СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОВЕРКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ СВЯЗИ КОМПОНОВКИ ДЛЯ НИЖНЕГО ЗАКАНЧИВАНИЯ
METHOD FOR CHECKING PERFORMANCE OF LOWER COMPLETION COMMUNICATION SYSTEM

[0001] Настоящий документ основан на предварительной заявке на патент США с номером: 61/934,248, поданной 31 января 2014 года, полное содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки, и заявляет приоритет по данной заявке.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Углеводородные флюиды, например, нефть и природный газ, добывают из подземной геологической формации, называемой пластом-коллектором, путем бурения скважины, которая проходит в углеводородо-содержащую формацию. Когда ствол скважины выбурен, для управления добычей и повышения эффективности добычи различных флюидов из пласта-коллектора могут быть установлены различные виды компонентов заканчивания скважины. Одним из элементов оборудования, которое может быть установлено, является компоновка для нижнего заканчивания, содержащая систему связи компоновки для нижнего заканчивания. Затем в скважину вводят компоновку для верхнего заканчивания и соединяют с компоновкой для нижнего заканчивания. Перед соединением с компоновкой для верхнего заканчивания могут возникнуть трудности, касающиеся проверки работоспособности, например, параметров функционирования, системы связи и других компонентов компоновки для нижнего заканчивания, особенно если в скважине отдельно не прокладывали силовой кабель для подачи питания на систему компоновки для нижнего заканчивания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Как правило, систему и способ применяют для проверки работоспособности компоновки для нижнего заканчивания перед развертыванием соответствующей компоновки для верхнего заканчивания. Компоновку для нижнего заканчивания первоначально развертывают, погружая в ствол скважины, причем она содержит множество функциональных компонентов, таких как датчик, система связи, система регулирования расхода и/или другие функциональные компоненты. Систему инструмента для обслуживания развертывают с возможностью извлечения в скважину, причем эта система содержит инструмент для обслуживания с интерфейсом, который взаимодействует с компоновкой для нижнего заканчивания. Этот интерфейс позволяет осуществлять проверку работоспособности, например, параметров функционирования, различных функциональных компонентов компоновки для нижнего заканчивания без применения дополнительной линии связи, например силового кабеля, прокладываемого отдельно к компоновке для нижнего заканчивания.
[0004] Однако возможны многие модификации без существенного отступления от идей настоящего изобретения. Соответственно, предполагается, что такие модификации входят в объем настоящего изобретения, который определяется формулой изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0005] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы. Однако следует понимать, что прилагаемые чертежи иллюстрируют различные воплощения, описанные в данном документе, и не предназначены для ограничения объема различных способов, описанных в настоящем документе, и:
[0006] Фиг. 1 представляет собой иллюстрацию примера системы скважины, содержащей компоновку для нижнего заканчивания, развернутое в стволе скважины и сопряженное с системой инструмента для обслуживания, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
[0007] Фиг. 2 представляет собой иллюстрацию примера инструмента для обслуживания, содержащего интерфейс инструмента для обслуживания, который взаимодействует с системой связи компоновки для нижнего заканчивания, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
[0008] Фиг. 3 представляет собой иллюстрацию другого примера инструмента для обслуживания, содержащего интерфейс инструмента для обслуживания, который взаимодействует с системой связи компоновки для нижнего заканчивания, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения; и
[0009] Фиг. 4 представляет собой иллюстрацию другого примера инструмента для обслуживания, содержащего интерфейс инструмента для обслуживания, который взаимодействует с системой связи компоновки для нижнего заканчивания, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] В нижеследующем описании многочисленные элементы представлены для облегчения понимания некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения. Однако для специалистов в данной области техники будет очевидно, что система и/или способ могут быть реализованы на практике без этих элементов и что могут быть предложены многочисленные изменения или модификации описанных вариантов осуществления.
[0011] Приведенное в данном документе раскрытие в основном включает систему и способ, предназначенные для облегчения проверки работоспособности компоновки для нижнего заканчивания перед развертыванием соответствующей компоновки для верхнего заканчивания. В различных вариантах осуществления компоновка для нижнего заканчивания первоначально развертывают, погружая, например, в наклонную секцию ствола скважины. Наклонная секция ствола скважины может содержать длинную, горизонтальную секцию ствола скважины. Компоновка для нижнего заканчивания может содержать разнообразные компоненты для облегчения осуществления добычи, операции обработки скважины и/или других операций, связанных с эксплуатацией скважины. В некоторых вариантах применения компоновка для нижнего заканчивания может содержать ряд функциональных компонентов, таких как датчик, система связи, система регулирования расхода и/или другие функциональные компоненты.
[0012] В некоторых вариантах осуществления компоновка для нижнего заканчивания проходит через множество зон скважины и может быть сконструировано с множеством ступеней, которые соответствуют множеству зон скважины. В таких вариантах применения каждая ступень компоновки для нижнего заканчивания может содержать множество функциональных компонентов, таких как датчики и/или системы регулирования расхода.
[0013] Когда компоновка для нижнего заканчивания будет правильно позиционировано внутри скважины, и перед развертыванием соответствующей компоновки для верхнего заканчивания систему инструмента для обслуживания транспортируют с возможностью извлечения в ствол скважины. Система инструмента для обслуживания содержит инструмент для обслуживания с интерфейсом, который взаимодействует с компоновкой для нижнего заканчивания. Этот интерфейс позволяет осуществлять проверку работоспособности, например, параметров функционирования, различных функциональных компонентов компоновки для нижнего заканчивания без применения дополнительной линии связи, например силового кабеля, отдельно прокладываемого к компоновке для нижнего заканчивания.
[0014] Эта возможность может быть особенно полезной, если компоновка для нижнего заканчивания расположена на значительном протяжении вдоль наклонного, например горизонтального, ствола скважины, из-за сложности прокладки силовых кабелей и/или других линий управления к компоновке для нижнего заканчивания. Например, для возможности перемещения системы инструмента для обслуживания на значительное расстояние по горизонтали может потребоваться ее поворачивание, но такое поворачивание может привести к скручиванию линии управления, пока не произойдет ее разрыв. Осуществление других способов перемещения линий управления, например, силовых кабелей, на значительные расстояния по горизонтали также проблематично. Таким образом, подача питания и передача управляющих сигналов на компоновку для нижнего заканчивания для проверки ее работоспособности в случае применения существующих систем и методов представляются затруднительными.
[0015] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система связи может быть выполнена в виде части системы компоновки для нижнего заканчивания. Система связи может содержать различные компоненты, например, по меньшей мере одну систему индуктивного соединителя, которая позволяет подавать питание и передавать связные сигналы на систему компоновки для нижнего заканчивания и/или от нее. Как правило, система связи сконструирована с возможностью функционирования в течение периода эксплуатации скважины, но извлечение системы связи из компоновки для нижнего заканчивания становится крайне затруднительным, когда в скважину погружают соответствующую компоновку для верхнего заканчивания. Однако настоящая система и способ позволяют осуществлять проверку работоспособности, например, параметров функционирования, компонентов компоновки для нижнего заканчивания, в том числе системы связи, во время или вскоре после установки системы нижнего заканчивания. Применение этой системы и способа целесообразно в скважинах некоторых типов, которые включают очень глубокие или очень длинные горизонтальные скважины, например скважины, выбуриваемые с расширенным радиусом охвата (ERD, БРРО). Однако система и способ могут быть применены в скважинах многих типов, в том числе в вертикальных скважинах, наклонно-направленных скважинах, например, горизонтальных или других наклонно-направленных скважинах, в отдельном стволе скважины, множественных стволах скважины или при других вариантах применения скважины.
[0016] На Фиг. 1 в основном показан вариант осуществления системы 20 скважины. В этом примере система 20 скважины содержит компоновку 22 для нижнего заканчивания, которая была развернута путем ее погружения в ствол 24 скважины. Компоновка 22 для нижнего заканчивания может содержать ряд функциональных компонентов, таких как система связи 26, датчик 28 и система 30 регулирования расхода. Во многих вариантах применения компоновка 22 для нижнего заканчивания содержит множество станций и ступеней 32, которые соответствуют множеству зон 34 скважины. Каждая из ступеней 32 может содержать по меньшей мере одно из: датчика 28, системы 30 регулирования расхода и/или других функциональных компонентов. Система 26 связи обеспечивает подачу питания и/или передачу связных сигналов на различные функциональные компоненты, например, датчики 28 и системы 30 регулирования расхода, и/или от них. В показанном примере система 26 связи содержит по меньшей мере один компонент 36 индуктивного соединителя, через который осуществляют передачу сигналов, например, питания и/или связных сигналов.
[0017] В показанном варианте осуществления компоновка 22 для нижнего заканчивания выше по стволу скважины также содержит уплотнитель 38 с якорем 40. Компоновка 22 для нижнего заканчивания может дополнительно содержать множество изоляционных уплотнителей 42, применяемых для разделения ступеней 32 и, таким образом, разделения соответствующих зон 34 скважины. В зависимости от применения компоновка 22 для нижнего заканчивания может содержать множество дополнительных или других компонентов, в том числе сеток, клапанов, трубных секций или других компонентов, подбираемых и конструируемых для облегчения эксплуатации данной скважины.
[0018] Система 20 скважины также содержит систему 44 инструмента для обслуживания, которую разворачивают с возможностью извлечения в стволе 24 скважины таким образом, чтобы обеспечить возможность проверки работоспособности, например, параметров функционирования, различных функциональных компонентов, в том числе системы 26 связи, датчиков 28 и/или устройств 30 регулирования расхода. Система 44 инструмента для обслуживания содержит инструмент 46 для обслуживания, транспортируемый внутри скважины по системе 48 транспортирования, например, бурильной трубе 50 или по колонне гибких труб. Инструмент 46 для обслуживания содержит соответствующую систему 52 связи, которая содержит интерфейс 54 инструмента для обслуживания, который взаимодействует с системой 26 связи компоновки 22 для нижнего заканчивания. В интерфейсе 54 могут применять соответствующий компонент 56 индуктивного соединителя, который соединяют с возможностью осуществления связи с компонентом 36 индуктивного соединителя компоновки 22 для нижнего заканчивания с образованием системы 58 индуктивного соединителя.
[0019] На Фиг. 2 в основном показан вариант осуществления инструмента 46 для обслуживания, содержащего интерфейс 54 инструмента для обслуживания, который сопряжен с системой 26 связи компоновки 22 для нижнего заканчивания. В этом примере инструмент 46 для обслуживания транспортируют внутри скважины по системе 48 транспортирования, например, по колонне гибких труб 60 до тех пор, пока компонент 56 индуктивного соединителя инструмента 46 для обслуживания не будет соединен с компонентом 36 индуктивного соединителя системы 26 связи компоновки для нижнего заканчивания. В качестве примера компонент 36 индуктивного соединителя может быть выполнен в виде охватывающего соединителя, а соответствующий компонент 56 индуктивного соединителя может быть выполнен в виде охватываемого соединителя. При проверке работоспособности компоновки для нижнего заканчивания компонент 36 индуктивного соединителя может передавать электропитание и/или данные с помощью различных компонентов компоновки для нижнего заканчивания, например, датчиков 28 и устройств 30 регулирования расхода, по подходящей линии 61 связи.
[0020] В представленном варианте осуществления инструмент 46 для обслуживания дополнительно содержит инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения (MWD). Инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения могут применять, например, при проверке работоспособности системы 26 связи, датчиков 28 и/или системы 30 регулирования компоновки 22 для нижнего заканчивания. Например, инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения могут применять для испытания функциональных компонентов компоновки 22 для нижнего заканчивания перед извлечением системы 44 инструмента для обслуживания и последующим погружением в скважину компоновки для верхнего заканчивания. В таком варианте осуществления инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения могут применять для приема связных сигналов с поверхности и для передачи связных сигналов на поверхность с помощью телеметрической системы 64, например, системы гидроимпульсной скважинной телеметрии или другой системы беспроводной телеметрии. Инструмент для выполнения скважинных измерений в процессе бурения также может содержать источник 66 питания, например, скважинный аккумулятор, применяемый для подачи питания на систему 58 индуктивного соединителя во время проведения испытания и проверки работоспособности, например, эксплуатационной готовности, компоновки 22 для нижнего заканчивания. Кроме того, в ходе процедуры проверки источник 66 питания может подавать питание для возможности передачи сигналов через компонент 36 соединителя компоновки для нижнего заканчивания, а также на различные функциональные компоненты компоновки 22 для нижнего заканчивания, например, датчики 28 и устройства 30 регулирования расхода, или от них.
[0021] Инструмент 46 для обслуживания также может содержать запоминающее устройство 67 для сбора данных, когда оно установлено в стволе 24 скважины. В некоторых вариантах применения запоминающее устройство 67 могут извлекать и выгружать собранные данные для анализа, когда инструмент 46 для обслуживания извлекают обратно на поверхность. Источник 66 питания и/или другие подходящие источники питания, например, аккумуляторные батареи, могут применять для обеспечения достаточного питания на запоминающем устройстве 67, когда оно установлено в стволе скважины. В некоторых вариантах применения запоминающее устройство 67 могут применять для сохранения данных, в дальнейшем передаваемых вверх по стволу скважины. Например, если инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения или другая система имеет ограниченную скорость передачи данных, данные могут быть сохранены в запоминающем устройстве 67 для последующей передачи вверх по стволу скважины и/или для последующей выгрузки при следующем извлечении инструмента 46 для обслуживания на поверхность. В различных вариантах осуществления запоминающее устройство 67 применяют для хранения данных в некоторых случаях, например, при передаче данных и осуществлении связи с поверхностью. Следует отметить, что запоминающее устройство 67 могут применять в различных вариантах осуществления, включая вариант осуществления системы скважинных измерений в процессе бурения, показанной на Фиг. 2, а также в других вариантах осуществления, показанных и описанных в данном документе.
[0022] В некоторых вариантах применения, в которых выполнение скважинных измерений в процессе бурения ограничено или невозможно, запоминающее устройство 67 может быть сконструировано с возможностью осуществления записи в непрерывном режиме или через определенные промежутки времени. Это позволяет выполнять проверку работоспособности системы, когда инструмент для обслуживания извлекают на поверхность. Таким образом, время восстановления значительно сокращается в случае, например, отказа системы. В некоторых вариантах применения запоминающее устройство 67 могут применять без инструмента 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения только для сбора данных, когда оно установлено в скважине. Впоследствии, после извлечения инструмента 46 для обслуживания на поверхность, собранные данные выгружают.
TM
TM
[0023] В зависимости от варианта применения инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения может быть встроен в инструмент 46 для обслуживания для возможности выполнения разнообразных функций. Например, инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения могут применять для подачи питания на компоновку для нижнего заканчивания и для передачи телеметрических данных на поверхность во время проведения испытаний и проверки. В некоторых вариантах применения инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения также могут применять в качестве интеллектуальный инструмент для обслуживания уплотнителя. В некоторых случаях инструмент 62 для выполнения скважинных измерений в процессе бурения могут применять в качестве картриджа соединителя, сконструированного с возможностью обеспечения преобразования сигналов одного протокола в сигналы другого протокола (например, из протокола шины инструмента малой мощности (LTB) в протокол WellNet) и/или осуществления сценариев испытаний в отношении компоновки 22 для нижнего заканчивания. Протокол WellNet предлагает компания Schlumberger Technology Corporation для различных скважинных систем связи.
[0024] В некоторых вариантах применения для проведения испытания системы 26 связи, датчиков 28 и/или устройств 30 регулирования расхода компоновки 22 для нижнего заканчивания могут применять электрическую систему 68 гибкой трубы. Вариант осуществления инструмента 46 для обслуживания, в котором применена электрическая система 68 гибкой трубы, соответствующая примеру, показан на Фиг. 3. В этом примере электрическая система 68 гибких труб принимает сигнал с поверхности и обеспечивает передачу сигналов на поверхность посредством канала 70 передачи сигнала, например, линии связи, расположенной внутри гибкой трубы 60. Например, линия 70 связи может быть расположена вдоль открытой внутренней части гибкой трубы 60 или внутри стенки гибкой трубы 60. В качестве примера линия 70 связи может содержать электрическую линию или волоконно-оптическую линию. Комбинирование линии 70 связи с гибкой трубой 60 позволяет передавать сигнал и/или питание на компоновку 22 для нижнего заканчивания без необходимости прокладывания отдельного кабеля внутри скважины. Как и в других вариантах осуществления, описанных в данном документе, проверка работоспособности компоновки для нижнего заканчивания может быть проведена без применения линии связи, например, силового кабеля, отдельно прокладываемого внутри скважины к компоновке 22 для нижнего заканчивания.
[0025] В примере, показанном на Фиг. 3, множество систем 58 индуктивного соединителя применяют для передачи сигналов на компоновку 22 для нижнего заканчивания и от него. Например, компонент 56 индуктивного соединителя может быть применен в качестве интерфейса 54 инструмента для обслуживания для осуществления связи с компонентом 36 индуктивного соединителя компоновки 22 для нижнего заканчивания. Однако компонент 56 индуктивного соединителя осуществляет связь с охватывающим компонентом 72 индуктивного соединителя через соответствующую линию 74 связи. В этом примере охватывающий компонент 72 индуктивного соединителя установлен на гибкой трубе 60 и осуществляет связь с соответствующим охватываемым компонентом 76 индуктивного соединителя, соединенным с линией 70 связи. Охватывающий компонент 72 индуктивного соединителя и соответствующий охватываемый компонент 76 индуктивного соединителя образуют вторую систему 58 индуктивного соединителя. Сигналы, например, питания и/или связные сигналы передают между компоновкой 22 для нижнего заканчивания и системой 44 инструмента для обслуживания через обе эти системы 58 индуктивного соединителя. Связь между системой 44 инструмента для обслуживания и компоновкой 22 для нижнего заканчивания позволяет проводить испытание системы 26 связи компоновки для нижнего заканчивания и других функциональных компонентов компоновки для нижнего заканчивания непосредственно перед погружением компоновки для верхнего заканчивания в скважину с установлением соединения с компоновкой 22 для нижнего заканчивания.
TM
[0026] За счет применения электрической системы 68 гибкой трубы может быть достигнута высокая скорость передачи сигналов. Например, сигналы могут передавать с высокой скоростью на поверхность и с поверхности через линию 70 связи, например, электрическую линию, волоконно-оптическую линию или другую линию связи, проложенную с наружной стороны гибкой трубы 60. В некоторых вариантах применения электрическая система 68 гибкой трубы также может содержать различные модемы или другое оборудование связи, например, модем WellNet. В зависимости от применения питание могут подавать с поверхности; или в электрической системе 68 гибкой трубы может быть предусмотрен скважинный источник 66 питания, например, аккумулятор.
[0027] На Фиг. 4 в основном показан другой вариант осуществления инструмента 46 для обслуживания, содержащего интерфейс 54 инструмента для обслуживания, который сопряжен с системой 26 связи компоновки 22 для нижнего заканчивания. В этом примере инструмент 46 для обслуживания транспортируют по скважине посредством гибкой трубы 60, причем он содержит электрическую систему 68 гибкой трубы. Однако в этом варианте осуществления электрической системы 68 гибкой трубы для передачи сигналов от интерфейса 54 инструмента для обслуживания, например, компонента 56 индуктивного соединителя, вверх по стволу скважины для передачи на поверхность применено устройство 78 беспроводной связи. Например, устройство 78 беспроводной связи могут применять для передачи сигналов беспроводным образом на соответствующее телеметрическое устройство 80, установленное вдоль гибкой трубы 60, или от него. Однако устройство 78 беспроводной связи также могут применять для связи с телеметрическим устройством 80, расположенным на развернутой системе транспортирования проводной линии связи. Этот последний вариант осуществления позволит проводить проверку работоспособности, например, параметров функционирования, системы 26 связи компоновки для нижнего заканчивания, датчиков 28, устройств 30 регулирования расхода и/или других функциональных компонентов без применения трубы в системе инструмента 44 для обслуживания. В этих вариантах осуществления устройство 78 беспроводной связи по-прежнему будет способно осуществлять связь с компонентами компоновки 22 для нижнего заканчивания посредством компонента 36 индуктивного соединителя.
[0028] В зависимости от применения система 20 скважины и компоновка 22 для нижнего заканчивания могут иметь различные конфигурации и могут содержать компоненты различных типов. Кроме того, в одной или большем количестве ступеней вдоль компоновки 22 для нижнего заканчивания могут быть применены различные датчики, устройства регулирования расхода и другие устройства. Кроме того, процедуры проведения испытания компоновки 22 для нижнего заканчивания и проверки работоспособности, например, параметров функционирования, различных компонентов компоновки 22 для нижнего заканчивания могут быть настроены в соответствии с параметрами конкретного ствола скважины, системы заканчивания и/или пласта-коллектора. Аналогично этому, система 44 инструмента для обслуживания может быть сконструирована в различных конфигурациях с применением компонентов многочисленных типов с целью облегчения предварительного испытания компоновки 22 для нижнего заканчивания для гарантирования того, что компоновка 22 для нижнего заканчивания готова к приему соответствующей компоновки для верхнего заканчивания. Кроме того, компоновка для верхнего заканчивания одного из многочисленных типов также может быть развернуто в скважине и соединено с компоновкой 22 для нижнего заканчивания в зависимости от параметров, связанных с конкретным применением скважины, параметров ствола скважины и/или окружающей формации.
[0029] В различных вариантах применения и вариантах осуществления, описанных в данном документе, короткие «сигналы» могут быть отправлены для запуска событий или серии событий внутри скважины на, например, ступенях 32. Однако эти события могут различаться от одного варианта применения к другому. В некоторых вариантах применения отправленные в скважину сигналы обеспечивают совокупное или индивидуальное управление работой клапанов. В качестве примера клапаны могут приводить в действие из полностью открытого в полностью закрытое положение, из полностью закрытого в полностью открытое положение и/или в требуемые промежуточные положения, заданные, например, соответствующим микропрограммным обеспечением. В зависимости от варианта применения отправленные в скважину сигналы могут быть применены для осуществления различных других событий или серии событий. В некоторых вариантах применения эти сигналы могут быть сохранены, например, их могут сохранять в запоминающем устройстве 67, а затем отправлять из определенного места в скважине, чтобы запустить осуществление требуемых событий на, например, ступенях 32. Отправлены ли сигналы с поверхности или из определенного места в скважине, их передают на инструмент 62 или посредством его, а затем через соответствующую систему индуктивного соединителя для выполнения требуемых операций клапанов и/или других компонентов.
[0030] Хотя выше были подробно описаны некоторые из вариантов осуществления изобретения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что возможны многие модификации без существенного отступления от идей настоящего изобретения. Соответственно, предполагается, что такие модификации входят в объем настоящего изобретения, который определяется формулой изобретения.