ПОДЗЕМНАЯ СКВАЖИННАЯ СИСТЕМА СО МНОЖЕСТВОМ ДРЕНАЖНЫХ СКВАЖИН, ОТХОДЯЩИХ ОТ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СКВАЖИНЫ, И СПОСОБ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
UNDERGROUND WELL SYSTEM WITH PLURALITY OF DRAIN HOLES EXTENDING FROM PRODUCTION WELL AND METHOD OF ITS USE

Предпосылки создания изобретения
[0001] Настоящее изобретения относится, в целом, к добыче текучих сред из подземного пласта и, в частности - к подземным скважинным системам, имеющим множество дренажных скважин, и способам их использования.
[0002] Множественные взаимосвязанные скважины широко используют в подземной разработке для максимизации добычи углеводородных текучих сред из подземного пласта. Использование множественных взаимосвязанных скважин может привести к более высокой производительности, чем может быть получено от множественных несвязанных между собой скважин. Взаимосвязанные скважины могут быть особенно полезны в линзовидных продуктивных зонах (также называемых залежами, состоящими из отдельных отсеков), например, где могут находиться множественные, несоприкасающиеся, углеводородсодержащие подземные зоны. На фиг. 1 показан план линзовидной продуктивной зоны 1, имеющей расположенные в ней изолированные углеводородсодержащие подземные зоны 2. Углеводородсодержащие подземные зоны 2 могут отличаться по размеру и форме. Проникнуть в достаточное количество углеводородсодержащих подземных зон в линзовидной продуктивной зоне может быть сложно с использованием только одной скважины, в частности, в целом, вертикальной скважины. Даже если для проникновения в большое количество углеводородсодержащих подземных зон используют множественные скважины, по возможности, имеющие боковые ответвления, давление в пласте может быть недостаточно высоким для обеспечения свободного истечения текучей среды из скважины. В таком случае добыча из линзовидной продуктивной зоны может быть экономически неоправданной, даже несмотря на то, что в них могут находиться значительные количества углеводородных текучих сред.
[0003] В случаях, если давление пласта недостаточно для обеспечения свободного истечения текучей среды из скважины, для облегчения добычи углеводородной текучей среды на поверхность земли может быть использован подъемный механизм. С эксплуатационной точки зрения может быть желательным иметь, по существу, вертикальную эксплуатационную скважину, когда для облегчения добычи текучей среды используют подъемный механизм. В линзовидной продуктивной зоне при использовании одиночной эксплуатационной скважины это преимущество вертикальной эксплуатационной скважины может сделать контакт с множественными углеводородсодержащими подземными зонами проблематичным.
[0004] Когда во множественные углеводородсодержащие подземные зоны одновременно проникают несколько скважин, они могут быть сконфигурированы в виде дренажных скважин для направления углеводородной текучей среды к малочисленным взаимодействующим эксплуатационным скважинам. Например, дренажные скважины могут иметь выпуск в коллекторную скважину, которая направляет поток углеводородной текучей среды в эксплуатационные скважины. Использование одной или нескольких коллекторных скважин может быть преимуществом с точки зрения объединения углеводородных текучих сред в больший объем, который легче поднять на поверхность земли. Объединение углеводородных текучих сред в больший объем также может сделать добычу более конкурентоспособной с экономической точки зрения. Вдобавок, направление потока углеводородной текучей среды в малочисленные эксплуатационные скважины позволяет избежать необходимости регулирования добычи и установки отдельного подъемного механизма на большем количестве отдельных эксплуатационных скважин.
Сущность изобретения
[0005] Настоящее изобретение, в целом, относится к добыче текучих сред из подземного пласта и, в частности - к подземным скважинным системам, имеющим множественные дренажные скважины, и способам их использования.
[0006] В некоторых вариантах осуществлениях настоящее изобретение обеспечивает подземную скважинную систему, содержащую: эксплуатационную скважину, отходящую от поверхности земли; коллекторную область, сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; при этом коллекторная область является примыкающей к эксплуатационной скважине или содержит коллекторную скважину, пересекающую или сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; и, по меньшей мере, одну ответвленную дренажную скважину, отходящую вбок от эксплуатационной скважины; при этом по меньшей мере одна ответвленная дренажная скважина содержит по меньшей мере одно ответвление, а одно или более из ответвлений пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью.
[0007] В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение обеспечивает подземную скважинную систему, содержащую: эксплуатационную скважину, отходящую от поверхности земли; коллекторную область, сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; при этом коллекторная область является примыкающей к эксплуатационной скважине или содержит коллекторную скважину, пересекающую или сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; и множество дренажных скважин, отходящих вбок от эксплуатационной скважины; при этом одна или более из дренажных скважин пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью, одна или более из дренажных скважин повторно пересекаются или сообщаются по текучей среде с эксплуатационной скважиной в точке над местом сообщения по текучей среде коллекторной области с эксплуатационной скважиной, или любую их комбинацию.
[0008] В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение обеспечивает способ бурения подземной скважинной системы, содержащий: бурение эксплуатационной скважины, отходящей от поверхности земли; бурение коллекторной области, сообщающейся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; при этом коллекторная область является примыкающей к эксплуатационной скважине или содержит коллекторную скважину, пересекающую или сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; и бурение множества дренажных скважин, отходящих вбок от эксплуатационной скважины; при этом одна или более из дренажных скважин пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью, одна или более из дренажных скважин повторно пересекаются или сообщаются по текучей среде с эксплуатационной скважиной в точке над местом сообщения по текучей среде коллекторной области с эксплуатационной скважиной, или любую их комбинацию; и при этом одна или более из дренажных скважин проходят через по меньшей мере одну углеводородсодержащую подземную зону.
[0009] Отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны специалисту в данной области техники после прочтения нижеследующего раскрытия предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
[0010] Нижеследующие чертежи приведены для иллюстрации некоторых аспектов настоящего изобретения, и не должны рассматриваться как исключительные варианты осуществления. Сущность изобретения допускает возможность существенных модификаций, альтернатив, комбинаций и эквивалентов формы и назначения, что будет понятно специалисту в данной области техники.
[0011] На фиг. 1 показана схема линзовидной продуктивной зоны, имеющей расположенные в ней изолированные углеводородсодержащие подземные зоны.
[0012] На фиг. 2 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы, имеющей ответвленную дренажную скважину, отходящую вбок от эксплуатационной скважины.
[0013] На фиг. 3 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы, имеющей ответвленную дренажную скважину, дренажную скважину, пересекающую эксплуатационную скважину, и дренажную скважину, пересекающую коллекторную скважину, отходящие вбок от эксплуатационной скважины.
[0014] На фиг. 4 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы, имеющей множество дренажных скважин, отходящих вбок от эксплуатационной скважины и повторно ее пересекающих.
[0015] На фиг. 5 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы, имеющей множество дренажных скважин, отходящих вбок от эксплуатационной скважины и пересекающих коллекторную скважину.
[0016] На фиг. 6 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы, имеющей множество дренажных скважин, отходящих вбок от эксплуатационной скважины, где некоторые из дренажных скважин повторно пересекают эксплуатационную скважину, а некоторые из дренажных скважин пересекают коллекторные скважины.
[0017] На фиг. 7 показан вид сверху иллюстративной схемы подземной скважинной системы, расположенной в линзовидной продуктивной зоне, в которой множество коллекторных скважин используют для направления углеводородной текучей среды из подземных углеводородсодержащих зон в эксплуатационную скважину.
Подробное раскрытие изобретения
[0018] Настоящее изобретение, в целом, относится к добыче текучих сред из подземного пласта и, в частности - к подземным скважинным системам, имеющим множественные дренажные скважины, и способам их использования.
[0019] Раскрытые варианты осуществления преимущественно обеспечивают подземные скважинные системы, имеющие меньше проходок с поверхности, чем обычно используют в предыдущих достижениях для разработки линзовидной продуктивной зоны или подземных пластов, имеющих множество подземных несущих углеводородных зон. В частности, некоторые раскрытые варианты осуществления используют одну или более дренажных скважин, отходящих вбок от одиночной эксплуатационной скважины, где дренажные скважины не имеют выхода на поверхность земли. А именно, некоторые раскрытые варианты осуществления представляют подземные скважинные системы, отходящие от поверхности земли только в одном месте (например, такой выход имеет эксплуатационная скважина). Например, в некоторых раскрытых вариантах осуществления множественные дренажные скважины могут быть пробурены от эксплуатационной скважины, где дренажные скважины не имеют непосредственного выхода на поверхность земли. Использованный в настоящем документе термин «поверхность земли» относится к земной коре и любым покрывающим ее слоям (например, вода, лед и др.).
[0020] Раскрытые варианты осуществления могут быть преимущественными при эксплуатации подземных пластов, расположенных в экологически опасных местах или в местах со сложными условиями бурения поверхности (например, при морском бурении), где бурение множественных поверхностных скважин может быть нежелательным с точки зрения экологии, дорогостоящим, или, в другом случае, непрактичным мероприятием. В случае множественных дренажных скважин, отходящих вбок от одной эксплуатационной скважины, можно сократить общую длину скважины по сравнению со случаем, когда дренажные скважины отходят от поверхности земли. Раскрытые в настоящем документе варианты осуществления могут быть особенно предпочтительными для использования в линзовидных продуктивных зонах, где подземный пласт, в целом, содержит достаточное количество углеводородов для того, чтобы его разработка была экономически целесообразной, однако, в каждой подземной несущей углеводороды зоне резервов углеводородов не достаточно для оправдания бурения множественных выходящих на поверхность скважин при индивидуальной разработке каждой зоны.
[0021] В настоящих вариантах осуществления можно эффективно вести добычу из множества углеводородсодержащих подземных зон (например, в линзовидной продуктивной зоне) за счет объединения содержащихся там углеводородов в одной или нескольких коллекторных областях, доставляющих объединенные углеводороды в эксплуатационную скважину. Используемый в настоящем документе термин «коллекторная область» относится к сегменту ствола скважины, примыкающему к эксплуатационной скважине или содержащему отдельно пробуренную коллекторную скважину. Коллекторная область, примыкающая к эксплуатационной скважине, может содержать, например, по существу, невертикальную часть ствола скважины, имеющую возвышенность и основание, пробуренную от эксплуатационной скважины, проходящей от поверхности земли. Некоторые из приведенных здесь вариантов осуществления будут раскрыты с использованием термина «коллекторная скважина», обозначающего отдельно пробуренную коллекторную область. Однако, понятно, что любой раскрытый вариант осуществления, имеющий отдельно пробуренную коллекторную скважину, может быть аналогично осуществлен с использованием ствола скважины, имеющего коллекторную область, примыкающую к эксплуатационной зоне.
[0022] Множество дренажных скважин, исходящих от эксплуатационной скважины, могут быть использованы для доставки углеводородов в коллекторную область. В некоторых вариантах осуществления дренажные скважины могут пересекать или, иначе, сообщаться по текучей среде с коллекторной областью. В некоторых или других вариантах осуществления дренажные скважины могут повторно пересекать или, иначе, сообщаться по текучей среде с эксплуатационной скважиной. Используемый в настоящем документе термин «сообщение по текучей среде» относится к условиям, при которых текучая среда может перетекать из первой скважины во вторую скважину без явного механического соединения между двумя скважинами. Например, дренажная скважина может сообщаться по текучей среде с коллекторной областью или эксплуатационной скважиной, если текучая среда в дренажной скважине может проникать в коллекторную область или эксплуатационную скважину через естественную или искусственно созданную пористость подземного пласта (например, через трещины). В некоторых вариантах осуществления сообщение по текучей среде может быть установлено между двумя скважинами путем бурения скважин на достаточно близком расстоянии друг от друга и последующего перфорирования пространства между ними с помощью перфоратора. Если иное не указано в данном документе, то термины «пересекает», «пересечение» и их грамматические эквиваленты используют для отражения физического соединения и/или сообщения по текучей среде между двумя скважинами. Объединение углеводородной текучей среды множественных дренажных скважин в единственной эксплуатационной скважине может обеспечить использование единственного механизма подъема текучей среды в эксплуатационной скважине, что может быть более эффективным и менее затратным, нежели эксплуатация подъемного механизма для текучей среды во множественных скважинах.
[0023] Преимущество повторного пересечения дренажной скважины с эксплуатационной скважиной после опорожнения углеводородсодержащей подземной зоны заключается в том, что углеводородную текучую среду можно транспортировать непосредственно в эксплуатационную скважину, без необходимости ее возвращения в коллекторную область. Другое преимущество повторного пересечения дренажной скважины с эксплуатационной скважиной состоит в том, что в некоторых вариантах может быть реализовано сокращение общей длины скважины по сравнению с ситуацией, когда дренажная скважина проходит весь путь к коллекторной области.
[0024] В некоторых вариантах осуществления раскрытые в настоящем документе подземные скважинные системы могут содержать эксплуатационную скважину, проходящую от поверхности земли; коллекторную область, сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной, причем коллекторная область является примыкающей к эксплуатационной скважине или содержит коллекторную скважину, пересекающую или сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; и по меньшей мере одну ответвленную дренажную скважину, отходящую вбок от эксплуатационной скважины, причем по меньшей мере одна ответвленная дренажная скважина содержит по меньшей мере одно ответвление, при этом одно или более ответвлений пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью. В некоторых вариантах осуществления подземные скважинные системы могут отходить от поверхности земли только в одном месте.
[0025] В некоторых вариантах осуществления раскрытые в настоящем документе подземные скважинные системы могут содержать эксплуатационную скважину, отходящую от поверхности земли; коллекторную область, сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной, причем коллекторная область является примыкающей к эксплуатационной скважине или содержит коллекторную скважину, пересекающую или сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; и множество дренажных скважин, отходящих вбок от эксплуатационной скважины, при этом одна или более дренажных скважин пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью, одна или более дренажных скважин повторно пересекаются или сообщаются по текучей среде с эксплуатационной скважиной в точке над местом сообщения по текучей среде коллекторной области с эксплуатационной скважиной, или любую их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления подземные скважинные системы могут отходить от поверхности земли только в одном месте.
[0026] В раскрытых в настоящем документе вариантах осуществления коллекторная область (например, коллекторная скважина) может находиться под любым углом относительно поверхности земли. Однако, для облегчения сообщения по текучей среде обычно желательно, чтобы коллекторная область имела наклон вниз в направлении эксплуатационной скважины. Используемый в настоящем документе термин «наклоненная вниз» относится, по меньшей мере, к некоторому отклонению от горизонтального направления относительно поверхности земли. Так как термин «наклоненная вниз» используют в отношении коллекторной скважины, то наклоненная вниз коллекторная скважина имеет первый конец, пересекающий эксплуатационную скважину, расположенную ниже под поверхностью земли, чем второй конец коллекторной скважины, расположенный ближе к поверхности земли. Так как термин «наклоненная вниз» относится к коллекторной области, примыкающей к эксплуатационной скважине, наклоненная вниз коллекторная область имеет «пятку» ствола скважины, расположенную ниже под поверхностью земли, чем «носок» ствола скважины, расположенный ближе к поверхности земли. Понятно, что наклоненная вниз коллекторная область будет иметь преимущества за счет действия силы тяжести при транспортировке углеводородной текучей среды в эксплуатационную скважину. Однако, также понятно, что если коллекторная область обладает слишком большим углом наклона, потребуется более глубокая эксплуатационная скважина, чем это необходимо для пересечения с коллекторной областью. Таким образом, наклон коллекторной области может быть выбран адекватно для достижения преимуществ перемещения текучей среды под действием силы тяжести и в то же время не повлечет за собой необходимости увеличения глубины эксплуатационной скважины. В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть наклонена вниз под углом приблизительно 60 градусов или меньше относительно поверхности земли. В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть наклонена вниз под углом приблизительно 45 градусов или меньше относительно поверхности земли. В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть наклонена вниз под углом приблизительно 30 градусов или меньше относительно поверхности земли. В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть наклонена вниз под углом приблизительно 25 градусов или меньше относительно поверхности земли. В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть наклонена вниз под углом приблизительно 20 градусов или меньше относительно поверхности земли. В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть наклонена вниз под углом приблизительно 15 градусов или меньше относительно поверхности земли. В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть наклонена вниз под углом приблизительно 10 градусов или меньше относительно поверхности земли. В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть наклонена вниз под углом приблизительно 5 градусов или меньше относительно поверхности земли. В альтернативных вариантах осуществления коллекторная область может не иметь наклона, однако в таком случае транспортировка текучей среды не будет иметь преимуществ от действия силы тяжести.
[0027] Также следует отметить, что течение текучей среды в подземных скважинных системах основывается не только на силе тяжести. В некоторых вариантах осуществления любые части подземных скважинных систем могут быть сконфигурированы таким образом, что в них может быть создано избыточное давление (например, с помощью пара, воды или подобного текучей среды). Создание избыточного давления в скважинных системах может способствовать перемещению в них текучих сред и дренированию углеводородсодержащей подземной зоны. Подходящие технологии создания избыточного давления в подземной скважинной системе раскрыты в патенте Соединенных Штатов 7451814 на это же имя, который во всей полноте включен в настоящий документ посредством ссылки.
[0028] На фиг. 2 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы 10, имеющей ответвленную дренажную скважину 30, отходящую вбок от эксплуатационной скважины 20. Как показано на фиг. 2, подземную скважинную систему 10 располагают в линзовидной продуктивной зоне 15, имеющей одну или более расположенных в ней углеводородсодержащих подземных зон 16. Устьевое отверстие 11 скважины располагают на поверхности 12 земли, где поверхность 12 земли может быть земной корой, водой, льдом и др. Подземная скважинная система 10 содержит коллекторную скважину 25, пересекающую эксплуатационную скважину 20. Хотя на фиг. 2 показана только одиночная коллекторная скважина, следует признать, что при желании может присутствовать любое количество коллекторных скважин. Далее, в некоторых вариантах осуществления коллекторная скважина 25 может иметь коллекторную область, примыкающую к эксплуатационной скважине 20, что отмечалось ранее. Коллекторная скважина 25 может пересекать эксплуатационную скважину 20 в любом желаемом месте вдоль аксиальной длины эксплуатационной скважины 20. В некоторых вариантах осуществления коллекторная скважина 25 может пересекать эксплуатационную скважину 20 в ее самой нижней точке. В некоторых вариантах осуществления коллекторная скважина 25 может пересекать эксплуатационную скважину 20 выше ее самой нижней точки, тем самым, создавая накопитель 26, в котором можно объединять углеводороды и затем извлекать их на поверхность земли. Когда присутствуют множественные коллекторные скважины, им не обязательно пересекать эксплуатационную скважину 20, по существу, в одной точке. В вариантах осуществления, в которых примыкающая коллекторная область присутствует вместо коллекторной скважины 25, накопитель 26 может содержать увеличенную область в основании ствола скважины, где могут скапливаться лишние углеводородные текучие среды.
[0029] В некоторых вариантах осуществления отходить вбок от эксплуатационной скважины 20 может по меньшей мере одна ответвленная дренажная скважина 30. Хотя на фиг. 2 показана только одна ответвленная дренажная скважина 30, отходящая от эксплуатационной скважины 20, следует понимать, что может присутствовать любое количество ответвленных дренажных скважин. Кроме того, в ответвленной дренажной скважине 30 может иметься или, иначе, отходить от нее, любое количество ответвлений. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, некоторые из ответвлений могут пересекать эксплуатационную скважину 25 или коллекторную область, если таковая имеется. Как показано на фиг. 2, ответвления 35 могут пересекать коллекторную скважину 25. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, некоторые из ответвлений могут пересекать эксплуатационную скважину 20. Как показано на фиг. 2, ответвление 36 может пересекать эксплуатационную скважину 20 над точкой пересечения или местом сообщения по текучей среде коллекторной скважины 25 и эксплуатационной скважины 20. А именно, ответвление 36 может пересекать эксплуатационную скважину 20 в точке над местом сообщения по текучей среде коллекторной области с эксплуатационной скважиной. Любое количество ответвлений 35 может пересекать коллекторную скважину 25, и любое количество ответвлений 36 может пересекать эксплуатационную скважину 20. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления сами ответвления могут дополнительно разветвляться (например, ответвление 37) или пересекать другие ответвления (например, ответвление 38). Хотя на фиг. 2 изображены только 5 ответвлений, проходящих непосредственно от ответвленной дренажной скважины 30, следует понимать, что допускается любое количество ответвлений в зависимости, по меньшей мере, частично, от количества углеводородсодержащих подземных зон 16, которые должны быть опорожнены.
[0030] В некоторых вариантах осуществления коллекторная область может быть расположена ниже углеводородсодержащих подземных зон, через которые проходят дренажные скважины. Такой вариант осуществления изображен на фиг. 2. В альтернативных вариантах осуществления коллекторная область может быть расположена, по меньшей мере, над некоторыми из углеводородсодержащих подземных зон, если необходимо.
[0031] В некоторых раскрытых вариантах осуществления коллекторная область может пересекать, по меньшей мере, одну углеводородсодержащую подземную зону. Хотя на фиг. 2 изображена коллекторная скважина 25, пересекающая углеводородсодержащую подземную зону 16', понятно, что признак пересечения является опциональным. Пересекает ли коллекторная область углеводородсодержащую подземную зону, будет зависеть от эксплуатационных расчетов, что будет понятно специалисту в данной области техники.
[0032] В некоторых вариантах осуществления раскрытые в настоящем документе подземные скважинные системы также могут содержать по меньшей мере одну дренажную скважину, отходящую вбок от эксплуатационной скважины и повторно пересекающую или сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной в точке над местом сообщения по текучей среде коллекторной области с эксплуатационной скважиной. На фиг. 3 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы 10, имеющей ответвленную дренажную скважину 30, дренажные скважины 40, пересекающие эксплуатационную скважину 20, и дренажную скважину 41, пересекающую коллекторную скважину 27, отходящие вбок от эксплуатационной скважины 20. Опять же, понятно, что коллекторные скважины, изображенные на фиг. 3, могут быть заменены коллекторными областями, примыкающими к эксплуатационной скважине 20, если это предпочтительно. Как показано на фиг. 3, дренажные скважины 40 могут отходить вбок от эксплуатационной скважины 20 и повторно соединяться с ней после прохождения через углеводородсодержащие подземные зоны 16, но выше точки, в которой коллекторные скважины 25 и 27 сообщаются по текучей среде с эксплуатационной скважиной 20. В некоторых вариантах осуществления дренажные скважины 40 опционально могут содержать ответвления и/или пересекать другие дренажные скважины. Хотя на фиг. 3 показаны три дренажные скважины 40, повторно пересекающие эксплуатационную скважину 20, понятно, что может быть любое количество дренажных скважин 40, в зависимости от эксплуатационных расчетов. Остальные признаки, показанные на фиг. 3, такие же, что раскрыты выше на фиг. 2, и по этой причине не будут подробно раскрыты повторно.
[0033] В некоторых вариантах осуществления дренажные скважины могут присутствовать в дополнение к дренажным скважинам 40 или вместо них, повторно пересекая или сообщаясь по текучей среде с эксплуатационной скважиной 20. В частности, в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна дренажная скважина может отходить вбок от эксплуатационной скважины и пересекать коллекторную область или сообщаться с ней по текучей среде. На фиг. 3 дренажная скважина 41 может отходить вбок от эксплуатационной скважины 20 и пересекать коллекторную скважину 27. Опять же, хотя на фиг. 3 показана одиночная дренажная скважина 41, отходящая вбок от эксплуатационной скважины 20 и пересекающая коллекторную скважину 27, понятно, что в раскрытых вариантах осуществления может присутствовать любое количество таких дренажных скважин. Кроме того, конфигурируется ли дренажная скважина для повторного пересечения эксплуатационной скважины или для прохождения к коллекторной скважине, будет зависеть от эксплуатационных расчетов. Например, в некоторых вариантах осуществления может быть сокращена общая длина скважины путем повторного соединения дренажной скважины с эксплуатационной скважиной, в противоположность прохождению дренажной скважины к коллекторной скважине.
[0034] В некоторых вариантах осуществления подземные скважинные системы могут также содержать множество дренажных скважин, отходящих вбок от эксплуатационной скважины, где одна или более из множества дренажных скважин пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью, одна или более из множества дренажных скважин повторно пересекаются или сообщаются по текучей среде с эксплуатационной скважиной в точке над местом сообщения по текучей среде коллекторной области с эксплуатационной скважиной, или любую их комбинацию. Опционально, любая из множества дренажных скважин может разветвляться и/или она может пересекаться или сообщаться по текучей среде с другими дренажными скважинами.
[0035] Как изображено на фиг. 2 и 3, дренажные скважины и ответвления, исходящие отсюда, в большинстве случаев изображены под углом соединения 90°. Однако, понятно, что угол пересечения представлен только с целью упрощения изображения, могут быть использованы любые углы пересечения в любых раскрытых вариантах осуществления, что входит в объем настоящего изобретения. В различных вариантах осуществления угол пересечения около поверхности земли и угол пересечения, удаленный от поверхности земли, не обязательно должны быть одинаковыми. Кроме того, все дренажные скважины и ответвления не обязательно должны иметь одинаковый угол пересечения.
[0036] Кроме того, хотя дренажные скважины и ответвления, отходящие от них, в большинстве случаев были изображены, по существу, параллельными эксплуатационной скважине, этот признак не является обязательным. В общем, любая ориентация дренажных скважин и исходящих от них ответвлений входит в объем настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления дренажные скважины могут быть сконфигурированы в виде спирали, проходящей вокруг эксплуатационной скважины до места повторного пересечения эксплуатационной скважины или пересечения коллекторной области.
[0037] Также следует отметить на фиг. 2 и 3, что каждая дренажная скважина или выходящее из нее ответвление может проходить через любое количество углеводородсодержащих подземных зон. Хотя на фиг. 2 и 3 каждая дренажная скважина или ответвление изображены проходящими только через одну углеводородсодержащую подземную зону, понятно, что дренажная скважина или ответвление может проходить через множество углеводородсодержащих подземных зон, если этого потребуют эксплуатационные расчеты. Кроме того, в углеводородсодержащую подземную зону может проникать множество дренажных скважин или ответвлений, если это необходимо (см. фиг. 3).
[0038] В некоторых вариантах осуществления все дренажные скважины могут непосредственно отходить вбок от эксплуатационной скважины, вместо того, чтобы некоторые из дренажных скважин присутствовали в виде ответвления, отходящего от боковой скважины (например, ответвленная дренажная скважина), как изображено на фиг. 2 и 3. На фиг. 4 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы 50, имеющей множество дренажных скважин 70, отходящих вбок от эксплуатационной скважины 60 и повторно ее пересекающих. Когда все дренажные скважины повторно пересекают эксплуатационную скважину, отдельные коллекторные скважины опционально могут отсутствовать в подземных скважинных системах. В таких вариантах осуществления коллекторная область просто может содержать накопитель 66 или что-либо подобное на дне эксплуатационной скважины 60, где дренажные скважины 70 повторно пересекают эксплуатационную скважину 60 над ее наиболее низкой точкой. Как показано на фиг. 4, подземную скважинную систему 50 располагают внутри линзовидной продуктивной зоны 55, имеющей расположенные там углеводородсодержащие подземные зоны 56. Устьевое отверстие 51 скважины располагают на поверхности 52 земли, где поверхность 52 земли может быть земной корой, водой, льдом и др. Подземная скважинная система 50 содержит эксплуатационную скважину 60, соединяющуюся с накопителем 66, в котором могут накапливаться углеводородные текучие среды. Дренажные скважины 70 могут проникать через одну или более углеводородсодержащих подземных зон 56 и затем повторно пересекаться или сообщаться по текучей среде с эксплуатационной скважиной 60. Опционально дренажная скважина 70 может разветвляться и/или пересекаться или сообщаться по текучей среде с другими дренажными скважинами перед повторным пересечением или сообщением по текучей среде с эксплуатационной скважиной 60.
[0039] На фиг. 5 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы 50, имеющей множество дренажных скважин 70, отходящих вбок от эксплуатационной скважины 60 и пересекающих коллекторные скважины 65 и 65′. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 5, все дренажные скважины 70 пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной скважиной 65 и 65′ в противоположность повторному пересечению или сообщению по текучей среде с эксплуатационной скважиной 60, как показано на фиг. 4. Таким образом, коллекторные скважины 65 и 65′ не отсутствуют на фиг. 5. Опять же, дренажные скважины 70 опционально могут разветвляться и/или пересекать другие дренажные скважины до места пересечения или сообщения по текучей среде с коллекторными скважинами 65 и 65′. Другие приводимые признаки, показанные на фиг.5, имеют то же значение и раскрытие, что и показанные на фиг. 4, поэтому они не будут раскрываться повторно.
[0040] В некоторых вариантах осуществления множество дренажных скважин могут отходить вбок от эксплуатационной скважины, при этом одна или более дренажных скважин пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью, и одна или более из дренажных скважин повторно пересекаются или сообщаются по текучей среде с эксплуатационной скважиной. На фиг. 6 показана иллюстративная схема подземной скважинной системы 50, имеющей множество дренажных скважин 70, отходящих вбок от эксплуатационной скважины 60, при этом некоторые из дренажных скважин 70 повторно пересекают эксплуатационную скважину 60, а некоторые из дренажных скважин 70 пересекают коллекторные скважины 65 и 65′. По существу, подземная скважинная система, изображенная на фиг. 6, содержит гибрид из признаков, изображенных в подземных скважинных системах на фиг. 4 и 5. Приведенные на фиг. 6 признаки имеют то же значение и раскрытие, что и на фиг. 4 и 5, поэтому они не будут раскрыты повторно.
[0041] На фиг. 5 и 6 коллекторные скважины (65 и 65′) изображены с целью иллюстрации, а не ограничения. Может быть любое количество коллекторных скважин согласно раскрытым вариантам осуществления. Как раскрыто выше, коллекторные скважины могут иметь наклон вниз по направлению к эксплуатационной скважине в некоторых вариантах осуществления. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления вместо коллекторной скважины, может быть использована коллекторная область, примыкающая к эксплуатационной скважине, по существу, таким же образом.
[0042] Следует отметить, что подземные скважинные системы, раскрытые выше в настоящем документе, могут дополнительно содержать один или более клапанов или подобных средств для регулирования потока текучей среды или, иначе, для изоляции некоторых частей системы. Иллюстративные положения для клапанов 100 или подобных изолирующих давление механизмов изображены на фиг. 2. Специалисту в данной области техники будут понятны подходящие места, где могут быть использованы клапаны в представленных подземных скважинных системах, и положения, изображенные на фиг. 2, не следует понимать, как ограничивающие. Для ясности, эти клапаны отсутствовали на фиг. 3-6. Кроме того, специалисту в данной области техники будет понятен подходящий приводной механизм для открытия и закрытия таких клапанов. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, некоторые из дренажных скважин могут иметь связанные с ними клапаны, которые могут перекрывать поток текучей среды через дренажную скважину или отходящие от нее ответвления. Например, во время добычи углеводородной текучей среды из подземного пласта, углеводородсодержащая подземная зона может начать производить слишком много воды относительно количества произведенных углеводородов. Путем перекрывания дренажной скважины (скважин), проникающей (проникающих) через проблемную подземную зону, добыча углеводородов может продолжиться из остальных углеводородсодержащих подземных зон. В других случаях некоторые дренажные скважины можно перекрыть так, чтобы, при необходимости, только некоторые части подземной скважинной системы были задействованы в операциях стимулирования или ремедиации. В другом варианте осуществления клапаны могут быть использованы для увеличения откачки в выбранных дренажных скважинах путем перекрывания добычи из других скважин. В некоторых вариантах осуществления могут быть развернуты датчики в подземной скважинной системе для индикации, какие из клапанов необходимого открыть или закрыть для оптимизации добычи. Например, при использовании таких датчиков можно отслеживать тип или уровень потока текучей среды, а также его температуру. Использование таких датчиков известно специалисту в данной области техники.
[0043] В любом из раскрытых вариантов изобретения дренажные скважины и/или отходящие от них ответвления могут быть обсажены или необсажены. В некоторых вариантах осуществления дренажные скважины могут работать без спуска обсадной колонны. В других вариантах осуществления дренажные скважины могут быть закончены и затем перфорированы перед их эксплуатацией. Аналогично, в различных вариантах осуществления эксплуатационная скважина и коллекторная область могут быть обсажены или необсажены, по желанию.
[0044] Также следует отметить, что хотя на фиг. 2-6 линзовидная продуктивная зона изображена двумерным образом, следует понимать, что углеводородсодержащие подземные зоны могут быть распределены в радиальном направлении вокруг эксплуатационной скважины. Соответственно, подземные скважинные системы также могут проходить радиально вокруг эксплуатационной скважины таким образом, чтобы проникнуть и опорожнить как можно больше углеводородсодержащих подземных зон. На фиг. 7 показан вид сверху иллюстративной схемы подземной скважинной системы 120, расположенной в линзовидной продуктивной зоне, в которой множество коллекторных областей 110 используют для выведения углеводородной текучей среды из углеводородсодержащих подземных зон 112 по направлению к эксплуатационной скважине 114. Дренажные скважины, пересекающие коллекторную область 110 или находящиеся в жидкостном соединении с ней, и/или дренажная скважина 114 проходят в плоскости страницы и не показаны. Может быть использовано любое количество коллекторных областей, дренажных скважин и пересечений или точек сообщения по текучей среде при дренировании радиально распределенных линзовидных продуктивных зон.
[0045] В любых раскрытых подземных скважинных системах подземные скважинные системы также могут содержать подъемный механизм для текучей среды. Подъемный механизм для текучей среды может помогать транспортировать углеводородную текучую среду на поверхность земли, в частности, в продуктивной зоне, в которой одного только давления пласта недостаточно для добычи текучей среды. Подходящий подъемный механизм для текучей среды может включать в себя балочные подъемные системы, электрические погружные насосы, возвратно-поступательный вставной штанговый насос, приводимый в действие станком-качалкой, прогрессивный винтовой насос, приводимый в действие вращающейся колонной насосных штанг, гидравлический струйный насос, газо-подъемную систему, или что-либо подобное. По меньшей мере в одном варианте осуществления механизм для текучей среды может быть организован внутри накопительной части эксплуатационной скважины.
[0046] Хотя раскрытое выше изобретение в первую очередь направлено на использование рассматриваемых подземных скважинных систем в подземных пластах с низким давлением, в частности, таких, где может требоваться применение подъемных механизмов для текучей среды, понятно, что подземные скважинные системы могут применяться для любого типа подземного пласта. В некоторых вариантах осуществления раскрытые подземные скважинные системы могут быть использованы в подземном пласте с достаточным давлением для добычи углеводородной текучей среды из пласта. Использование подземных скважинных систем в таких подземных пластах может позволить дренировать расположенные в нем углеводородные залежи из множества выходных точек при разработке от одной эксплуатационной скважины. Кроме того, путем распределения клапанов в подземных скважинных системах можно регулировать, например, распределение внутрискважинного давления и обратный поток. Распределение и установку определенного уровня внутрискважинного давления можно проводить для улучшенного извлечения углеводородов во время эксплуатации. Кроме того, возможность распределить внутрискважинное давление может позволить областям с более высоким давлением подземного пласта нагнетать давление в областях с более низким давлением. Использование рассматриваемых подземных скважинных систем, таким образом, может обеспечить меньшую зависимость от выполнения операций нагнетания. Использование и распределение клапанов подходит для достижения регулирования внутрискважинного давления вышеуказанным образом, что известно специалисту в данной области техники.
[0047] Также в настоящем документе предусмотрены различные способы бурения и использования рассматриваемой подземной скважинной системы для добычи углеводородной текучей среды. В некоторых вариантах осуществления раскрытые способы могут содержать обеспечение подземных скважинных систем, содержащих эксплуатационную скважину, проходящую от поверхности земли; коллекторную область, сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной, причем коллекторная область является примыкающей к эксплуатационной скважине или содержит коллекторную скважину, пересекающую или сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; и множество дренажных скважин, отходящих вбок от эксплуатационной скважины, при этом одна или более дренажных скважин пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью, одна или более дренажных скважин повторно пересекаются или сообщаются по текучей среде с эксплуатационной скважиной в точке над местом сообщения по текучей среде коллекторной области с эксплуатационной скважиной, или любую их комбинацию, при этом одна или более дренажных скважин проходят через по меньшей мере одну углеводородсодержащую подземную зону; и добычу углеводородной текучей среды из подземной скважинной системы. Подходящие подземные скважинные системы могут содержать изображенные на фиг. 2-6 системы, раскрытые выше в настоящем документе, но не ограничены ими.
[0048] В некоторых вариантах осуществления способы бурения подземной скважинной системы могут содержать бурение эксплуатационной скважины, проходящей от поверхности земли; бурение коллекторной области, сообщающейся по текучей среде с эксплуатационной скважиной, причем коллекторная область является примыкающей к эксплуатационной скважине или содержит коллекторную скважину, пересекающую или сообщающуюся по текучей среде с эксплуатационной скважиной; и бурение множества дренажных скважин, проходящих вбок от эксплуатационной скважины, причем одна или более дренажных скважин пересекаются или сообщаются по текучей среде с коллекторной областью, одна или более дренажных скважин повторно пересекаются или сообщаются по текучей среде с эксплуатационной скважиной в точке над жидкостным соединением коллекторной области с эксплуатационной скважиной, или любую их комбинацию, и при этом одна или более дренажных скважин проходят через по меньшей мере одну углеводородсодержащую подземную зону.
[0049] В некоторых вариантах осуществления способы дополнительно могут содержать добычу углеводородной текучей среды из подземной скважинной системы. В некоторых вариантах осуществления настоящие способы также могут содержать осуществление операций обработки, по меньшей мере, в некоторых из углеводородсодержащих подземных зон, через которые проходят дренажные скважины. Операции обработки могут содержать, например, операции стимулирования и ремедиации. Иллюстративные операции стимулирования и ремедиации могут содержать, например, операции разрыва пласта, операции гравийной засыпки, операции нагнетания текучей среды, обработку заводнением, операции борьбы с утечками текучей среды, кислотную обработку, операции борьбы с поступлением песка, операции предотвращения аварийных ситуаций (например, операции удаления парафина) и тому подобное.
[0050] При добыче углеводородной текучей среды из линзовидной продуктивной зоны, любая из дренажных скважин может работать как нагнетательная скважина для нагнетания текучей среды, которая направляет углеводородную текучую среду к эксплуатационной скважине. А именно, в некоторых вариантах осуществления способы могут содержать повышение давления в подземной скважинной системе посредством текучей среды. Иллюстративные нагнетаемые текучие среды могут содержать, например, пар, воду, азот, диоксид углерода и тому подобное.
[0051] При бурении рассматриваемых подземных скважинных систем могут быть использованы различные технологии бурения боковых ответвлений. Такие технологии и инструменты бурения боковых ответвлений известны специалисту в данной области. Иллюстративные техники и инструменты бурения боковых ответвлений раскрыты в патентах США 4658916, 5458209 и 6920945, каждый из которых приведен здесь посредством ссылки. В некоторых вариантах осуществления может быть использован отклонитель для проведения бурения боковых ответвлений. Использование других инструментов и технологий бурения боковых ответвлений возможно, а приведенные выше примеры являются иллюстративными, а не ограничивающими.
[0052] В общем, при бурении рассмотренных подземных скважинных систем, в первую очередь, может быть пробурена эксплуатационная скважина с поверхности земли. Затем различными технологиями бурения боковых ответвлений можно ответвлять дренажные скважины от эксплуатационной скважины. Коллекторная область также может быть пробурена до или после бурения дренажных скважин, в зависимости от эксплуатационных требований. Например, коллекторная область, примыкающая к эксплуатационной скважине, может быть пробурена в той же буровой операции, что и эксплуатационная скважина. В некоторых вариантах осуществления каждая скважина может физически пересекать эксплуатационную скважину или коллекторную скважину. В других вариантах осуществления дренажные скважины могут просто сообщаться по текучей среде с эксплуатационной скважиной или коллекторной областью, сообщение по текучей среде может быть реализовано, благодаря естественной пропускаемости пласта, или сообщение по текучей среде может быть установлено путем перфорирования пространства между дренажной скважиной и эксплуатационной скважиной или коллекторной областью. Иллюстративные технологии бурения боковых ответвлений, пересекающих стволы скважин и устанавливающие сообщение по текучей среде между стволами скважин, раскрыты в патенте США 7819187, включенном в настоящий документ посредством ссылки. При бурении дренажных скважин к эксплуатационной скважине или коллекторной области могут быть использованы различные технологии дистанционного зондирования для направления бурения таким образом, чтобы каждая дренажная скважина пересекалась или сообщалась по текучей среде с эксплуатационной скважиной или коллекторной областью. Опционально операции заканчивания или обработки могут быть проведены во время бурения или следом за ним.
[0053] В альтернативных вариантах осуществления представленных способов с использованием подземных скважинных систем можно добывать текучую среду, отличающуюся от углеводородной текучей среды. Например, в некоторых вариантах осуществления с использованием подземных скважинных систем можно добывать углеводородный газ (например, метан). В других вариантах осуществления пластовую воду можно удалять из подземного пласта до добычи из него углеводородной жидкости или углеводородного газа. Например, представленные подземные скважинные системы могут быть использованы при добыче метана из угольного пласта, что может потребовать обширного удаления воды до того, как потечет газ.
[0054] Таким образом, настоящее изобретение хорошо адаптировано для достижения целей и указанных, а также присущих ему преимуществ. Конкретные раскрытые выше варианты осуществления являются лишь иллюстративными, так как настоящее изобретение может быть модифицировано и реализовано другим, но эквивалентным образом, что будет понятно специалисту в данной области техники. Кроме того, раскрытые в настоящем документе подробности конструкции или проекта не имеют ограничительного характера, за исключением тех, что раскрыты ниже в формуле изобретения. Поэтому очевидно, что конкретные иллюстративные варианты осуществления, раскрытые выше, могут быть видоизменены, скомбинированы или модифицированы, и что такие варианты входят в объем и идею настоящего изобретения. Изобретение, иллюстративно раскрытое в настоящем документе, может быть реализовано подходящим образом в отсутствии любого элемента, раскрытого не в формуле изобретения и/или любого опционально раскрытого элемента. В то время как составы и способы раскрывают с помощью терминов «содержащий» или «включающий» различные компоненты или этапы, составы и способы также могут «состоять, в основном, из» или «состоять из» различных компонентов или этапов. Все раскрытые выше числа и диапазоны могут отличаться на некоторое значение. Всякий раз, когда приведен численный интервал с нижней и верхней границей, любое число или интервал, входящий в этот диапазон также является раскрытым. В частности, каждый раскрытый диапазон значений (в виде, «от a до b» или, эквивалентно, «приблизительно а-b»), следует понимать, что раскрыто каждое число и интервал, охватывающий более обширный диапазон значений. Также термины в пунктах формулы изобретения имеют свою плоскость, обычное значение, если иное отчетливо не определено патентообладателем. Более того, использованные в формуле изобретения неопределенные артикли «a» или «an» определены здесь для обозначения одного или более чем одного из представленных элементов. Если существует какой-либо конфликт в применении слова или термина в настоящем раскрытии и одном или нескольких патентах или других документах, которые могут быть приведены посредством ссылки, определения, согласующиеся с настоящим раскрытием, следует адаптировать.