ИЗВЛЕКАЮЩАЯ СИСТЕМА
EXTRACTION SYSTEM

Настоящее изобретение относится к извлекающей системе для извлечения компонента скважины, такого как пробка, из скважинной трубчатой металлической конструкции. Кроме того, настоящее изобретение относится к скважинной системе и к способу извлечения компонента скважины в скважине.
При подъеме пробки, такой как коронная пробка, в вершине нефтяной скважины, внутрь скважины погружают инструмент для внутрискважинных работ и закрепляют его в сужении, расположенном на известном расстоянии от подлежащей извлечению пробки. Затем инструмент для внутрискважинных работ смещает в осевом направлении подъемный инструмент GS или похожий соединительный инструмент, зацепляющийся в  внутри пробки, после чего пробку вытягивают путем отведения соединительного инструмента в направлении вверх. Однако, если пробка застревает, инструмент для внутрискважинных работ также застревает между пробкой и сужением, при этом традиционный последний способ отсоединения инструмента путем ударного действия по верхнему концу инструмента не работает из-за того, что инструмент не может перемещаться вниз из-за сужения.
Задачей настоящего изобретения является полное или частичное устранение упомянутых недостатков и проблем уровня техники. В частности, задачей является создание улучшенной извлекающей системы, которая может быть отсоединена, даже если инструмент для внутрискважинных работ застрял внутри пробки.
Указанные выше задачи, вместе с многочисленными другими задачами, преимуществами и признаками, которые станут очевидны из приведенного ниже описания, решаются с помощью настоящего изобретения, раскрывающего извлекающую систему для извлечения компонента скважины, такого как пробка, из скважинной трубчатой металлической конструкции, имеющей сужение и вершину, причем указанная извлекающая система содержит:
- инструментальную колонну, имеющую продольную протяженность и содержащую:
- соединительный инструмент, выполненный с возможностью соединения с компонентом скважины,
- силовой генератор, имеющий первую часть и вторую часть, выполненную с возможностью соединения с соединительным инструментом и перемещения относительно первой части для создания осевой силы в продольной протяженности, и
- анкерную секцию, имеющую по меньшей мере один выдвигаемый элемент для анкерного крепления инструментальной колонны,
при этом извлекающая система дополнительно содержит защитный блок, окружающий инструментальную колонну и имеющий по меньшей мере одну стенку и по меньшей мере одну упорную поверхность, выполненную с возможностью упора в сужение, причем указанный по меньшей мере один выдвигаемый элемент упирается в стенку защитного блока для анкерного крепления инструментальной колонны в защитном блоке.
Инструментальная колонна может быть соединена с вершиной посредством кабеля.
Кроме того, защитный блок может окружать инструментальную колонну.
Кроме того, защитный блок может перекрывать инструментальную колонну, если смотреть в поперечном сечении вдоль продольного направления инструментальной колонны.
Кроме того,  защитный блок может выдвигаться спереди соединительного инструмента и выступать за пределы инструментальной колонны.
Кроме того, внешний диаметр части защитного блока, выдвигаемой за инструментальную колонны, может быть больше внешнего диаметра инструментальной колонны.
Кроме того, защитный блок может перекрывать выдвигаемый элемент, выдвигаться спереди соединительного инструмента и выступать за инструментальную колонну.
Кроме того,  упорная поверхность может выступать за пределы инструментальной колонны.
Кроме того,  защитный блок может иметь внутренний диаметр, который больше внешнего диаметра инструментальной колонны.
Кроме того, защитный блок может быть трубчатым кожухом.
Кроме того, внутренний диаметр защитного блока может превышать внешний диаметр инструмента менее чем на 30%, предпочтительно превышает внешний диаметр инструмента менее чем на 20%, предпочтительнее превышает внешний диаметр инструмента менее чем на 10%.
Кроме того,  защитный блок может иметь первую часть блока и вторую часть блока, при этом первая часть блока может иметь упорную поверхность, причем первая часть блока может иметь внутренний диаметр, который больше внутреннего диаметра второй части, при этом указанный по меньшей мере один выдвигаемый элемент упирается в стенку второй части защитного блока.
Таким образом, выдвигаемая часть не должна выступать радиально до такой степени, как если бы выдвигаемый элемент должен был упираться в стенку первой части блока.
Кроме того, защитный блок может иметь первую часть блока и вторую часть блока, при этом первая часть блока может иметь упорную поверхность, и первая часть блока может иметь внешний диаметр, который больше внешнего диаметра второй части, при этом указанный по меньшей мере один выдвигаемый элемент упирается в стенку второй части защитного блока.
Кроме того, защитный блок может быть изготовлен из металла.
Кроме того, соединительный инструмент может быть выполнен с возможностью выдвигаться за пределы упорной поверхности вдоль продольной протяженности.
Кроме того, защитный блок может иметь множество рычагов, причем каждый рычаг имеет концевую поверхность, обращенную от вершины и образующую упорную поверхность.
Кроме того, анкерная секция может иметь по меньшей мере два выдвигаемых элемента, расположенных в одной плоскости поперечного сечения перпендикулярно продольной протяженности.
Кроме того, инструментальная колонна может иметь первую концевую поверхность, обращенную к вершине, и на которую может быть приложена сила для небольшого перемещения инструментальной колонны относительно защитного блока для отсоединения соединительного инструмента от компонента скважины, чтобы обеспечить возможность подъема инструментальной колонны из скважины без извлечения компонента скважины.
Кроме того, инструментальная колонна может дополнительно содержать чистящий инструмент, выполненный с возможностью выпуска или всасывания текучей среды для очистки профиля в компоненте скважины.
Данный чистящий инструмент может быть расположен между соединительным инструментом и силовым генератором.
Указанный силовой генератор может приводиться в действие гидравлическим способом с помощью насоса, приводимого в действие двигателем, питаемым кабелем.
Настоящее изобретение также относится к скважинной системе, содержащей:
- скважинную трубчатую металлическую конструкцию в стволе скважины, причем скважинная трубчатая металлическая конструкция содержит сужение и пробку, и
- извлекающую систему по любому из предыдущих пунктов.
Настоящее изобретение также относится к способу извлечения компонента скважины, включающему:
- размещение инструментальной колонны извлекающей системы согласно настоящему изобретению внутри защитного блока,
- анкерное крепление инструментальной колонны внутри защитного блока путем выдвигания выдвигаемого элемента,
- введение извлекающей системы внутрь скважинной трубчатой металлической конструкции до прижатия упорной поверхности к сужению,
- перемещение второй части силового генератора относительно первой части, пока соединительный инструмент не войдет в зацепление с компонентом скважины, и
- подъем компонента скважины путем отведения второй части силового генератора для извлечения компонента скважины.
Указанный способ извлечения компонента скважины согласно настоящему изобретению может включать в себя обнаружение отказа при извлечении компонента скважины и отсоединение соединительного инструмента путем приложения ударного воздействия на торцевую поверхность инструментальной колонны.
Изобретение и его многочисленные преимущества описываются более подробно ниже со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых в иллюстративных целях показаны некоторые неограничивающие варианты осуществления, и на которых:
на фиг. 1 показан вид в частичном разрезе извлекающей системы, имеющей инструментальную колонну, расположенную внутри защитного блока в виде кожуха для извлечения пробки,
на фиг. 2А-С показаны различные варианты осуществления защитного блока,
на фиг.3 показан вид в частичном разрезе другой извлекающей системы, имеющей инструментальную колонну, расположенную внутри защитного блока в виде кожуха для извлечения пробки, и
на фиг. 3А показан вид в частичном разрезе части извлекающей системы с фиг. 3.
Все чертежи являются крайне схематичными и не обязательно выполнены с соблюдением масштаба, при этом на них показаны только те части, которые необходимы для понимания изобретения, другие части опущены или просто предполагаются.
На фиг. 1 показана извлекающая система 100 для извлечения компонента 30 скважины, такого как пробка, из скважинной трубчатой металлической конструкции 31, имеющей сужение 32 и вершину 33 (показаны на фиг. 3). Сужение 31 расположено на предварительно заданном расстоянии от компонента 30 скважины. Извлекающая система содержит инструментальную колонну 1, имеющую продольную протяженность 10 и содержащую соединительный инструмент 2, выполненный с возможностью соединения с компонентом скважины. Инструментальная колонна 1 содержит силовой генератор 3 для создания осевой силы в продольной протяженности скважинной трубчатой металлической конструкции. Силовой генератор 3 имеет первую часть 4 и вторую часть 5, при этом вторая часть 5 закреплена на соединительном инструменте и может перемещаться относительно первой части при создании осевой силы в продольной протяженности, например, для, например, подъема пробки и ее извлечения из скважинной трубчатой металлической конструкции. Инструментальная колонна 1 дополнительно содержит анкерную секцию 6, имеющую несколько выдвигаемых элементов 7 для анкерного крепления инструментальной колонны, тогда как силовой генератор вытягивает пробку путем отведения второй части 5 по направлению к неподвижной первой части 4. Таким образом, при соединении с пробкой вторая часть силового генератора 3 перемещается от первой части, и при соединении с компонентом, т.е. с пробкой, вторая часть перемещается в противоположном направлении к первой части и вытягивает пробку. Извлекающая система дополнительно содержит защитный блок 8, окружающий инструментальную колонну и имеющий стенку 9 и одну упорную поверхность 11, упирающуюся в сужение 32. Выдвигаемые элементы упираются в стенку защитного блока для анкерного крепления инструментальной колонны 1 внутри защитного блока 8. Защитный блок 8 представляет собой трубчатую трубу, такую как трубчатый кожух, в которой инструментальная колонна размещается и анкерно закрепляется так, что инструментальная колонна не закрепляется анкерно непосредственно внутри скважинной трубчатой металлической конструкции 31. Упорная поверхность 11 защитного блока 8 упирается в сужение, такое как непроходное приспособление, при этом когда вторая часть 5 силового генератора 3 перемещается от первой части, соединительный инструмент входит в зацепление с профилем 20 в пробке 30, причем когда вторая часть снова отводится, пробка выходит из зацепления со скважинной металлической трубчатой конструкцией 31. Соединительным инструментом может быть соединительный инструмент любого типа, такой как инструмент GS, посадочный инструмент, ловильный инструмент или овершот, который может входить в зацепление с компонентом в скважине.
За счет использования защитного блока 8 соединительный инструмент 2 может быть отсоединен от пробки даже в том случае, если пробка застряла в скважинной трубчатой металлической конструкции и, таким образом, инструментальная колонна застряла. Отсоединение соединительного инструмента возможно простым ударным действием по концевой поверхности 18 инструментальной колонны, при этом путем этого движения с ударным действием инструментальная колонна слегка забивается внутрь и относительно защитного блока, неподвижного во время операции ударного действия. Если извлекающая система не имела защитного блока и была анкерно прикреплена непосредственно к сужению/скважинной трубчатой металлической конструкции, инструментальная колонна не может перемещаться относительно сужения и может затем застрять, как в решениях уровня техники. Таким образом, в настоящем решении инструментальная колонна может слегка перемещаться/скользить относительно сужения по направлению к пробке, когда прикладывается очень большая сила, например, путем ударного действия на концевую поверхность 18 инструментальной колонны, когда выдвигаемые элементы анкерной секции скользят вдоль внутренней поверхности защитного блока 8, и, таким образом, инструментальная колонна может перемещаться относительно сужения. Таким образом, соединительный инструмент 2 отсоединяется от компонента, т.е. от пробки, поскольку за счет перемещения вниз по направлению к пробке и внутрь нее срезной штифт или аналогичное устройство в пробке разрушается, и соединительный инструмент отсоединяется от пробки.
Инструментальная колонна соединена с вершиной через кабель 12, который может быть тросом для работ в скважине, электрокабелем или обычным кабелем. Инструментальная колонна, таким образом, представляет собой инструментальную колонну с кабелем, однако она также может быть соединена с устьем другими средствами.
S
T
Защитный блок 8 имеет внутренний диаметр ID, который больше внешнего диаметра OD инструментальной колонны 1. Внутренний диаметр защитного блока может превышать внешний диаметр инструмента менее чем на 30%, предпочтительно превышает внешний диаметр инструмента менее чем на 20%, предпочтительнее превышает внешний диаметр инструмента менее чем на 10%. Таким образом, выдвигаемые элементы анкерной секции 6 выдвигаются в минимальной степени.
S1
S2
S1
S2
На фиг. 3 защитный блок 8 имеет первую часть 14 блока и вторую часть 15 блока, при этом первая часть блока имеет упорную поверхность, и первая часть блока имеет внутренний диаметр ID, который больше внутреннего диаметра ID второй части, причем выдвигаемый элемент анкерной секции 6 упирается в стенку второй части защитного блока. Выдвигаемые элементы 7 не должны выдвигаться полностью для упора во внутреннюю поверхность первой части блока, а лишь в меньшую вторую часть блока. Таким образом, как показано на фиг. 1, первая часть 14 блока имеет упорную поверхность 11 и внешний диаметр OD, который больше внешнего диаметра OD второй части.
Кроме того, при наличии защитного блока 8 инструментальная колонна 1 может быть установлена внутрь скважинных трубчатых металлических конструкций, имеющих различные внутренние диаметры, просто путем изменения защитного блока 8. Таким образом, одна и та же инструментальная колонна может быть использована для подъема пробки в скважинной металлической трубчатой конструкции большего диаметра просто путем замены защитного блока 8 на защитный блок, имеющий больший внешний диаметр в первой части 14 блока. Таким образом, одна и та же инструментальная колонна может подходить как большим, так и малым скважинным трубчатым металлическим конструкциям просто путем замены защитного блока, имеющего меньшую или большую первую часть 14 блока. Внутренний и внешний диаметр второй части защитных блоков могут быть более или менее одинаковыми.
Защитный блок обеспечивает неподвижную опору для инструментальной колонны и может быть легко изменен для изменения диаметра.
На фиг. 3 инструментальная колонна 1 содержит соединительный блок 34 для крепления инструментальной колонны внутри защитного блока 8, когда их спускают. Соединительный блок закрепляет защитный блок на инструментальной колонне 1 в осевом направлении и только в направлении вверх, таким образом, при опускании кабеля защитный блок 8 поднимается из скважины вместе с инструментальной колонной. Это связано с тем, что в случае, когда инструментальная колонна не может вытягивать, например, пробку, инструментальная колонна может быть отсоединена путем приложения мощного удара к концу инструментальной колонны, ближайшему к поверхности, и, таким образом, можно переместить инструментальную колонну слегка вниз для разрушения срезного штифта или т.п. для отсоединения инструментальной колонны от пробки. Соединительный блок 34 может представлять собой разжимаемую или фиксированную часть, такую как непроходное приспособление, установленное в виде части инструментальной колонны. На фиг. 3А соединительный блок закреплен на защитном блоке 8 благодаря тому, что защитный блок имеет меньший внутренний диаметр, создающий фланец, в который упирается соединительный блок 34, и, таким образом, защитный блок 8 висит на соединительном блоке, когда инструментальная колонна опускается в скважину или поднимается из нее. Выдвигаемые элементы анкерной секции выдвигаются для упора и вхождения в зацепление с внутренней поверхностью защитного блока, когда инструментальная колонна находится в скважине, предпочтительно непосредственно перед или сразу после того, как защитный блок 8 упирается в сужение 32. Затем может быть запущена операция извлечения.
Как показано на фиг. 1, в другом варианте осуществления выдвигаемые элементы анкерной секции выдвигаются для упора и вхождения в зацепление с внутренней поверхностью защитного блока 8 перед опусканием инструментальной колонны для извлечения пробки, так что инструментальная колонна и защитный блок жестко соединены, когда инструментальная колонна и защитный блок опускаются, без использования другого соединения. Как только защитный блок 8 упирается в сужение 32, может быть запущена операция извлечения.
Когда упорная поверхность 11 защитного блока 8 упирается в сужение, соединительный инструмент 2 выдвигается за пределы упорной поверхности 11 вдоль продольной протяженности 10 инструментальной колонны, пока соединительный инструмент не будет соединен с пробкой или аналогичным компонентом 30 скважины. Когда вторая часть 5 и, таким образом, соединительный инструмент 2 и пробка отводятся, так что пробка больше не находится в зацеплении со скважинной трубчатой металлической конструкцией, пробка не обязательно отводится внутрь первой части 14 блока, а также может быть размещена снаружи защитного блока 8, когда инструментальная колонна и защитный блок отводятся из скважинной трубчатой металлической конструкции 31.
На фиг. 1 каждая анкерная секция имеет четыре выдвигаемых элемента 7, расположенных в одной и той же плоскости поперечного сечения вдоль продольной протяженности и перпендикулярно радиально наружу, так что два выдвигаемых элемента выдвигаются радиально наружу в направлении, противоположном двум другим выдвигаемым элементам. На фиг. 3 анкерная секция имеет восемь выдвигаемых элементов 7, так что четыре выдвигаемых элемента 7 расположены в первой плоскости, и четыре других выдвигаемых элемента 7 находятся во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости. Выдвигаемые элементы 7 могут быть поршнями, движущимися в цилиндре в корпусе инструмента анкерной секции, и могут выдвигаться радиально наружу под давлением текучей среды из насоса 23 (см. фиг. 3).
S
На фиг. 2А защитный блок 8 представляет собой трубчатый кожух, имеющий одинаковый внутренний и внешний диаметр вдоль кожуха. На фиг. 2В защитный блок 8 также выполнен трубчатым и разделен на множество рычагов 17, причем каждый рычаг имеет концевую поверхность 21, обращенную от вершины и образующую упорную поверхность. Внутренний диаметр первой части 14 блока больше внутреннего диаметра второй части 15 блока, при этом внешний диаметр первой части 14 блока больше внешнего диаметра второй части 15 блока. На фиг. 2C защитный блок 8 представляет собой трубчатый элемент, имеющий форму квадратного поперечного сечения, имеющую вписанную окружность, представляющую внутренний диаметр, и таким образом внутренний диаметр ID первой части 14 блока больше внутреннего диаметра второй части 15 блока.
Инструментальная колонна 1 может дополнительно содержать чистящий инструмент 19, выполненный с возможностью выпуска или всасывания текучей среды для очистки профиля 20 в компоненте скважины, как показано на фиг. 3. Чистящий инструмент расположен между соединительным инструментом, также называемым подъемным инструментом GS, при этом силовой генератор 3 выпускает или всасывает текучую среду через канал 22 для текучей среды в соединительном инструменте. Силовой генератор приводится в действие гидравлическим способом посредством насоса 23, приводимого в действие электрическим двигателем 24, питаемым с помощью кабеля 12 через электрическую секцию 25. Насос подает текучую среду под давлением в анкерную секцию 6 и силовой генератор 3. Чистящий инструмент 19 приводится в действие с помощью электрической энергии через анкерную секцию 6 и силовой генератор 3. Чистящий инструмент может иметь двигатель и насос для всасывания или выпуска текучей среды. В другом аспекте изобретения чистящий инструмент приводится в действие непосредственно насосом 23, подающим текучую среду под давлением в анкерную секцию 6 и силовой генератор 3. Чистящий инструмент 19 также может выпускать или всасывать текучую среду через отверстия в корпусе чистящего инструмента вместо канала для текучей среды в соединительном инструменте.
Защитный блок выполнен из металла или аналогичного материала, обладающего прочностью, чтобы выдерживать силу, создаваемую силовым генератором для подъема пробки без раздутия пробки. Силовой генератор представляет собой генератор осевой силы, при этом защитный блок должен обладать достаточной прочностью в осевом направлении вдоль продольной протяженности, чтобы выдерживать большую силу сжатия.
Настоящее изобретение также относится к скважинной системе, содержащей упомянутую выше извлекающую систему и скважинную трубчатую металлическую конструкцию 31 в стволе скважины, причем скважинная трубчатая металлическая конструкция содержит сужение 32 и пробку 30. Инструментальная колонна извлекающей системы расположена внутри защитного блока, причем инструментальная колонна закреплена внутри защитного блока путем выдвигания выдвигаемого элемента до введения извлекающей системы внутрь скважинной трубчатой металлической конструкции до прижатия упорной поверхности к сужению. Затем вторая часть силового генератора перемещается относительно первой части, пока соединительный инструмент не войдет в зацепление с компонентом скважины, затем компонент скважины вытягивается путем отвода второй части силового генератора для извлечения компонента скважины. Система может дополнительно содержать блок обнаружения для обнаружения отказа при извлечении компонента скважины, таким образом, соединительный инструмент может быть отсоединен путем приложения ударного воздействия на концевую поверхность инструментальной колонны.
Силовой генератор может быть ударным инструментом, представляющим собой инструмент, создающий осевую силу. Данный ударный инструмент содержит электрический двигатель 24 для приведения в действие насоса 23. Насос закачивает текучую среду в корпус поршня в силовом генераторе для перемещения действующего в нем поршня. Поршень расположен на ударном вале 26 (см. фиг. 3). Насос может закачивать текучую среду в корпус поршня на одной стороне и одновременно откачивать текучую среду на другой стороне поршня для перемещения либо ударного вала, либо корпуса ударного инструмента.
Под текучей средой или скважинной текучей средой подразумевается текучая среда любого типа, которая может находиться в нефтяных или газовых скважинах внизу скважины, такая как природный газ, нефть, буровой раствор на нефтяной основе, сырая нефть, вода и т.д. Под газом подразумевается газ любого типа, находящийся в скважине, в оборудованной скважине или в необсаженном стволе скважины, при этом под нефтью понимается состав нефти любого типа, такой как сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и т. д. Таким образом, все текучие среды из газа, нефти или воды могут содержать элементы или вещества, отличные соответственно от газа, нефти и/или воды.
Под обсадной колонной или трубчатой конструкцией скважины подразумеваются трубопровод, насосно-компрессорные трубы, трубы, хвостовик, колонна и т.п. любого типа, используемые в скважине для добычи нефти или природного газа.
В случае если инструмент не может быть погружен полностью внутрь обсадной колонны, для проталкивания инструмента по всему пути в положение в скважине может быть использован приводной блок, такой как скважинный трактор. Данный скважинный трактор также может быть использован в качестве анкерной секции. Скважинный трактор может иметь выдвигаемые рычаги, имеющие колеса, причем колеса контактируют с внутренней поверхностью обсадной колонны для продвижения вперед трактора и инструмента в обсадной колонне. Скважинный трактор представляет собой приводной инструмент любого типа, способный толкать или тянуть инструменты в скважине, такой как Well Tractor.
Изобретение описано выше в его предпочтительных вариантах осуществления изобретения, однако специалисту в области техники очевидно, что могут быть выполнены многочисленные модификации без выхода при этом за рамки объема правовой охраны изобретения, определенного в приведенной ниже формуле изобретения.