СИСТЕМА ПОСАДОЧНОГО СЕДЛА С ЦАНГОВЫМ ПАТРОНОМ И СПОСОБ РАЗРЫВА УГЛЕВОДОРОДНОГО ПЛАСТА
SEAT POCKET SYSTEM WITH COLLET CHUCK AND METHOD OF HYDROCARBON FORMATION RUPTURE

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к системе посадочного седла и способу разрыва или обработки углеводородного пласта. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе посадочного седла, когда одно или все из посадочных седел, используемых во время разрыва пласта, являются извлекаемыми из обсадной трубы скважины.
Уровень техники изобретения
Данный уровень техники и патентные документы, указанные ниже, предназначены для того, чтобы сделать известной информацию, которая, по мнению заявителя, может иметь отношение к настоящему изобретению, и, в частности, позволяет читателю понять преимущества изобретения по отношению к устройствам и способам, известным изобретателю, но не обязательно являющимся общедоступными. Никакое признание не является обязательно намеренным и не должно толковаться как признание того, что любой из следующих документов или способов, известных изобретателю, является юридически приемлемым и соответствующим предшествующему уровню техники в отношении настоящего изобретения.
Предпочтительно, при проведении разрыва пласта в стволе скважины обычно требуется, в целях оптимизации давления и для концентрирования объемов текучей среды в локализованных областях, чтобы определенные зоны вдоль ствола скважины были открыты в продуктивный пласт, для того чтобы обеспечить разрыв продуктивного пласта в такой области при изолировании (т.е. закрытии) всех других зон вдоль обсадной трубы скважины во время такой локализованной закачки текучей среды. Как правило, это приводит к необходимости изолировать с помощью пакеров или уплотнительных элементов (заглушечных элементов), закачиваемых в скважину, определенные сегменты ствола скважины, которые, в противном случае, могут быть открыты в продуктивный пласт. Альтернативно, когда обсадная труба имеет скользящие муфты, которые обычно закрыты во время спуска и цементирования обсадной трубы в стволе скважины, открытыми являются только выбранные скользящие муфты вдоль обсадного хвостовика, что, таким образом, позволяет вводить текучую среду под высоким давлением только в целевую зону продуктивного пласта вдоль ствола скважины, сохраняя при этом все муфты в не подвергаемых разрыву участках вдоль ствола скважины закрытыми.
Каждый из вышеперечисленных сценариев приводит к использованию активирующих средств, таких как муфты, шары, пакеры или тому подобных, доставляемых вниз в ствол скважины, чтобы достичь каким-либо образом желаемой изоляции для достижения разрыва конкретной области продуктивного пласта.
Часто такое оборудование или инструменты, часто имеющие форму кольца и проточный канал, остаются в скважине постоянно, тем самым существенно ограничивая, до некоторой степени, поток добываемых углеводородов через обсадную трубу скважины в результате уменьшения диаметра ствола скважины.
Альтернативно, должны проводиться сложные и дорогостоящие операции по расширению, чтобы расширить все оставшиеся уплотнительные элементы или активируемые муфты, используемые в процессе разрыва пласта, чтобы таким образом сохранять полный производственный диаметр ствола скважины при эксплуатации скважины.
В определенных опубликованных документах представлены, с различными степенями успеха и сложности, различные типы оборудования и способы изолирования сегментов ствола скважины, в целях разрыва пласта, при попытке сохранить, после разрыва пласта, беспрепятственный проход потока из обсадной трубы скважины, насколько это возможно.
Например, СА 2,879,044, озаглавленный «System and Method for Injecting Fluid at Selected Locations Along a Wellbore», представляет систему и способ для избирательного активирования (перемещения из закрытого положения в открытое положение) множества скользящих муфт, размещенных на колонне насосно-компрессорных труб, которые закрывают порты (отверстия) в колонне насосно-компрессорных труб посредством одного или более дротиков, введенных в ствол скважины, что позволяет произвести разрыв пласта в стволе скважины в участках открытых портов. Активирующий дротик предпочтительно соединен с извлекающим устройством (или может быть присоединен к извлекающему устройству), что, при соединении таким образом с извлекающим устройством, делает возможным открытие перепускного клапана, чтобы, тем самым, помочь в извлечении дротика изнутриклапана. Движение извлекающего устройства вверх делает возможным отсоединение дротика с помощью клиновидного элемента от соответствующей активированной муфты для того, чтобы обеспечить извлечение дротика и извлекающего устройства из ствола скважины. Скользящая муфта, тем не менее, остается в обсадном хвостовике скважины.
Как видно из вышеизложенного, изобретение СА 2,879,044 относится к колоннам насосно-компрессорных труб/обсадной трубе, на которых уже имеются элементы скользящих муфт, закрывающие порты в колонне насосно-компрессорных труб. Таким образом, данное изобретение относится к колоннам насосно-компрессорных труб такой (предсуществующей) конфигурации и применимо только к ним, и, соответственно, не относится к обсадным колоннам, которые не имеют предсуществующих скользящих муфт, закрывающих предсуществующие порты в таких обсадных колоннах, и не применимо к ним.
СА 2,904,470, озаглавленный «System for Successively Uncovering Ports along a Wellbore to Permit Injection of a Fluid along said Wellbore», автор которого также является автором настоящего изобретения, раскрывает систему для перемещения муфт, с тем чтобы последовательно открывать множество смежных портов в колонне насосно-компрессорных труб внутри ствола скважины, которые закрыты такими муфтами, или для последовательного открытия отдельных групп портов, расположенных в различных местоположениях вдоль колонны насосно-компрессорных труб, с тем чтобы позволить проведение последовательного разрыва пласта в стволе скважины в таких местоположениях. Скользящие муфты в колонне насосно-компрессорных труб последовательно перемещаются из закрытого положения, закрывающего соответствующий порт, в открытое положение, открывающее такой порт, с помощью активирующего элемента, размещенного в отверстии колонны насосно-компрессорных труб и опускаемого вниз по колонне насосно-компрессорных труб. Активирующий элемент, предназначенный для перемещения скользящих муфт, с тем чтобы заставлять их открывать порт в эксплуатационной колонне, содержит единичный цанговый патрон, имеющий разбуриваемую пробку, которая удерживается в фиксированном положении внутри такого цангового патрона срезными штифтами. На скважинном (обращенном к концу скважины) конце цангового патрона имеются смещенные в радиальном направлении наружу выступы (пальцы), приспособленные таким образом, что они входят в зацепление с сочленением с соответствующими цилиндрическими выемками в таких скользящих муфтах, в зависимости от ширины выступа. После активирования активирующим элементом всех требуемых муфт и после активирования последней, глубже всего расположенной в скважине муфты, срезной штифт срезается, тем самым позволяя пробке цанги перемещаться вниз в цанговом патроне и, тем самым, предотвращая выступы (пальцы) на цанговом патроне от последующего отсоединения от цилиндрической канавки соответствующей скользящей муфты, тем самым предотвращая дальнейшее движение цангового патрона внутрь скважины.
Опять же, как будет очевидно, такое изобретение, подобно изобретению, раскрытому в СА 2,879,044, относится к колоннам насосно-компрессорных труб/обсадной трубе в скважине, имеющим предсуществующие компоненты скользящих муфт, закрывающие порты в колонне насосно-компрессорных труб. Таким образом, данное изобретение относится к колоннам насосно-компрессорных труб такой (предсуществующей) конфигурации и применимо только к ним, и, соответственно, не относится к обсадной трубе, которая не имеет предсуществующих скользящих муфт, закрывающие предсуществующие порты в такой обсадной трубе, и не применимо к ним.
US 5398763, озаглавленный «Wireline Set Baffle and Method of Setting Thereof», в отличие от двух вышеуказанных патентных публикаций, раскрывает посадочный инструмент, который может быть использован для позиционирования посадочного седла внутри обсадной трубы скважины, причем данное посадочное седло может затем выступать в качестве посадочного гнезда для элемента пробки, который затем вводится в скважину, чтобы изолировать нижележащие секции скважины, и тем самым делает возможным проведение разрыва пласта в тех участках обсадной трубы скважины над седлом, которые являются перфорированными. До такой степени, US 5398763 имеет ряд сходств с настоящим изобретением.
Однако, устройство и способ из US 5398763 имеет ряд важных отличий от системы и способа по настоящему изобретению, не в последнюю очередь, в отношении второго, третьего и четвертого вариантов его осуществления, где для срезания срезных штифтов необходимы взрывные заряды или требуется активировать детонатор на посадочном инструменте, что добавляет сложности и приводит к затратам, связанным с посадочным инструментом.
Несмотря на вышеуказанные сведения предшествующего уровня техники, в отрасли нефтедобычи, базирующейся на способе разрыва пласта, по-прежнему существует потребность в простой системе и способе эффективной изоляции определенных секторов ствола скважины для проведения разрыва пласта, при котором после завершения разрыва пласта по длине ствола скважины, тем не менее, длина ствола скважины остается практически неограниченной с сохранением максимального первоначального диаметра с тем, чтобы максимизировать поток углеводородов через нее во время эксплуатации скважины.
Кроме того, предпочтительно, если такая система и способ могут в то же самое время дополнительно обеспечить точную перфорацию обсадной трубы скважины, чтобы свести к минимуму ошибки в глубине размещения перфорационных отверстий вдоль ствола скважины и минимизировать количество операций спуска-подъема в ствол скважины и из ствола скважины различного оборудования, если перфорирование и работы по разрыву пласта были проведены независимо друг от друга, чтобы ускорить перфорирование и работы по разрыву пласта при завершении подготовки скважин для эксплуатации.
Сущность изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание относительно простой системы и способа разрыва пласта, которая обеспечивает требуемую изоляцию отдельных последовательных сегментов вдоль ствола скважины, все же, тем не менее, оставляя после завершения разрыва пласта ствол скважины практически неограниченным и с максимальным первоначальным диаметром для увеличения потока во время эксплуатации скважины.
Другая задача определенных вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить элемент посадочного седла, который может находиться однозначно в зацеплении с посадочным переводником на известной глубине вдоль ствола скважины, что временно эффективно предотвращает поток находящихся под давлением текучих сред для разрыва в скважину, но данный элемент посадочного седла может после завершения операций по перфорации и разрыву пласта легко удаляться из обсадной трубы скважины, оставляя обсадную колонну неограниченной.
Еще одной задачей определенных вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение способа разрыва пласта, который после такой операции оставляет ствол скважины практически неограниченным и с максимальным первоначальным диаметром для увеличения потока во время эксплуатации скважины.
Соответственно, в целях преодоления некоторых недостатков конструкций предшествующего уровня техники и/или для дальнейшей реализации одной или более из вышеперечисленных неограничивающих задач настоящего изобретения, система посадочного седла с цанговым патроном и способ по настоящему изобретению, в целом, содержит ряд компонентов, имеющих:
(i) посадочные переводники внутри обсадной трубы скважины, причем каждый из которых имеет кольцевую выемку уникальной конфигурации (каждая из которых обычно имеет уникальную ширину, и/или в случае множества кольцевых выемок для каждого посадочного переводника, каждая из них имеет уникальную ширину и/или расстояние между ними);
(ii) один или более элементов посадочного седла, причем на каждом таком элементе посадочного седла имеются выступы цангового пальца, сконфигурированные таким образом, чтобы входить в зацепление с уникальным посадочным переводником в обсадной трубе в скважине, причем данные выступы дополнительно снабжены выступом на их скважинной стороне для предотвращения дальнейшего прохождения элемента посадочного седла в скважину и фаской на их верхней (устьевой) стороне, чтобы обеспечить возможность разъединения выступов цангового пальца с посадочным переводником и, таким образом, удаления элемента посадочного седла после того, как он выполнил свою задачу (как поясняется далее);
(iii) элемент пробки, который может быть введен или слит вниз по обсадной трубе в скважине, который "садится" в элемент посадочного седла и предотвращает текучую среду для разрыва пласта от протекания мимо элемента посадочного седла, и, таким образом, приводит к тому, что такая текучая среда течет в продуктивный пласт через перфорации в обсадной трубе в скважине, расположенные непосредственно над конкретным посадочным переводником; а также
(iv) транспортировочное устройство, которое разъемно соединено с элементом посадочного седла, например, посредством срезных штифтов, которое может быть выведено из обсадной трубы скважины после зацепления элемента посадочного седла с соответствующим посадочным переводником в обсадной трубе в скважине.
Посадочные переводники размещают в установленных обсадных трубах на желаемой глубине и желаемом расстоянии друг от друга. В одном варианте осуществления настоящего изобретения каждый посадочный переводник имеет свою собственную уникальную посадочную длину для согласования с выступами цангового пальца на определенном элементе посадочного седла. Например, посадочный переводник на носке скважины будет иметь самый длинный профиль, причем каждый последовательный профиль/кольцевая выемка в каждом посадочном переводнике имеет длину, постепенно уменьшающуюся от пятки к носку (в отклоненной скважине) или от основания скважины в направлении вверх в вертикальной скважине.
Посадочные переводники могут быть опущены в ствол скважины с желаемым интервалом, который может составлять каждые 30 метров, например, или с какой-либо другой уникальной конфигурацией, с учетом геологии пласта. После того как обсадная труба была установлена и зацементирована на месте, скважина оснащается талевым канатом (или гибкой трубой) и оборудованием для проведения разрыва. Элемент посадочного седла разъемно прикреплен к стандартному транспортировочному устройству, например, посадочному инструменту Baker Style # 20, например, срезным штифтом выбранной/желаемой срезывающей силы. Кроме того, транспортировочное устройство может быть снабжен перфораторами, чтобы обеспечить точное размещение перфораций в обсадной трубе относительно каждого посадочного переводника.
Сборка (элемент посадочного седла, транспортировочное устройство и перфораторы) может затем транспортироваться в скважину с помощью талевого каната или гибкой трубы. Как только элемент посадочного седла, образующий часть вышеуказанной сборки, достигает своего целевого посадочного переводника и кольцевой выемки в нем, выступы цангового пальца на элементе посадочного седла выступают в радиальном направлении наружу, чтобы войти в зацепление с целевым посадочным переводником, тем самым предотвращая элемент посадочного седла от любого последующего движения вниз по обсадной трубе скважины. Кольцевые внешние уплотнения на элементе посадочного седла обеспечивают уплотнение для посадочного переводника. Транспортировочное устройство теперь принудительно вытягивается в направлении устья скважины, в результате чего срезные штифты сдвигаются, делая возможным отсоединение транспортировочного устройства от элемента посадочного седла и оставляя элемент посадочного седла сцепленным с целевым посадочным переводником. Транспортировочное устройство и перфораторы теперь перемещают (если желательно) до желаемой глубины перфорирования над посадочным переводником, и перфораторы активируются. Перфораторы и транспортировочное устройство затем поднимают на поверхность. Затем элемент пробки, такой как растворяющийся шар, закачивается или сливается вниз по скважине с текучей средой для разрыва. Шар садится на шаровое сиденье на элементе посадочного седла и создает уплотнение. Затем текучая среда для разрыва закачивается в пласт через перфорационные отверстия, созданные в обсадной трубе скважины на желаемой глубине.
Вышеуказанный процесс может повторяться, хотя и со вторым элементом посадочного седла, имеющим выступы цангового пальца другой (меньшей) ширины или другое (меньшее) расстояние между ними, чем у тех, которые использовались на первом элементе посадочного седла, с тем чтобы обеспечить более раннее зацепление посадочного переводника, непосредственно над самым нижним посадочным переводником.
Первый элемент посадочного седла, до посадки дополнительных элементов посадочного седла в соответствующих посадочных переводниках, может быть удален с помощью извлекающего устройства. Однако, как правило, элементы посадочного седла оставляют в стволе скважины, пока не будет проведено перфорирование и разрыв пласта. После завершения перфорирования и разрыва пласта "сидящие" шары растворяются. Перед началом производства все элементы посадочного седла могут быть одновременно извлечены путем запуска извлекающего устройства в носок скважины, активирования захватов на извлекающем устройстве и вытягивания извлекающего устройства вверх по скважине - фаска на устьевой (обращенной к устью скважины) стороне выемок в посадочных переводниках и/или фаска на устьевой стороне выступов цангового пальца позволяет высвободить каждый из элементов посадочного седла из зацепления с соответствующими посадочными переводниками. Извлечение элементов посадочного седла на поверхность предпочтительно позволяет значительно увеличить внутренний диаметр колонны обсадных труб для увеличения обратного потока и производства.
Более конкретно, в первом широком варианте осуществления настоящего изобретения данное изобретение включает в себя систему посадочных седел для применения в обсадной трубе скважины, имеющую множество посадочных переводников, разнесенных на определенное расстояние друг от друга в продольном направлении вдоль нее, для проведения последовательного разрыва пласта или закачивания текучей среды в углеводородсодержащий пласт через существующие или созданные перфорации в указанной обсадной трубе, причем указанная система содержит:
- кольцевой элемент посадочного седла, вставляемый в указанную обсадную трубу, имеющий на его самом верхнем конце посадочную поверхность, сконфигурированную таким образом, чтобы обеспечить для опущенного в скважину элемента пробки в указанной обсадной трубе посадочную поверхность, в которую может упираться указанный элемент пробки с тем, чтобы тем самым предотвращать прохождение нагнетаемой внутрь скважины под давлением текучей среды в указанной обсадной трубе мимо указанного элемента пробки, причем указанный элемент посадочного седла дополнительно имеет смещенные в радиальном направлении наружу выступы цангового пальца, сконфигурированные так, чтобы зацепляться с имеющей соответственные размеры кольцевой выемкой внутри одного из указанного множества посадочных переводников внутри указанной обсадной трубы;
- транспортировочное устройство, прикрепленное на его самом нижнем конце посредством разъемного устройства к верхней внутренней части указанного кольцевого элемента посадочного седла;
- кольцевую выемку на его скважинной боковой кромке, обладающей частью выступа, которая предотвращает дополнительное движение вниз по обсадной трубе скважины указанного кольцевого элемента посадочного седла в указанной обсадной трубе при зацеплении указанными выступами цангового пальца указанной кольцевой выемки; а также
- кольцевую выемку и/или указанные выступы цангового пальца на его верхней боковой кромке, которая имеет фаску, так что направленная вверх сила, приложенная к указанному элементу посадочного седла, вызывает радиальное сжатие указанных выступов цангового пальца и разъединение выступов цангового пальца и указанной кольцевой выемки и, таким образом, высвобождение указанного элемента посадочного седла из зацепления с указанной кольцевой выемкой, тем самым делая возможным поднятие указанного элемента посадочного седла в указанной обсадной трубе с помощью извлекающего устройства.
В предпочтительном варианте осуществления разъемные устройства содержат срезные штифты или срезные винты, которые прикрепляют транспортировочное устройство, в его нижней части, к верхней части элемента посадочного седла. Транспортировочное устройство предпочтительно разъемно крепится к элементу посадочного седла над выступами цангового пальца.
В другом предпочтительном варианте осуществления элемент посадочного седла, в самой верхней части вокруг его внутреннего периферийного устья имеет фаску, чтобы сделать возможным сжатие в радиальном направлении смещенных в радиальном направлении наружу выступов на извлекающем устройстве, вставленном в него, и, таким образом, сделать возможным проход указанного извлекающего устройства через него; и в самой нижней части имеет выступ, который позволяет указанным смещенным в радиальном направлении наружу выступам после прохождения через указанный элемент посадочного седла упираться в указанные захваты и делает возможным поднятие вверх указанного извлекающего устройства, чтобы, таким образом, поднять вверх из скважины указанный элемент посадочного седла.
Система посадочного седла в предпочтительных вариантах осуществления характеризуется множеством кольцевых выемок, соответственно расположенных внутри соответствующего множества указанных посадочных переводников, разнесенных на определенное расстояние друг от друга в продольном направлении вдоль указанной обсадной трубы скважины, причем расположенная глубже всего в скважине кольцевая выемка из указанного множества кольцевых выемок имеет наибольшую ширину кольца, при этом ширина остальных, все выше расположенных кольцевых выемок, при продвижении вверх по направлению к устью скважины вдоль указанной обсадной трубы, постепенно уменьшается.
Транспортировочное устройство, и, в частности, его транспортировочная головка, предпочтительно снабжено электрически активируемым взрывным зарядом для перфорирования указанной обсадной трубы скважины.
Предпочтительно, в каждом посадочном переводнике имеется соответствующая кольцевая выемка, причем соответствующий кольцевой элемент посадочного седла, при соответствующем зацеплении с посадочным переводником, тем самым позиционирует указанный взрывной заряд непосредственно выше указанного соответствующего посадочного переводника, так что указанный взрывной заряд, при детонации, перфорирует обсадную колонну скважины непосредственно над нужным посадочным переводником.
В одном варианте осуществления смещенные в радиальном направлении наружу выступы цангового пальца расположены приблизительно в средней точке на указанном элементе посадочного седла, причем промежуточные кольцевые уплотнения расположены на внешних краях указанного элемента посадочного седла на его противоположных концах. Выступы цангового пальца могут альтернативно, если желательно, просто располагаться на дистальном (скважинном) конце элемента посадочного седла, а не в его средней точке.
Предпочтительно, транспортировочное устройство имеет обходной порт, чтобы дать возможность текучей среде протекать через него при опускании указанного транспортировочного устройства в указанную обсадную колонну скважины.
В другом широком аспекте настоящего изобретения настоящее изобретение включает в себя способ разрыва или обработки углеводородного пласта, внутри которого имеется обсадная колонна скважины и множество посадочных переводников, разнесенных на определенное расстояние друг от друга в продольном направлении вдоль указанной обсадной трубы скважины, начиная с наиболее дистальных областей указанной обсадной трубы и постепенно поднимаясь вверх по скважине вдоль указанной обсадной трубы до тех пор, пока все области указанного углеводородного пласта не будут подвергнуты разрыву или обработке, включающий следующие стадии:
(i) установку обсадной трубы скважины, имеющей множество посадочных переводников, разнесенных на определенное расстояние друг от друга в продольном направлении в скважине, пробуренной в указанном углеводородном пласте, причем в каждом из указанных посадочных переводников имеется кольцевая выемка, и ширина указанных кольцевых выемок постепенно увеличивается постепенно в направлении вниз вдоль указанной обсадной трубы;
(ii) прикрепление к самому нижнему концу транспортировочного устройства, посредством разъемного устройства, первого элемента посадочного седла, имеющего смещенные наружу выступы цангового пальца с шириной, приспособленной для зацепления с самой нижней из указанных кольцевых выемок;
(iii) введение указанного транспортировочного устройства и элемента посадочного седла в указанную обсадную колонну скважины до тех пор, пока указанные выступы цангового пальца не войдут в зацепление с указанной самой нижней из указанных кольцевых выемок;
(iv) вытягивание вверх из скважины указанного транспортировочного устройства, в результате чего указанное разъемное устройство сдвигается, тем самым высвобождая указанный элемент посадочного седла из указанного транспортировочного устройства;
(v) извлечение указанного транспортировочного устройства из указанной обсадной трубы скважины;
(vi) опускание или протекание элемента пробки в указанную обсадную колонну скважины, в результате чего указанный элемент пробки упирается в самую верхнюю часть указанного элемента посадочного седла, с тем чтобы предотвратить прохождение текучей среды под давлением вниз по скважине через указанный элемент посадочного седла;
(vii) закачивание текучей среды под давлением в указанную обсадную колонну скважины и протекание указанной текучей среды под давлением в указанный продуктивный пласт через перфорационные отверстия в указанной обсадной трубе скважины вблизи и выше указанного самого нижнего посадочного переводника и элемента пробки, расположенного в нем;
(viii) выталкивание указанного элемента пробки из указанной обсадной трубы скважины;
(ix) повторение стадий от (ii) до (viii), с соблюдением при каждом повторении условия, что указанный элемент посадочного седла имеет выступы цангового пальца меньшей ширины, которые, при каждом повторении, соответственно входят в зацепление с последовательно выше расположенными кольцевыми выемками в каждом из указанного множества посадочных переводников, причем каждая из таких последовательно выше расположенных кольцевых выемок характеризуется соответственно меньшей шириной, пока указанный углеводородный пласт не будет подвергнут разрыву или обработке.
В альтернативном варианте осуществления такой способ включает в себя следующие стадии:
(i) установку обсадной трубы скважины, имеющей множество посадочных переводников, разнесенных на определенное расстояние друг от друга вдоль в скважине, пробуренной в указанном углеводородном пласте, причем в каждом из указанных посадочных переводников имеется множество кольцевых выемок, причем указанные кольцевые выемки разнесены на определенное расстояние друг от друга в продольном направлении внутри указанного посадочного переводника, и данное расстояние уникально для каждого посадочного переводника;
(ii) прикрепление к самому нижнему концу транспортировочного устройства, посредством разъемного устройства, первого элемента посадочного седла, имеющего смещенные наружу выступы цангового пальца с шириной, приспособленной для зацепления с указанными кольцевыми выемками в самом нижнем из указанных посадочных переводников;
(iii) введение указанного транспортировочного устройства и элемента посадочного седла в указанную обсадную колонну скважины до тех пор, пока указанные выступы цангового пальца не войдут в зацепление с указанными кольцевыми выемками в самом нижнем из указанных посадочных переводников;
(iv) вытягивание вверх из скважины указанного транспортировочного устройства, в результате чего указанное разъемное устройство сдвигается, тем самым высвобождая указанный элемент посадочного седла из указанного транспортировочного устройства;
(v) извлечение указанного транспортировочного устройства из указанной обсадной трубы скважины;
(vi) опускание или протекание элемента пробки в указанную обсадную колонну скважины, в результате чего указанный элемент пробки упирается в самую верхнюю часть указанного элемента посадочного седла, с тем чтобы предотвратить прохождение текучей среды под давлением вниз по скважине через указанный элемент посадочного седла;
(vii) закачивание текучей среды под давлением в указанную обсадную колонну скважины и протекание указанной текучей среды под давлением в указанный продуктивный пласт через перфорационные отверстия в указанной обсадной трубе скважины вблизи и выше указанного самого нижнего посадочного переводника и элемента пробки, расположенного в нем;
(viii) выталкивание указанного элемента пробки из указанной обсадной трубы скважины;
(ix) повторение стадий от (ii) до (viii), с соблюдением при каждом повторении условия, что указанный элемент посадочного седла имеет выступы цангового пальца с уникальным интервалом между ними, которые соответственно входят в зацепление с последовательно выше расположенными кольцевыми выемками в каждом из указанного множества посадочных переводников, пока указанный углеводородный пласт не будет подвергнут разрыву или обработке.
В предпочтительном варианте осуществления вышеуказанных двух способов кольцевые выемки, на их верхней боковой кромке, и/или указанные выступы цангового пальца, их верхней боковой стороне, имеют скошенную часть, позволяющую "убирать" выступы пальца.
В одном варианте уточнения вышеуказанных способов следующие стадии могут быть вставлены после стадии (viii), а именно:
- опускание извлекающего устройства, имеющего расширяющиеся в радиальном направлении захваты, вниз в указанную обсадную колонну скважины, так что указанные захваты опускаются мимо указанного элемента посадочного седла;
- активирование указанных захватов на указанном извлекающем устройстве в радиальном направлении наружу; а также
- вытягивание вверх из скважины указанного извлекающего устройства и удаление указанного извлекающего устройства и указанного элемента посадочного седла изнутри указанной обсадной трубы.
В другом альтернативном варианте уточнения вышеуказанных способов следующие стадии могут быть вставлены после стадии (ix), а именно:
- опускание извлекающего устройства, имеющего расширяющиеся в радиальном направлении захваты, вниз в указанную обсадную колонну скважины, так что указанные захваты опускаются ниже самого нижнего из указанных элементов посадочного седла;
- активирование указанных захватов на указанном извлекающем устройстве в радиальном направлении наружу; а также
- вытягивание вверх из скважины указанного извлекающего устройства и одновременное извлечение указанного извлекающего устройства и всех указанных элементов посадочных седел, находящихся выше него, изнутри указанной обсадной трубы.
В дополнительном уточнении вышеописанного способа такой способ дополнительно включает следующую стадию после стадии (iii) и после того, как указанный кольцевой элемент посадочного седла входит в зацепление внутри расположенного ниже всего из указанных посадочных переводников:
воспламенение взрывного заряда на указанном транспортирующем устройстве непосредственно над самым нижним из указанного множества посадочных переводников и детонирование указанного взрывного заряда, с тем чтобы перфорировать обсадную колонну скважины непосредственно над самым нижним посадочным переводником.
Вышеизложенная сущность изобретения не обязательно описывает все признаки настоящего изобретения. Для полного описания изобретения дополнительно имеется ссылка на чертежи и подробное описание некоторых предпочтительных вариантов осуществления, прочитанное вместе с формулой изобретения.
Краткое описание чертежей
Дальнейшие преимущества и другие варианты осуществления изобретения теперь будут очевидны из вышеперечисленного, наряду со следующим подробным описанием различных конкретных вариантов осуществления изобретения, взятых вместе с прилагаемыми чертежами, каждый из которых не предназначен для ограничения, в которых:
ФИГ. 1 представляет собой вид сбоку в перспективе элемента посадочного седла, который образует часть системы по настоящему изобретению;
ФИГ. 2 представляет собой поперечное сечение элемента посадочного седла из ФИГ. 1, взятого вдоль плоскости А-А;
ФИГ. 3 представляет собой вид сбоку в перспективе другого элемента посадочного седла для применения в системе по настоящему изобретению;
ФИГ. 4 представляет собой поперечное сечение элемента посадочного седла из ФИГ. 3;
ФИГ. 5 представляет собой вид сбоку в перспективе другого элемента посадочного седла для применения в системе по настоящему изобретению;
ФИГ. 6 представляет собой поперечное сечение элемента посадочного седла из ФИГ. 5, когда он находится в зацеплении с посадочным переводником в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
ФИГ. 7-14 иллюстрируют последовательные виды работы системы и способа по настоящему изобретению, причем:
ФИГ. 7 изображает транспортировочное устройство, направляющее первый элемент посадочного седла в направлении вниз по обсадной трубе скважины, показаны два самых нижних посадочных переводника в указанной обсадной трубе (не для масштабирования);
ФИГ. 8 представляет собой следующую иллюстрацию способа работы по настоящему изобретению, в котором транспортировочное устройство перемещает элемент посадочного седла в нижний посадочный переводник, и выступы цангового пальца на отбойном элементе вошли в зацепление с кольцевой выемкой соответствующих размеров в посадочном переводнике;
ФИГ. 9 представляет собой следующую иллюстрацию способа работы по настоящему изобретению, где к транспортировочному устройству была приложена направленная вверх сила, и в результате чего срезные штифты, прикрепляющие элемент посадочного седла к транспортировочному устройству, срезаются, и транспортировочное устройство удаляется из скважины;
ФИГ. 10 представляет собой следующую иллюстрацию способа работы по настоящему изобретению, в котором транспортировочное устройство удалено из обсадной трубы скважины;
ФИГ. 11 представляет собой следующую иллюстрацию способа работы по настоящему изобретению, в котором растворяющийся шар стек в скважину и сел в седло шарового клапана в элементе посадочного седла, тем самым предотвращая поток текучей среды под давлением в скважину, и в котором в результате чего такая текучая среда под давлением может теперь быть вынуждена протекать через перфорационные отверстия в обсадной трубе скважины выше шара и определенного посадочного переводника;
ФИГ. 12 представляет собой следующую иллюстрацию способа работы по настоящему изобретению, в котором закачка текучей среды в продуктивный пласт через перфорации в корпус была завершена, шар растворился, и извлекающее элемент посадочного седла устройство вводится в скважину в обсадной трубе для извлечения элемента посадочного седла;
ФИГ. 13 представляет собой следующую иллюстрацию способа работы по настоящему изобретению, в котором извлекающее устройство было установлено таким образом, чтобы обеспечить расширение захватов на нем; и
ФИГ. 14 представляет собой следующую иллюстрацию способа работы по настоящему изобретению, в котором извлекающее устройство и элемент посадочного седла выводятся вверх;
ФИГ. 15 представляет собой альтернативную конфигурацию для транспортировочного устройства и способа направления транспортировочного устройства до желаемого посадочного переводника, причем транспортировочное устройство прикреплено к резьбовой трубе (или, в качестве альтернативы, к гибкой трубе); и
ФИГ. 16 представляет собой альтернативную конфигурацию для транспортировочного устройства и способа направления транспортировочного устройства вдоль обсадной трубы скважины, причем транспортировочное устройство прикрепляется и транспортируется с помощью талевого каната (не показано).
Подробное описание некоторых предпочтительных вариантов осуществления изобретения
В нижеследующем описании аналогичные компоненты на разных чертежах идентифицируются с соответствующими одинаковыми ссылочными номерами.
Ссылка на элемент в единственном числе, например, путем использования артикля "а" или "an", не предназначена для того, чтобы означать "один и только один", если специально не оговорено так, а скорее "один или более".
Ссылка на относительные термины "верхний", "самый верхний", "выше", "ниже", "самый нижний" или "снизу" относится к положению компонента внутри вертикальной обсадной трубы в скважине.
"Скважинный" последовательно означает обращенный к концу скважины или обсадной трубы скважины, независимо от того, является ли такая скважина или обсадная труба в скважине вертикальной, или является горизонтальной или отклоненной, как это происходит в отклоненных скважинах.
На чертежах принято следующее соглашение, а именно: скважинное направление внутри ствола скважины или обсадной трубы скважины показано в направлении сверху вниз на странице для вертикально расположенных фигур и слева направо на странице для горизонтально расположенных фигур.
Фиг. 7-14 показывают один вариант 10 осуществления системы посадочного седла и способа по настоящему изобретению для применения в обсадной трубе 12, имеющей множество посадочных переводников 14а, 14b, разнесенных в продольном направлении вдоль обсадной трубы 12 скважины.
В частности, фиг. 7-14 показывают один вариант 10 осуществления системы посадочного седла по настоящему изобретению, в последовательных стадиях работы и реализации.
Предсуществующие перфорационные отверстия (не показаны) могут быть предусмотрены в обсадной трубе 12, но предпочтительно создаются в обсадной трубе 12 способом, описанным в настоящем изобретении, непосредственно перед проведением разрыва зоны пласта вдоль обсадной трубы скважины.
Как можно видеть, посадочные переводники 14а, 14b, соединенные резьбой вместе в 18 посредством стандартных резьбовых соединений с образованием сплошной обсадной трубы 12, предусмотрены на определенном расстоянии друг от друга вдоль обсадной трубы 12, в каждом посадочном переводнике 14а, 14b имеется по меньшей мере одна кольцевая выемка 16. Кольцевая выемка 16' в самом нижнем переводнике 14а имеет наибольшую длину (ширину) "а", и в последовательно выше расположенных посадочных переводниках, таких как посадочный переводник 14b, имеются соответствующие кольцевые выемки 16'' с постепенно уменьшающейся шириной "b", как показано на фиг. 7.
Важно отметить, что каждая кольцевая выемка 16, на ее скважинной боковой кромке, снабжена выступом (буртом) 17, который предотвращает дальнейшее движение в скважину элемента 30 посадочного седла, как только указанный элемент посадочного седла входит в зацепление, в порядке, изложенном ниже, с соответствующей кольцевой выемкой 16. В предпочтительном варианте осуществления выступ 17 на каждой кольцевой выемке "обратно фрезерован" ("back-milled") и аналогичным образом входит в зацепление с выступом 53 на элементе 30 посадочного седла, который аналогичным образом "обратно фрезерован", как лучше всего показано на фиг. 4, 6 и 9-11, тем самым способствуя тому, что выступ 17 предотвращает дальнейшее прохождение элемента 30 посадочного седла, когда его выступы 50 входят в зацепление в соответствующей кольцевой выемке 16, в скважину в обсадной трубе 12.
Для того, чтобы начать операцию разрыва пласта, как видно из фиг. 7, транспортировочное устройство 20 (которое может содержать установочный инструмент Baker Style # 20), с которым связана транспортировочная головка 22, сначала переносит в скважину в обсадной трубе 12 элемент 30 посадочного седла. Транспортировочная головка 22 соединена в нем с вышеуказанным элементом 30 посадочного седла, варианты осуществления такого элемента 30 посадочного седла наиболее четко изображены на фиг. 1-6.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, транспортировочная головка 22 соединена резьбовым соединением через резьбу 28 с транспортировочным устройством 20. В варианте осуществления, показанном на фиг. 8, транспортировочное устройство 22 просто соединено или задвинуто в скважину посредством трубчатого транспортировочного устройства 20.
Как видно из фиг. 7-8, в транспортировочной головке 22 имеются перепускные порты 24, чтобы обеспечить прохождение через нее текучей среды при опускании транспортировочной головки 22 в указанной обсадной трубе 12. Транспортировочное устройство 20, содержащее в одном варианте осуществления транспортирующую головку 22, может транспортироваться в скважину в обсадной трубе 12 через талевый канат или через гибкую трубу (не показано).
Как было отмечено выше, транспортировочная головка 22 разъемно закреплена на ее нижнем конце к верхней внутренней части 32 элемента 30 посадочного седла. Такое крепление (зацепление) элемента 30 посадочного седла с транспортировочной головкой 22 транспортировочного устройства 20 является разъемным соединением, через срезающие винты 26. Другие средства разъемного крепления элемента 30 посадочного седла с транспортировочной головкой 22 будут теперь очевидны специалистам в данной области техники, такие как использование сварки прихваточными швами (узловой сварки), образующей разрушаемый/срезной сварной шов, или с помощью срезных штифтов фрикционного типа (не показано), которые можно срезать, и каждое из указанных альтернативных разъемных средств непосредственно рассматривается в рамках объема настоящего изобретения.
Элемент 30 посадочного седла, как лучше всего видно из различных вариантов его осуществления на фиг. 1-6, вставлен в обсадную трубу 12 скважины. Самый близкий к устью скважины конец элемента 30 посадочного седла имеет внутреннюю посадочную поверхность 34, выполненную таким образом, чтобы дать возможность элементу пробки 40 (см. фиг. 11), такому как растворимый шар или дротик, при падении вниз по обсадной трубе 12 войти в контакт с посадочной поверхностью 34, в которую может упираться элемент пробки 40, чтобы таким образом предотвратить, чтобы находящаяся под давлением текучая среда, закачиваемая в скважину в обсадной трубе 12, проходила мимо элемента пробки 40, когда находящаяся под давлением текучая среда должна закачиваться в обсадную трубу 12 скважины, чтобы подвергнуть разрыву продуктивный пласт над элементом 30 посадочного седла и соответствующим посадочным переводником 14а. Одно или более кольцевых уплотнений 37 могут быть расположены выше и/или ниже выступов 50 на элементе 30 посадочного седла, чтобы способствовать в предотвращении, когда элемент пробки 40 сидит в элементе 30 посадочного седла, прохождения текучей среды под давлением в скважину из соответствующего посадочного переводника 14, с которым соответствующий элемент 30 посадочного седла находится в зацеплении.
Элемент 30 посадочного седла снабжен множеством смещенных в радиальном направлении наружу выступов 50 цангового пальца, которые предпочтительно расположены в средней точке элемента 30 посадочного седла (см. фиг. 1-6), но может быть расположен на дистальном (т.е. скважинном) конце (не показано). Выступы 50а ширины "а" расположены по краям элемента 30 посадочного седла (фиг. 1), выступы 50b ширины "b" расположены по краям элемента 30' посадочного седла (фиг. 3), и выступы 50с и 50d соответствующей ширины "с" и "d" расположены по краям элемента 30'' посадочного седла (фиг. 5).
В частности, элемент 30 посадочного седла, показанный на фиг. 1-2, используется для зацепления с самим нижним 14а из посадочных переводников 14 и также имеет единичный набор смещенных в радиальном направлении наружу выступов 50 цангового пальца по краям элемента 30 посадочного седла, каждый с длиной (шириной) "а". Выступы 50а приспособлены для зацепления с сочленением с кольцевой выемкой 16' равной или большей соответствующей ширины самого нижнего посадочного переводника 14а.
На элементе 30' посадочного седла, показанном на фиг. 3-4, который приспособлен для зацепления с кольцевой выемкой 16'' в посадочном переводнике 14b, расположенном в обсадной трубе скважины сверху посадочного переводника 14а, имеются выступы 50b цангового пальца длины (ширины) "b" для зацепления кольцевой выемки 16'' в предпоследнем посадочном переводнике 14b, причем кольцевая выемка 16'' имеет меньшую длину (ширину), чем кольцевая выемка 16' в самом нижнем посадочном переводнике 14а, так что первый элемент 30 посадочного седла будет вступать в зацепление только с самой нижней кольцевой выемкой 16' в самом нижнем посадочном переводнике 14а. Последующие верхние элементы 30 посадочного седла, доставляемые вниз в обсадную трубу 12, аналогично снабжены выступами 50, но каждый из них имеет постепенно уменьшающуюся длину (ширину).
Фиг. 5-6 показывают альтернативную конфигурацию элемента 30'' посадочного седла для применения в настоящем изобретении. В данном случае элемент 30'' посадочного седла снабжен парой групп гибких, смещенных в радиальном направлении наружу выступов 50с, 50d цангового пальца по его краям, которые могут быть различной длины (ширины) "с", "d", и/или разделяющее их расстояние "s" может изменяться в зависимости от конкретного посадочного переводника 14 в обсадной трубе 12, который желательно задействовать. Такие выступы 50с, 50d приспособлены только для зацепления с имеющими аналогичные размеры и аналогично разнесенными кольцевыми выемками 16' в самом нижнем посадочном переводнике 14а. Дополнительные элементы 30 посадочного седла, на которых имеются выступы 50 различных длин и разделяющих их расстояний "s", при опускании в обсадную трубу 12, входят в зацепление с аналогичными кольцевыми выемками 16'' с уникальным размером в уникальных верхних посадочных переводниках 14, так что элементы 30 посадочного седла могут постепенно входить в зацепление со последующими посадочными переводниками 14, последовательно выше расположенными в обсадной трубе 12, причем каждый элемент 30 посадочного седла обеспечивает посадочную поверхность 34 для элемента пробки 40, чтобы обеспечить возможность проведения разрыва пласта сверху элемента пробки 40.
Каждый из смещенных в радиальном направлении наружу выступов 50, 50а, 50b, 50с, 50d цангового пальца на всех элементах 30, 30', 30'' и 30''' посадочного седла может иметь фаску 70 на их верхней (устьевой) боковой кромке. Альтернативно или в дополнение, каждая кольцевая выемка 16', 16'' и т.д. также может иметь аналогичную фаску 72 на ее устьевой боковой кромке.
Цель фасок 70 и/или 72 на устьевых боковых кромках выступов 50, 50а, 50b, 50с, 50d и/или кольцевых выемках 16, 16', соответственно, заключается в том, что при приложении в верхнем направлении (т.е. в направлении устья скважины) силы к самому нижнему концу элемента 30, 30', 30'', 30''' посадочного седла (с помощью извлекающего устройства 90, описанного ниже), устьевый боковой край выступов 50, 50а, 50b, 50с, 50d цангового пальца на нем "поднимается" по устьевой (скошенной) боковой кромке 72 соответствующей кольцевой выемки (выемок) 16, 16', находящейся в зацеплении с соответственным выступом 50, 50а, 50b, 50с, 50d цангового пальца, тем самым приводя к тому, что выступы 50, 50а, 50b, 50с, 50d цангового пальца сжимаются в радиальном направлении внутрь и, таким образом, освобождаются от соединяющего зацепления с соответствующими кольцевыми выемками 16, 16' и 16'', что делает возможным, чтобы соответствующий элемент посадочного седла 30, 30', 30'', 30''' был вынут из соответствующего посадочного переводника 14а, 14b и далее вынут из обсадной трубы 12.
Каждый из выступов 50, 50а, 50b, 50с, 50d цангового пальца на его скважинной боковой кромке предпочтительно имеет выступ 53, который, когда указанные выступы входят в зацепление с соответствующей кольцевой выемкой 16', 16'', предотвращает дальнейшее движение в скважину элемента 30 посадочного седла внутри обсадной трубы 12.
Элемент 30 посадочного седла, в его самой верхней части, около его внутреннего периферийного устья 34, имеет внутреннюю фаску 100. Внутренняя фаска 100 на элементе 30 посадочного седла обеспечивает сжатие в радиальном направлении расширяющихся в радиальном направлении наружу захватов 92 на извлекающем устройстве 90 (см. фиг. 12-14 и как более подробно описано ниже) и, тем самым, обеспечивает проход извлекающего устройства 90 через элемент 30 посадочного седла.
Самая нижняя часть элемента 30 посадочного седла снабжена выступом 39, который позволяет указанным расширяющимся в радиальном направлении наружу захватам 92, после прохождения вниз по стволу скважины через элемент 30 посадочного седла, и после того как им затем была дана возможность разойтись в радиальном направлении наружу, упереться в выступ 39, чтобы позволить извлекающему устройству 90, при вытягивании вверх по стволу скважины, также дополнительно вытянуть элемент 30 посадочного седла вверх по стволу скважины, как показано последовательно на фиг. 12-14.
Такой выступ 30 может быть скошен, как показано наиболее четко, например, на фиг. 2, 4 и 6.
В предпочтительном варианте осуществления взрывчатый заряд(ы) 142 обеспечивается на транспортировочном устройстве 20 и предпочтительно на скважинной стороне транспортировочной головки 22, как показано на фиг. 8, 9. Такой взрывчатый заряд 142 обеспечивает реализацию дополнительного преимущества системы/способа по настоящему изобретению 10, а именно, обеспечивает точную перфорацию обсадной трубы 12 на участке и на глубине, вблизи и непосредственно над находящимся в зацеплении элементом 30 посадочного седла, тем самым избегая необходимости в дополнительных или других наводящих устройствах для размещения взрывного заряда 140 вдоль обсадной трубы 12 и, кроме того, предотвращает неточность в глубине местоположения перфорирующего заряда 140 вдоль обсадной трубы 12.
В таком предпочтительном варианте осуществления, после того, как элемент 30 посадочного седла был опущен и, соответственно, вошел в зацепление с кольцевой выемкой 16 в конкретном посадочном переводнике 14, направленная вверх сила, приложенная к транспортировочной головке 22 посредством талевого каната или гибкой трубы, с которым (которой) соединена транспортировочная головка 22, вызывает срезание срезных штифтов 26 и, таким образом, приводит к разъединению транспортировочной головки 22 и элемента посадочного седла 30. После этого соединительная головка 22 и взрывной заряд 140 на ней могут быть вместе немного приподняты вверх в обсадной трубе 12 на необходимое расстояние над элементом 30 посадочного седла и соответствующим посадочным переводником 14, и взрывной заряд(ы) 140 на ней может быть детонировал, чтобы создать перфорационные отверстия 142 в обсадной трубе 12 в таком требуемом месте(ах) вдоль обсадной трубы 12 скважины.
Затем транспортировочное устройство 20 и детонированные взрывные заряды 140 могут быть подняты изнутри обсадной трубы 12 скважины.
Элемент пробки 40 затем может быть опущен в обсадную колонну 12, причем данный элемент пробки 40 (обычно шаровой элемент) затем упирается в уплотнительную поверхность 34 на элементе 30 посадочного седла, чтобы, тем самым, изолировать зоны обсадной трубы 12 ниже посаженного элемента 30 посадочного седла. Если желательно, пакерный элемент (не показан) может быть опущен в скважину и активирован сверху на определенном расстоянии от шарового элемента 40, чтобы изолировать обсадную колонну 12 над пакером. Однако, такой пакерный элемент не является необходимым, как поясняется ниже. Затем можно закачать находящуюся под давлением текучу среду для разрыва пласта в обсадную колонну 12 в области между пакерным элементом (не показан) и шаровом элементом 40; чтобы, таким образом, подвергнуть разрыву продуктивный пласт в таком желаемом месте.
Фиг. 15 чертежей показывает вариант 10' существления настоящего изобретения, где элемент 30 посадочного седла доставляют в скважину, чтобы осуществить зацепление конкретного посадочного переводника 14 с помощью транспортировочного устройства 20, который содержит элемент трубопровода, как показано, например, гибкую насосно-компрессорную трубу. Вариант 10' осуществления может быть использован в обсадных трубах в наклонных скважинах, причем гибкая насосно-компрессорная труба может толкать транспортировочное устройство 20 и транспортирочную головку 22 к нужному участку обсадной трубы 12 и нужному посадочному переводнику 14.
Фиг. 16 чертежей показывает вариант 10'' осуществления настоящего изобретения, где элемент 30 посадочного седла доставляют в скважину, чтобы осуществить зацепление конкретного посадочного переводника 14 с помощью транспортировочного устройства 20, на котором имеется транспортирочная головка 22, причем транспортировочное устройство 20 просто закреплено резьбовым соединением и свешивается с талевого каната. Вариант 10'' осуществления настоящего изобретения может быть использован в вертикальных скважинах, где масса транспортировочной головки 22 и присоединенного элемента 30 посадочного седла позволяет опустить их непосредственно вертикально внутрь обсадной трубы 12 скважины.
Реализация предпочтительного варианта осуществления изобретения
В целях достижения определенных желаемых преимуществ настоящего изобретения, реализация предпочтительного варианта осуществления и способа селективного и последовательного перфорирования и разрыва определенной зоны пласта, начиная от наиболее дистального конца обсадной трубы 12, в желаемой зоне, подлежащей разрыву, описана ниже.
Прежде всего, множество посадочных переводников 14, разнесенных вдоль обсадной трубы 12 скважины, расположено в скважине, пробуренной внутри углеводородного пласта.
В каждом из посадочных переводников 14 имеется одна или более кольцевых выемок 16, ширина которых постепенно уменьшается в направлении вверх по стволу скважины от наиболее дистального конца скважины. Самый нижний посадочный переводник 14 в зоне, подлежащей разрыву, имеет кольцевую выемку 16 наибольшей ширины. В качестве альтернативы, каждый посадочный переводник 14 может иметь множество кольцевых выемок 16, имеющих уникальную, но изменяющуюся ширину и/или расстояние между ними, чтобы обеспечить, чтобы только один элемент 30 посадочного седла, имеющий аналогично сконфигурированные выступы 50 цангового пальца, однозначно вступал в зацепление с ними.
Первый (начальный) элемент 30 посадочного седла прикреплен к скважинному концу транспортирующего устройства 20 с помощью разъемного средства, такого как срезные штифты 26. На элементе 30 посадочного седла имеются смещенные в радиальном направлении наружу выступы 50, сконфигурированные с возможностью вступать в зацепление только с уникальной кольцевой выемкой (выемками) 16 внутри самого нижнего посадочного переводника 14 обсадной трубы 12 в зоне, подлежащей разрыву.
После этого транспортировочное устройство 20 и разъемно соединенный первый элемент 30 посадочного седла вместе опускают в скважину в обсадной трубе 12, пока указанные выступы 50 цангового пальца на отбойном элементе 30 не вступят в зацепление с кольцевой выемкой (выемками) 16 в самом нижнем посадочном переводнике 14а в зоне такой обсадной трубы 12 скважины, подлежащей разрыву.
После этого к транспортировочному устройству 20 прикладывается направленная вверх (к устью скважины) сила с помощью талевого каната или гибкой трубы, с которым (которой) соединено транспортировочное устройство 20, тем самым срезая срезные штифты 26 и отсоединяя элемент 30 посадочного седла от транспортировочного устройства 20.
Транспортировочное устройство 20 затем слегка приподнимают внутри обсадной трубы 12 в положение непосредственно над элементом 30 посадочного седла, и взрывной заряд 140 на нижней части соединительной головки 22 детонируется, создавая тем самым перфорационные отверстия 142 в обсадной трубе 12 непосредственно над самым нижним посадочным переводником 14.
Транспортировочное устройство затем вынимают из обсадной трубы 12 скважины, и элемент пробки 40 попадает с потоком в обсадную колонну 12. Элемент пробки 40 затем садится на уплотнительную поверхность 34 на элементе 30 посадочного седла, тем самым дополнительно изолируя нижние части скважины и заставляя указанный элемент пробки 40 и при этом упираясь в самую верхнюю часть указанного элемента 30 посадочного седла, чтобы предотвратить прохождение текучей среды под давлением ниже элемента 30 посадочного седла.
Затем пакерный элемент на гибкой трубе может быть введен в скважину и активирован над перфорациями 142, чтобы таким образом изолировать участки обсадной трубы 12 над пакером, и текучая среда под давлением нагнетается в гибкую трубу для проведения разрыва обсадной трубы 12 в области, промежуточной между пакером и заглушечным элементом 40. Однако, использование пакерного элемента (не показан) не является необходимым, чтобы изолировать секции обсадной трубы 12 выше элемента 30 посадочного седла, поскольку обсадная труба 12 не имеет других перфораций выше созданных в ней перфораций 142, и тогда не будет происходить попадание текучей среды под давлением в другие области, расположенные выше обсадной трубы 12.
Затем элемент пробки 40 удаляют из обсадной трубы 12. Это делается с помощью элемента пробки 40, предпочтительно являющегося растворяющимся шаром, который затем растворяется после контакта с текучей средой под давлением, причем такая текучая среда, как правило, является кислой, или кислая текучая среда затем может быть закачена в скважину для растворения элемента пробки 40. Альтернативно, элемент пробки 40 может быть просто спущен на талевом кабеле и после завершения операции разрыва пласта может быть затем выведен на поверхность.
Вышеуказанные стадии повторяются, в каждом случае со вторым и дополнительным элементами 30 посадочного седла. В каждом случае на элементе 30 посадочного седла имеются выступы 50 цангового пальца меньшей ширины или разнесенные друг от друга на разных расстояниях, что позволяет осуществить соответствующее последовательное зацепление все выше расположенных в направлении к устью скважины кольцевых выемок 16 в каждом из множества посадочных переводников 14 до тех пор, пока указанный углеводородсодержащий пласт не будет полностью подвергнут разрыву или обработке.
В решающий момент операции по разрыву пласта, извлекающее устройство 90, на котором имеются активируемые давлением (прижимные), выступающие в радиальном направлении захваты 92, опускают в скважину ниже самого нижнего из элементов 30 посадочного седла, находящихся в зацеплении внутри обсадной трубы 12 с соответствующими посадочными переводниками 14, как показано последовательно на фиг. 12 и 13.
Извлекающие устройства 90, имеющие прижимные выступающие в радиальном направлении захваты 92, хорошо известны специалистам в данной области техники и легко доступны на коммерческой основе. Соответственно, извлекающее устройство 90, особенно подходящий вариант для данных целей, показанный на фиг. 12-14, далее не описывается в настоящем изобретении.
При активировании выступающих в радиальном направлении наружу захватов 92 на извлекающем устройстве 90 такие захваты 92 вступают в зацепление с выступом 39 на самой нижней части самого нижнего элемента 30 посадочного седла, как показано на фиг. 14. Направленная вверх сила, действующая на извлекающее устройство 90 и самый нижний элемент 30 посадочного седла, вызывает "езду вверх" ("riding up") скошенного устьевого края 70 выступов 50 по скошенной устьевой кромке 72 кольцевой выемки 16', тем самым вызывая разъединение зацепления выступов 50 с кольцевой выемкой 16' и позволяя поднять вверх извлекающее устройство 90 и самый нижний элемент 30 посадочного седла, как показано на фиг. 14.
Дополнительная направленная вверх сила, приложенная к извлекающему устройству 90, вызывает аналогичное разъединение последующих выше расположенных элементов 30 посадочных седел с соответствующими посадочными переводниками 14, таким образом, дополнительно и предпочтительно позволяя, чтобы такой дополнительный устьевый элемент 30 посадочного седла был выведен из обсадной трубы 12 в то же самое время и с помощью только одного извлекающего устройства 90.
Предпочтительно, из обсадной трубы 12 таким образом удаляют все активирующие и изолирующие устройства, тем самым сохраняя ее максимальный диаметр и уменьшая в максимально возможной степени любые ограничения потока в обсадной трубе 12 в скважине. Таким образом, такое устранение ограничений потока уменьшает любые перепады давления вдоль такой обсадной трубы 12 скважины и, таким образом, максимизирует количество углеводородов для данной мощности накачки, которые затем могут закачиваться на поверхность.
Таким образом, углеводороды, входящие в созданные перфорационные отверстия 142 в обсадной трубе 12, затем могут протекать в обсадной трубе 12 максимального диаметра, тем самым максимизируя в наибольшей степени поток углеводородов через обсадную трубу 12 при доставке таких углеводородов на поверхность.
Вышеизложенное описание некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения обеспечивается, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники изготовить или применить настоящее изобретение.
Для полного определения настоящего изобретения и его предполагаемого объема необходимо сделать ссылку на сущность изобретения и прилагаемую формулу изобретения, вместе взятые и рассмотренные с подробным описанием и чертежами, приведенными в настоящем описании, в целях их целенаправленной интерпретации.