потока через площади поперечного сечения устройства (78) для регулирования потока и для уменьшения сил трения при отклонении как во внутренний канал (25), так и в наружный кольцевой канал (24), проходящие через устройство для регулирования потока, посредством использования переводника с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока.
Устройства для регулирования потока могут представлять собой устройства любого вида, включая клапаны, штуцеры, заглушки, пакеры или другие устройства для регулирования потока жидкостей или газов, но указанные устройства не ограничены вышеуказанными, и устройства могут быть вставлены через конструкцию для введения их во взаимодействие с колонной для отклонения потока, подсоединенной ниже в аксиальном направлении.
Манифольд из секций с камерами в зоне (51А) слияния скважин может включать в себя секции (43) с концентрическими камерами, переводники (23С) с концентрическими трубами, предназначенные для перенаправления потока, и расширения (81) концентрических труб, дополнительно образующие внутреннюю (2) и наружную (2А) колонну для выщелачивания для множества скважин, соединенных с нижним концом расширений концентрических труб.
Фиг.93 и 94 показывают соответственно изометрическое изображение и вид в плане варианта осуществления зоны (51А) слияния скважин, предусмотренной с манифольдом из секций с камерами.
Фиг.95 показывает вертикальное сечение по линии AQ-AQ по фиг.94, при этом линии разрыва обозначают удаленные части зоны (51А) слияния скважин по фиг.94, предусмотренной с манифольдом из секций с камерами.
Фиг.96 показывает увеличенный вид фрагмента, обозначенного линией AR по фиг.95, при этом указанный вид иллюстрирует зону (51А) слияния скважин, предусмотренную с манифольдом из секций с камерами, по фиг.95 и показывает расположение нижних частей/днищ (42) камер в секциях (43) с концентрическими камерами.
Фиг.97 показывает увеличенный вид фрагмента, обозначенного линией AS по фиг.95, при этом указанный вид показывает зону (51А) слияния скважин, предусмотренную с манифольдом из секций с камерами, по фиг.95, конфигурированную для операций выщелачивания и обезвоживания. Длинные изолирующие трубы (22А) показаны вставленными в верхний и нижний переводники (23) с концентрическими трубами, предназначенные для перенаправления потока. На фиг.97 показано, что поток в наружном кольцевом канале (24) проходит через (83) нижний переводник (23) с концентрическими трубами, предназначенный для перенаправления потока, и мимо перекрытого (82) кольцевого канала и выходит (84) через верхний переводник (23) с концентрическими трубами, предназначенный для перенаправления потока, над местом (82) перекрытия. Затем поток проходит обратно в наружный кольцевой канал, в то время как поток, проходящий по внутреннему каналу, продолжает проходить по каналу изолирующей трубы, которая показана вставленной на дистальных концах в углубления (58) посредством опорных элементов (60).
Фиг.98 показывает вид в плане зоны (51А) слияния скважин, предусмотренной с манифольдом из секций с камерами, по фиг.94.
Фиг.99 показывает сечение по линии АТ-АТ по фиг.98, при этом линии разрыва обозначают удаленные части иллюстрации, и указанное сечение показывает зону (51А) слияния скважин, предусмотренную с манифольдом из секций с камерами, по фиг.98.
Фиг.100 показывает увеличенный вид фрагмента, обозначенного линией AW-AW по фиг.99, при этом указанный вид показывает устройство (78) для регулирования потока с клапаном створчатого (79) типа. Устройство для регулирования потока может быть установлено и извлечено посредством троса/каната, и дистальный конец устройства для регулирования потока может быть вставлен в углубления (58) посредством опорных элементов 60, и устройство для регулирования потока обеспечивает возможность прохода комбинированного потока (87) из внутреннего канала (25) и наружного кольцевого канала (24 по фиг.101) ниже места перекрытия (82 по фиг.101) кольцевого канала.
Фиг.101 показывает увеличенный вид фрагмента, обозначенного линией АХ по фиг.99, при этом указанный вид показывает короткую изолирующую трубу (22В), вставленную между углублениями (58) посредством опорных элементов (60), изолирующую отверстия (59) верхнего переводника (23) с концентрическими трубами, предназначенного для перенаправления потока, над местом (82) перекрытия кольцевого пространства. Поток (85) в наружном кольцевом канале (24) под местом перекрытия кольцевого пространства смешивается с потоком (86) из внутреннего канала (25) с образованием комбинированного потока (87), который может регулироваться посредством устройства (78 по фиг.100) для регулирования потока над переводником.
Фиг.102 показывает изометрическое изображение с сечением по линии АТ-АТ по фиг.98, показывающее манифольд из секций с камерами.
Фиг.103 показывает увеличенный вид фрагмента, обозначенного линией AU по фиг.102, при этом указанный вид показывает секции (43) с концентрическими камерами, имеющими стенки (41) камер, днища (42) камер и дополнительные выходные каналы (39), при этом указанные секции образуют внутреннюю (2) и наружную (2А) колонны для выщелачивания. Кольцевое пространство между камерами может быть изолировано посредством конструкции, показанной на фиг.101 и 104, во время операций накопления/хранения за счет использования устройства (78 по фиг.100) для регулирования потока.
Фиг.104 показывает увеличенный вид фрагмента, обозначенного линией AV по фиг.102, при этом указанный вид показывает комбинированный поток (87), образованный из потока (85), который выходит из наружного кольцевого канала (24) и повторный вход которого в кольцевое пространство предотвращается посредством изолирующей трубы (22В) и перекрытия (82) кольцевого пространства, в сочетании с потоком (86) из внутреннего канала (25).
Как показано на фиг.4-104 и в предшествующих показанных и описанных вариантах осуществления, любые комбинация и конфигурация секций с камерами, имеющих боковые отверстия, и других соединительных труб и переводников с концентрическими трубами, предназначенных для перенаправления потока, могут быть использованы для создания колонн для отклонения потока, расположенных последовательно и/или параллельно для приспосабливания к любому заданному направлению стволов скважин. Может быть обеспечен доступ к колонне любой конфигурации, предусмотренной с двойными трубами и с боковыми отверстиями, и/или указанная колонна может быть изолирована посредством использования одного или нескольких соответствующих отклонителей потока, клапанов, изолирующих заглушек и/или изолирующих труб для более эффективного формирования растворением и эксплуатации каверны-хранилища в солевом отложении посредством использования колонны для отклонения потока и/или соответствующей зоны слияния скважин и, таким образом, обеспечения возможности работы множества эксплуатационных скважин, множества скважин с одной каверной, множества стволов скважин для одной каверны или их комбинаций под одним комплектом фонтанной арматуры с задвижками.
Варианты осуществления системы по настоящему изобретению, предусмотренные с множеством скважин, могут быть созданы посредством образования подземного ствола скважины в подземных пластах и последующего размещения нижнего конца секции с камерами у нижнего конца подземного ствола скважины. В стволе скважины может быть установлена труба, при этом ее нижний конец будет соединен с верхним концом секции с камерами. Ряд дополнительных подземных стволов скважин может быть затем образован последовательно через посредство одной или нескольких труб с дополнительными отверстиями в секции с камерами, например, посредством выполнения операций бурения через секцию с камерами и соответствующие трубы. Верхние концы труб, которые проходят в дополнительных подземных стволах скважин, могут быть прикреплены к нижним концам труб с дополнительными отверстиями. Для обеспечения последовательного доступа к каждой трубе с дополнительными отверстиями при образовании дополнительных подземных стволов скважин или взаимодействия с дополнительными подземными стволами скважин, проходящими до аналогичных глубин в аналогичных геологических условиях, устройство для выбора ствола скважины, подобное описанному ранее, может быть вставлено в секцию с камерами для изоляции одной или нескольких из труб с дополнительными отверстиями от одной или нескольких других труб с дополнительными отверстиями, при этом облегчается доступ через посредство заданного дополнительного отверстия для взаимодействия с трубами или другими устройствами в стволах скважины, к которой осуществляется доступ, принудительного перемещения труб или других устройств в аксиальном направлении вниз в стволы скважины, к которой осуществляется доступ, и/или установки труб или других устройств в стволах скважины, к которой осуществляется доступ.
Бурение, заканчивание или выполнение геолого-технических мероприятий в группе подземных стволов скважин одновременно или последовательно обеспечивает преимущество, заключающееся в ускорении использования полученных сведений до того, как они окажутся утерянными или обесцененными вследствие традиционных способов регистрации или замены персонала, поскольку каждый из группы стволов скважин будет подвергаться воздействию одних и тех же соответствующих геологических условий, определяемых глубиной, пластом, давлением и температурой, в течение сравнительно сжатого промежутка времени по сравнению с традиционными способами, в результате чего обеспечивается возможность более эффективного бурения, заканчивания каждого последующего ствола скважины или более эффективного взаимодействия с каждым последующим стволом скважины иным образом.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения с одной или многими скважинами после того как будет достигнута зона желательного солевого отложения для операций формирования растворением и последующего накопления/хранения, колонну для отклонения потока устанавливают у нижнего конца ствола скважины.
Разработка солевого отложения растворением посредством циркуляции воды и извлечения растворенной соли в виде соляного раствора обеспечивает образование объема или пространства каверны для последующего подземного хранения веществ. В случаях применения с множеством скважин вода и углеводородные жидкости или газы для образования подушки могут поступать из эксплуатационной скважины, которая соединена с подземными хранилищами, образованными растворением, через посредство зоны соединения скважин по настоящему изобретению.
Пространство, образованное во время формирования растворением с использованием добываемых флюидов из скважины, предназначенной для добычи углеводородов, может быть использовано в качестве пространства для хранения, обработки и сепарации для эксплуатационной скважины, в результате чего уменьшается количество наземного оборудования.
Та же колонна для отклонения потока, которая используется для формирования растворением, может быть использована для операций обезвоживания и операций с газом без извлечения ее из ствола скважины или пространства для хранения, в результате чего уменьшается число операций, необходимых для создания пространства для подземного хранения.
Выполнение процесса формирования растворением и операций накопления/хранения может быть улучшено за счет размещения более одной скважины в одном пространстве для хранения или одной каверне, при этом формирование растворением будет продолжаться до тех пор, пока пространства, образованные за счет растворения соли, не «сольются» в одну каверну.
Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают получение систем и способов, которые создают возможность эксплуатации одной или нескольких эксплуатационных скважин, скважин, образованных растворением, и/или одного или нескольких подземных хранилищ с любой конфигурацией или направлением через посредство одного основного ствола скважины посредством использования одной или нескольких секций с камерами с соответствующими трубами. Таким образом, минимальное количество наземного оборудования потребуется для избирательного управления любым числом скважин любого типа, независимо или одновременно, и различные варианты осуществления систем и способов по настоящему изобретению пригодны для использования в приповерхностных подземных пластах.
Несмотря на то что различные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны с особым вниманием, следует понимать, что в пределах объема притязаний приложенной формулы изобретения настоящее изобретение может быть реализовано на практике иначе, чем конкретно описано в данном описании.
Ссылочные позиции были включены в формулу изобретения только для того, чтобы способствовать пониманию во время рассмотрения.