ВНУТРИСКВАЖИННЫЙ ПЕРЕКРЫВАЮЩИЙ УЗЕЛ
INTRAWELL OVERLAPPING UNIT

Настоящее изобретение относится к внутрискважинному перекрывающему узлу для перекрывания зоны внутри скважины в скважине. Кроме того, настоящее изобретение относится к внутрискважинной перекрывающей системе и к способу внутрискважинного перекрывания.
Когда зона повреждена или образуется слишком много воды, необходима герметизация зоны. Однако известные решения могут оказаться неэффективными, когда речь идет об изоляции зон, длина которых превышает 100 метров, поскольку разжимание узла накладки, выполненного из нескольких трубчатых элементов для обеспечения возможности покрытия всей зоны, не может обеспечить надлежащую герметизацию, поскольку трубчатые элементы на практике разъединяются при таком разжимании. Другое известное решение заключается в введении новой эксплуатационной насосно-компрессорной колонны в существующую эксплуатационную насосно-компрессорную колонну. Однако введение новой эксплуатационной насосно-компрессорной колонны существенно уменьшает внутренний диаметр и, таким образом, сечение потока и, следовательно, ухудшает производительность. Кроме того, внутренний диаметр в скважинах небольшого диаметра может быть уменьшен до такой степени, что дальнейшее вмешательство будет уже невозможно.
Проблема, связанная со всеми известными решениями, состоит либо в недостаточной длине для изоляции всей зоны или слишком сильно уменьшенном внутреннем диаметре. Таким образом, существует потребность в решении, способном изолировать зону, которая составляет более 50 метров, и которое уменьшает внутренний диаметр меньше, чем известные решения, при этом обеспечивая надежное решение, так чтобы получить надлежащее отделение зон.
Задачей настоящего изобретения является полное или частичное устранение вышеупомянутых недостатков и недочетов предшествующего уровня техники. Более конкретно, задачей является создание улучшенного внутрискважинного решения, способного изолировать зону длиннее 50 метров, и которое уменьшит внутренний диаметр меньше, чем известные решения, при этом обеспечивая надежное решение, так чтобы получить надлежащее отделение зон.
Вышеупомянутые задачи вместе с многочисленными другими задачами, преимуществами и признаками, очевидными из нижеследующего описания, выполнены посредством решения согласно настоящему изобретению с помощью внутрискважинной перекрывающей системы для перекрывания зоны внутри скважины в скважине, содержащей внутрискважинный перекрывающий узел, содержащий:
- множество трубчатых секций, имеющих внешний диаметр, и
- по меньшей мере две трубчатые секции, представляющие собой секции затрубного барьера, при этом каждая секция затрубного барьера имеет разжимную металлическую муфту, имеющую первый конец и второй конец,
причем каждая затрубная барьерная секция имеет первую часть трубчатой секции и вторую часть трубчатой секции, при этом разжимная металлическая муфта расположена между первой частью трубчатой секции и второй частью трубчатой секции, обеспечивая наличие расстояния между первой частью трубчатой секции и второй частью трубчатой секции, при этом первый конец разжимной металлической муфты соединен с первой частью трубчатой секции, а второй конец разжимной металлической муфты соединен со второй частью трубчатой секции.
Настоящее изобретение также относится к внутрискважинному перекрывающему узлу для перекрывания зоны внутри скважины в скважине, содержащему:
- множество трубчатых секций, последовательно установленных встык для образования одного трубчатого трубопровода, имеющего первую концевую трубчатую секцию, образующую первый открытый конец трубчатого трубопровода, и вторую концевую трубчатую секцию, образующую второй открытый конец трубчатого трубопровода, при этом указанный трубчатый трубопровод имеет внешний диаметр,
причем трубчатая секция, установленная на первой концевой трубчатой секции, представляет собой первую разжимную металлическую муфту, более гибкую, чем первая концевая трубчатая секция, и
трубчатая секция, установленная со второй концевой трубчатой секцией, представляет собой вторую разжимную металлическую муфту, более гибкую, чем вторая концевая трубчатая секция.
Трубчатые секции могут быть соединены посредством резьбового соединения.
Также, трубчатые секции могут быть установлены встык по существу неперекрывающимся образом.
Кроме того, трубчатые секции могут быть установлены встык по существу неперекрывающимся образом, за исключением соединения между концами трубчатых секций.
Разжимная металлическая муфта может быть более гибкой, чем другие трубчатые секции.
Более того, разжимная металлическая муфта может иметь внешний диаметр муфты в неразжатом состоянии, при этом внешний диаметр муфты равен или меньше, чем внешний диаметр других трубчатых секций, образующих трубчатый трубопровод.
Также, разжимная металлическая муфта может иметь внутренний диаметр муфты, равный или превышающий внутренний диаметр других трубчатых секций, образующих трубчатый трубопровод.
Кроме того, разжимные металлические муфты могут быть выполнены с возможностью разжимания под действием внутреннего давления текучей среды в трубчатом трубопроводе.
Дополнительно, перекрывающий узел может быть выполнен преимущественно из металла.
Кроме того, части трубчатых секций могут быть выполнены из металла.
Разжимная металлическая муфта может быть выполнена из металлического материала, имеющего более низкий предел текучести, чем трубчатые секции.
Более того, концы разжимной металлической муфты могут быть приварены к другим трубчатым секциям, образующим трубчатый трубопровод.
Также, разжимная металлическая муфта может иметь толщину, меньшую, чем толщина части других трубчатых секций, образующих трубчатый трубопровод.
Дополнительно, разжимная металлическая муфта может иметь первый конец и второй конец, по меньшей мере частично перекрывающие концы смежных трубчатых секций, образующих трубчатый трубопровод.
Кроме того, между разжимными металлическими муфтами может быть расположено множество трубчатых секций.
Дополнительно, по меньшей мере одна из трубчатых секций между разжимными металлическими муфтами может содержать секцию притока, секцию датчика или газлифтный клапан.
Секция притока может содержать сетчатый фильтр.
Более того, перекрывающий узел может иметь внутреннюю перекрывающую поверхность, образующую проход для потока в перекрывающем узле.
Также, разжимная металлическая муфта может иметь внутреннюю поверхность муфты, образующую часть внутренней перекрывающей поверхности.
Кроме того, внутрискважинная перекрывающая система, описанная выше, может дополнительно содержать внутрискважинный инструмент, выполненный с возможностью закрытия концов перекрывающего узла.
Настоящее изобретение также относится к внутрискважинной перекрывающей системе для перекрывания зоны внутри скважины в скважине, содержащей:
- зону,
- ствол скважины и/или скважинную трубчатую металлическую конструкцию, и
- внутрискважинный перекрывающий узел по любому из предыдущих пунктов.
Зона может представлять собой разрушенную часть ствола скважины, продуктивную зону, водоносную зону, клапан (клапаны) или отверстие (отверстия) в скважинной трубчатой металлической конструкции.
Кроме того, инструмент может быть выполнен с возможностью разжимания разжимной металлической муфты секции затрубного барьера.
Кроме того, инструмент может быть выполнен с возможностью повышения давления в части перекрывающего узла.
Скважина может содержать ствол скважины, имеющий стенку.
Более того, скважина может содержать скважинную трубчатую металлическую конструкцию, имеющую стенку, имеющую внутреннюю поверхность, при этом скважинная трубчатая металлическая конструкция расположена в стволе скважины.
Также, внешняя поверхность разжимной металлической муфты может быть обращена к стенке ствола скважины и может быть выполнена с возможностью примыкания к стенке ствола скважины или скважинной трубчатой металлической конструкции скважины после разжимания.
Настоящее изобретение также относится к способу внутрискважинного перекрывания для перекрывания зоны длиной по меньшей мере 50 метров, содержащему этапы, на которых:
- присоединяют перекрывающий узел внутрискважинной перекрывающей системы, описанной выше, к внутрискважинному инструменту, закрывающему по меньшей мере часть перекрывающего узла, изнутри напротив разжимных металлических муфт,
- вставляют перекрывающий узел в ствол скважины или скважинную трубчатую металлическую конструкцию,
- обеспечивают наличие перекрывающего узла напротив зоны,
- повышают давление внутри перекрывающего узла, и
- разжимают разжимные металлические муфты с каждой стороны зоны.
Изобретение и его многочисленные преимущества описаны более подробно ниже со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, которые в качестве примера иллюстрируют некоторые не ограничивающие варианты осуществления и на которых изображено следующее.
На фиг. 1 показан вид в поперечном сечении внутрискважинного перекрывающего узла для перекрывания зоны внутри скважины в неустановленном состоянии.
На фиг. 2 показан вид в поперечном сечении внутрискважинного перекрывающего узла с фиг. 1 в разжатом и установленном состоянии.
На фиг. 3 показан вид в поперечном сечении части другого внутрискважинного перекрывающего узла.
На фиг. 4 показан вид в поперечном сечении другого внутрискважинного перекрывающего узла, имеющего сетчатый фильтр.
На фиг. 5 показан вид в поперечном сечении другого внутрискважинного перекрывающего узла, имеющего внутрискважинный инструмент.
На фиг. 6 показан вид в поперечном сечении другого внутрискважинного перекрывающего узла, имеющего газлифтные клапаны.
На фиг. 7 показан вид в поперечном сечении разжимной металлической муфты секций затрубного барьера, содержащей уплотнительное приспособление.
На фиг. 8 показан вид в поперечном сечении другой разжимной металлической муфты секций затрубного барьера, содержащей другое уплотнительное приспособление.
Все чертежи очень схематичны и не обязательно выполнены в масштабе, при этом на них показаны только детали, которые необходимы для пояснения изобретения, другие части опущены или просто предполагаются.
На фиг. 1 показана внутрискважинная перекрывающая система 100 для перекрывания зоны 101 внутри скважины в скважине 1. Зона может представлять собой продуктивную зону, которая производит слишком много воды, слишком много песка или другой нежелательной пластовой текучей среды и которая по этой причине должна быть перекрыта. Продуктивная зона часто имеет длину по меньшей мере 50-300 метров, при этом обычные разжимаемые накладки не могут быть разжаты и использоваться как одна накладка для покрытия зоны длиной 50-300 метров. Для герметизации таких длинных зон несколько трубчатых секций 3 собирают в перекрывающий узел 2, и, таким образом, трубчатые секции 3 последовательно устанавливаются встык для образования одного трубчатого трубопровода 10. По меньшей мере две трубчатые секции 3 трубчатых секций представляют собой разжимную металлическую муфту 11, имеющую первый конец 14 и второй конец 15. Трубчатый трубопровод 10 перекрывающего узла 100 имеет первый открытый конец 4 и второй открытый конец 5. Трубчатый трубопровод имеет первую концевую трубчатую секцию 16А, образующую первый открытый конец 4 трубчатого трубопровода, и вторую концевую трубчатую секцию 16В, образующую второй открытый конец 5 трубчатого трубопровода. Трубчатая секция, установленная на первой концевой трубчатой секции 16А, представляет собой первую разжимную металлическую муфту 11, более гибкую, чем первая концевая трубчатая секция 16А, а трубчатая секция, установленная со второй концевой трубчатой секцией 16В, представляет собой вторую разжимную металлическую муфту 11, более гибкую, чем вторая концевая трубчатая секция 16В.
Каждая разжимная металлическая муфта 11, 3 расположена между первой трубчатой секцией 3, 16 и второй трубчатой секцией 3, 17, образуя расстояние d между первой трубчатой секцией и второй трубчатой секцией. Указанное расстояние равно длине разжимной металлической муфты вдоль продольной оси 29 перекрывающего узла 2. Первый конец 14 разжимной металлической муфты 11 соединен со смежными трубчатыми секциями 3 трубчатых секций 3, образующих трубчатый трубопровод 10, которые на фиг. 1 представляют собой первую трубчатую секцию 16, а второй конец 15 разжимной металлической муфты 11 соединен со смежными трубчатыми секциями 3 трубчатых секций 3, образующих трубчатый трубопровод 10, которые на фиг. 1 представляют собой вторую трубчатую секцию 3, 17.
e
s
Путем соединения трубчатых секций, в которых разжимная металлическая муфта соединена встык со смежными трубчатыми секциями, образующими перекрывающую колонну и не соединяющими разжимную металлическую муфту на внешней поверхности трубчатого трубопровода, может быть увеличен внутренний диаметр перекрывающего узла, и, таким образом, сборку можно увеличить, и, следовательно, внутренний диаметр не уменьшится так же, как в известных решениях. При перекрытии зоны в эксплуатационной скважине 1 общий внутренний диаметр скважины очень важен, поскольку он определяет, насколько продуктивна может быть скважина после изоляции зоны. Чем меньше внутренний диаметр перекрывающего узла, тем меньше конечное сечение потока скважины 1. Таким образом, разжимная металлическая муфта имеет внутреннюю поверхность 18 муфты, образующую часть внутренней перекрывающей поверхности 21 перекрывающего узла 2, при этом разжимная металлическая муфта имеет внутренний диаметр ID муфты равный или превышающий внутренний диаметр ID трубчатых секций. Таким образом, внутренний перекрывающий диаметр увеличивается по сравнению с известными из уровня техники перекрывающими узлами.
Поскольку разжаты только разжимные металлические муфты трубчатых секций, внутрискважинный перекрывающий узел, таким образом, позволяет изолировать очень длинную зону, то есть зону, которая намного превышает 50 метров. Кроме того, путем разжимания только разжимных металлических муфт трубчатых секций 3, соединения между всеми другими трубчатыми секциями поддерживаются в состоянии неразжатого уплотнения, обеспечивая при этом надежное решение, так чтобы получить требуемое отделение зон.
s
e
s
Трубчатые секции 3 имеют внешний диаметр OD, при этом разжимная металлическая муфта имеет внешний диаметр OD муфты в неразжатом состоянии, который по существу равен внешнему диаметру OD других трубчатых секций, даже если разжимная металлическая муфта является более гибкой, как показано на фиг. 1. Таким образом, внешний диаметр муфты равен или меньше внешнего диаметра трубчатых секций, так что разжимная металлическая муфта не повреждается при спуске перекрывающего узла 2 в ствол 41 скважины.
На фиг. 2 перекрывающий узел 2 показан в разжатом состоянии, в котором разжимная металлическая муфта трубчатого трубопровода 10 разжата, и, таким образом, перекрывающий узел устанавливается с перекрыванием зоны 101 и, таким образом, перекрывающий узел 2 герметизирует зону 101, так что текучая среда из зоны больше не будет выводиться в скважину 1. Перекрывающий узел имеет внутреннюю перекрывающую поверхность 21, образующую проход 22 для потока в перекрывающем узле, и первый открытый конец 4 и второй открытый конец 5, так что текучая среда из других зон по-прежнему протекает через перекрывающий узел и дальше к устью скважины. Разжимная металлическая муфта более гибкая и более легко разжимаемая, чем другие трубчатые секции, так что разжимная металлическая муфта разжимается без разжимания первой трубчатой секции 16 и второй трубчатой секции 17 трубчатого трубопровода 10. Таким образом, разжимная металлическая муфта 11 выполнена из металлического материала, имеющего более низкий предел текучести, чем смежные трубчатые секции 16, 17. Смежные трубчатые секции 16, 17 также выполнены из металла, при этом перекрывающий узел выполнен преимущественно из металла.
p
e
Как показано на фиг. 1 и 2, концы 4, 5 разжимной металлической муфты приварены к первой трубчатой секции и второй трубчатой секции. На фиг. 3 концы разжимной металлической муфты в основном соединены посредством резьбового соединения с первой трубчатой секцией 16 посредством резьбы 43 и дополнительно соединены сварным соединением 44. Трубчатые секции 16, 17 имеют концевые части 6, имеющие уменьшенную толщину, при этом концевые части по меньшей мере частично перекрывают концы разжимной металлической муфты. Участок 42 концевых частей 6 первой трубчатой секции 3, 16 перекрывает разжимную металлическую муфту 3, 11, функционируя в качестве ограничителя для предотвращения свободного разжимания разжимной металлической муфты и, таким образом, для предотвращения истончения разжимной металлической муфты во время процесса разжимания до такой степени, что разжимная металлическая муфта потеряет свои герметизирующие свойства при плотном прижатии к внутренней стенке 45 ствола 41 скважины (как показано на фиг. 2). Таким образом, трубчатые секции 16, 17 имеют толщину t части, которая больше толщины t разжимной металлической муфты.
Как показано на фиг. 1, множество трубчатых секций 3 последовательно расположены встык друг к другу, образуя трубчатый трубопровод 10. На фиг. 4-6 некоторые из этих трубчатых секций 3 содержат другие компоненты оснащения. На фиг. 4 одна трубчатая секция содержит секцию 7 притока, имеющую сетчатый фильтр 12 напротив отверстия 38. Таким образом, перекрывающий узел 2 с фиг. 4 используется для введения сетчатого фильтра 12 напротив зоны 101, которая, например, производит слишком много песка. Как показано на фиг. 5, одна трубчатая секция содержит секцию 8 датчика для измерения свойств пластовой текучей среды, например, давления или температуры. При работе в частях скважины, не закрепленных обсадными трубами, введение секции датчика в стенку ствола скважины может быть очень сложным, и, следовательно, для этого может быть использован перекрывающий узел. На фиг. 6 несколько трубчатых секций содержат газлифтный клапан 9 для обеспечения подъема газа в часть скважины, так чтобы скважина была снова самопроизводящей.
Внутрискважинная перекрывающая система 100, показанная на фиг. 6, дополнительно содержит скважинную трубчатую металлическую конструкцию 30, в которую вставлен перекрывающий узел 2. Затем перекрывающий узел 2 может быть использован для герметизации поврежденной зоны в скважинной трубчатой металлической конструкции и, таким образом, для укрепления этой части скважинной трубчатой металлической конструкции, если она близка к разрушению или для восстановления продуктивной зоны путем введения новой секции притока или газлифтных клапанов, как показано на чертеже. Разжимные металлические муфты разжимаются для плотного прижатия к стенке 31 скважинной трубчатой металлической конструкции, так что внешняя поверхность 19 поверхностей разжимных металлических муфт примыкает к внутренней поверхности 32 стенки 31 трубчатой металлической конструкции скважины после разжимания. Таким образом, перекрывающий узел 2 может быть расположен напротив зоны 101, имеющей поврежденный клапан, который больше не может закрывать, или напротив отверстий или прорезей в скважинной трубчатой металлической конструкции, при этом разжимная металлическая муфта перекрывающего узла разжимается с каждой стороны клапана или отверстий/прорезей.
Разжимная металлическая муфта 11 трубчатого трубопровода 10 разжимается посредством повышения давления в проходе 22 для потока перекрывающего узла и посредством временного закрытия концов 4, 5 перекрывающего узла 2. Процесс разжимания может быть обеспечен посредством внутрискважинного инструмента 20, как показано на фиг. 5. Внутрискважинный инструмент 20 выполнен с возможностью закрытия концов 4, 5 перекрывающего узла 2 посредством первой части 28а инструмента и второй части 28b инструмента. Первая часть 28а инструмента и вторая часть 28b инструмента соединены посредством полого вала 26, имеющего отверстия 24 для подачи текучей среды под давлением в затрубное пространство 35 и, таким образом, для повышения давления внутри перекрывающего узла, так чтобы разжать гибкие разжимные металлические муфты радиально наружу относительно продольной оси 29. Для генерации текучей среды под давлением внутрискважинный инструмент 20 может содержать насос 25, как показано на фиг. 5, или инструмент может быть соединен через трубопроводы или гидравлические линии с поверхностью и иметь насос на поверхности. Таким образом, инструмент выполнен с возможностью разжимания разжимной металлической муфты трубчатой трубы 10 за один этап, поскольку разжимные металлические муфты разжимаются одновременно. Первая часть 28а инструмента и вторая часть 28b инструмента могут быть расположены внутри перекрывающего узла, так что инструмент создает давление только в части перекрывающего узла.
Как показано на фиг. 7, разжимная металлическая муфта 11 трубчатого трубопровода 10 содержит уплотнительное приспособление 47, предусмотренное в канавке 46, образованной выступами 51, так чтобы обеспечить очень надежное плотное прижатие внутренней поверхности скважинной трубчатой металлической конструкции или ствола скважины. Уплотнительное приспособление 47 содержит периферийный уплотнительный элемент 48 и периферийный упругий элемент 49. Периферийный уплотнительный элемент 48 вмещает в себе канавку, в которой расположен периферийный упругий элемент 49. При разжимании разжимной металлической муфты 11 участок периферийного уплотнительного элемента 48 прижимается радиально внутрь при примыкании внутренней поверхности ствола скважины или трубчатой металлической конструкции скважины, так что периферийный упругий элемент 49 сжимается между указанным участком и канавкой, таким образом увеличивая продольную протяженность периферийного упругого элемента 49. После разжимания разжимной металлической муфты 11 остаточные напряжения приводят к тому, что разжимная металлическая муфта 11 возвращается назад в исходное положение и, следовательно, к несколько меньшему внешнему диаметру. Когда это происходит, периферийный упругий элемент 49 также частично, если не полностью, возвращается в исходное положение и, таким образом, прижимает участок периферийного уплотнительного элемента 48 к внутренней поверхности ствола скважины или трубчатой металлической конструкции скважины, сохраняя при этом уплотняющий эффект периферийного уплотнительного элемента 48.
Как показано на фиг. 8, разжимная металлическая муфта 11 трубчатого трубопровода 10 содержит другое уплотнительное приспособление 47 и периферийные кольца 28, расположенные по периферии разжимной металлической муфты 11, так что при разжимании разжимная металлическая муфта становится рифленой, усиливая таким образом степень сжатия разжимной металлической муфты. Уплотнительное приспособление содержит уплотнительную муфту 27, расположенную между двумя периферийными кольцами 28. Уплотнительная муфта 27 имеет рифленую форму, образующую канавку, в которой расположен уплотнительный элемент 37, например, эластомер или резина. Уплотнительная муфта 16 имеет отверстие 17b, обеспечивающее сообщение с возможностью передачи текучей среды между затрубным пространством, окружающим разжимную металлическую муфту, и пространством 23b под уплотнительной муфтой 27. Таким образом, когда давление в затрубном пространстве возрастает, пространство 23b находится под таким же давлением, и, таким образом, давление на уплотнительном элементе выравнивается.
Внутрискважинный инструмент может содержать толкающий инструмент, представляющий собой инструмент, обеспечивающий осевое усилие для повышения давления в перекрывающем узле. Толкающий инструмент может содержать электрический двигатель для приведения в действие насоса. Насос подает текучую среду в корпус поршня для перемещения поршня, функционирующего в нем. Поршень расположен на толкающем штоке. Насос может перекачивать текучую среду в корпус поршня с одной стороны и одновременно высасывать текучую среду с другой стороны поршня.
Под текучей средой, текучей средой резервуара, пластовой текучей средой или скважинной текучей средой понимается любой тип текучей среды, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, сырая нефть, вода и так далее. Под газом понимается любой тип газовой смеси, присутствующей в скважине, законченной или не закрепленной обсадными трубами, а под нефтью понимается любой тип нефтяной смеси, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и так далее. Таким образом, в состав газа, нефти и воды могут входить другие элементы или вещества, которые не являются газом, нефтью и/или водой, соответственно.
Под обсадной колонной или скважинной трубчатой металлической конструкцией понимают любой вид трубопровода, трубы, трубчатого элемента, хвостовика, колонны и т.д., используемый внутри скважины применительно к добыче нефти или природного газа.
В том случае, когда невозможно полностью погрузить инструмент в обсадную колонну, для проталкивания инструмента до нужного положения в скважине может быть использован скважинный трактор. Скважинный трактор может иметь выдвижные рычаги, имеющие колеса, причем колеса входят в контакт с внутренней поверхностью обсадной колонны для продвижения трактора и инструмента вперед в обсадной колонне. Скважинный трактор представляет собой любой вид приводного инструмента, способного толкать или тянуть инструменты в скважине, например, Well Tractor.
Хотя изобретение описано выше на примере предпочтительных вариантов его осуществления, специалисту в данной области техники очевидно, что возможны модификации данного изобретения, не выходящие за пределы объема правовой охраны изобретения, определенные нижеследующей формулой изобретения.