СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОЖЕСТВА СКВАЖИН ЧЕРЕЗ ОДИН СТВОЛ
SYSTEMS AND METHODS OF OPERATION OF NUMBER OF WELLS THROUGH ONE BORE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к системам и способам, использующимся для выполнения операций во множестве скважин через один основной ствол с одним или несколькими обсадными трубами, включающим в себя операции одновременного бурения и заканчивания одним станком.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обычные способы эксплуатации многочисленных скважин на промысле требуют многочисленных стволов и обсадных труб, соединенных с соответствующей фонтанной арматурой, оборудованием устья скважин и другим оборудованием. Обычно используют надземные обсадные трубы или надводные обсадные трубы и связанные с ними детали эксплуатационного и/или нагнетательного оборудования для сообщения с каждой скважиной. В результате, выполнение бурения, заканчивания и других аналогичных операций на территории с многочисленными скважинами может быть чрезвычайно дорогим и затратным по времени, поскольку часто необходимо устанавливать надземное или надводное оборудование для взаимодействия с каждой скважиной или монтировать буровую установку, после использования демонтировать, опускать домкратом и/или извлекать анкерные опоры и перемещать буровую установку на очередную скважину.
Существуют значительные опасности и затраты при выполнении данных одинаковых операций бурения, заканчивания и других аналогичных операций на многочисленных скважинах и увеличение опасности и затрат в тяжелых условиях, таких как в океанских глубинах, на арктических территориях или в стесненных условиях, таких как при работе на морской платформе или искусственном сооружении островного типа. Кроме того, стоимость надземной или надводной фонтанной колонной арматуры и связанного с ней оборудования может быть экономически не оправдана, и использование такого надземного или надводного оборудования может подпадать под действие многочисленных правил в промышленности, связанных с защитой окружающей среды или других правил, ограничивающих число скважин, вследствие значительного отрицательного воздействия на окружающую среду.
Существует необходимость создания систем и способов, применимых для добычи и/или нагнетания через множество независимых стволов скважин и/или выполнения других операций на многочисленных скважинах на площади через один основной ствол.
Дополнительно, существует необходимость создания систем и способов, применимых для эксплуатации многочисленных скважин через один основной ствол, включающих в себя разнесенные в боковом направлении скважины на площади, на расстояниях, превышающих достижимые с использованием обычных многосторонних ответвлений, с возможностью периодических операций на множестве скважин, не требующих перемещения буровой установки.
Также существует необходимость создания систем и способов добычи и/или нагнетания через множество скважин на площади, применимых в слое вблизи поверхности, что минимизирует установку оборудования на поверхности, и соответствующие затраты и отрицательное воздействие на окружающую среду.
Настоящее изобретение удовлетворяет данным потребностям.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В подробном описании различных вариантов осуществления настоящего изобретения, представленном ниже, даны ссылки на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
На фиг.1 показана схема известного варианта осуществления скважины с несколькими горизонтальными стволами под морской буровой установкой.
На фиг.2 показано известное наземное расположение нескольких устройств фонтанной колонной арматуры на площади.
На фиг.2A показан вид сечения варианта осуществления системы, согласно изобретению, включающей в себя райзер, соединенный с кожухом оборудования устья скважины, соединенным с камерой обсадной колонны направления, сообщающейся с несколькими стволами скважины внизу.
На фиг.2B показан вид сечения варианта осуществления системы, согласно изобретению, в которой соединительное устройство подводного оборудования устья скважины и райзер с защитой окружающей среды для подъема текучих сред на поверхность прикреплены к подводному оборудованию устья скважины, с прикрепленной камерой удержания перепада давления, соединенной с камерой обсадной колонны направления.
На фиг.3 показан вид сечения многочисленных разделенных в боковом направлении стволов скважин, соединенных с системой, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показанной на фиг. 41, 42 и/или 67.
На фиг.4-7 показаны схемы сечений различных вариантов осуществления системы, отличающихся типами и ориентацией разделенных в боковом направлении стволов скважин.
На фиг.8-17 показан вариант осуществления камеры разветвления с многочисленными частями системы во время различных стадий создания сообщения с множеством стволов скважин, с образованием камеры разветвления и разделяющих камеру разветвления на устанавливаемые части с помощью соответствующего устройства выбора ствола, при этом на фиг. 8, 10, 12, 14, и 16 показаны изометрические виды камеры разветвления и устройства выбора ствола, и на фиг. 9, 11, 13, 15, и 17 показаны виды в плане фиг. 8, 10, 12, 14, и 16, соответственно.
На фиг.18 показан вид сверху в плане варианта осуществления камеры разветвления с двойной стенкой.
На фиг.19 показан вид сечения камеры разветвления фиг. 18 по линии E-E.
На фиг.20 показан вид снизу в плане камеры разветвления фиг. 18.
На фиг.21 показан изометрический вид сечения фиг. 19.
На фиг.22 показан вид сверху в плане варианта осуществления инструмента выбора ствола, применимого для камеры разветвления фиг.18.
На фиг.23 показан вид сечения инструмента выбора ствола фиг.22 по линии F-F.
На фиг.24 показан изометрический вид сечений фиг. 19 и 23, инструмента выбора ствола, расположенного в камере разветвления.
На фиг.25 показан вид сверху в плане альтернативного варианта осуществления камеры разветвления с двойной стенкой.
На фиг.26 показан вид сечения камеры разветвления фиг. 25 по линии G-G.
На фиг.27 показан вид снизу в плане камеры разветвления фиг. 25.
На фиг.28 показан изометрический вид сечения фиг. 26.
На фиг.29 показан изометрический вид сечения камеры разветвления фиг.25, соединенной с дополнительной камерой разветвления с двойной стенкой.
На фиг.30 показан вид сверху в плане варианта осуществления инструмента выбора ствола, применимого для вставления в камеру разветвления фиг.25.
На фиг.31 показан вид сечения инструмента выбора ствола фиг.30.
На фиг.32 показан изометрический вид сечения камеры разветвления фиг.25, соединенной с инструментом выбора ствола фиг.30.
На фиг.33 показан вид сверху в плане другого варианта осуществления ряда камер разветвления.
На фиг.34 показан вид сечения камер разветвления фиг.33 по линии I-I.
На фиг.35 на изометрическом виде сечения фиг.31 показан инструмент выбора ствола.
На фиг.36 показан изометрический вид сечения фиг.34, показывающий ряд камер разветвления.
На фиг.37 на изометрическом виде сечения фиг.23 показан инструмент выбора ствола.
На фиг.38 показан изометрический вид сечений фиг. 31 и 34, показывающий инструмент выбора ствола фиг.31, расположенный в камере разветвления фиг.34.
На фиг.39 показан изометрический вид сечений фиг.34 и 37, показывающий инструмент выбора ствола фиг.37, расположенный в камере разветвления фиг.34.
На фиг.40 показан изометрический вид варианта осуществления инструмента выбора ствола, применимого для вставления в камеру разветвления фиг.41.
На фиг.41 показан изометрический вид варианта осуществления камеры разветвления, скрепленной с верхними концами обсадных труб, таких как показанные на фиг.3.
На фиг.42 показан изометрический вид варианта осуществления камеры разветвления, применимой для вставления в камеру разветвления фиг.41 для создания последовательности камер разветвления.
На фиг.43 показан изометрический вид варианта осуществления инструмента выбора ствола, применимого для вставления в камеру разветвления фиг.42.
На фиг.44 показан схематичный вид сбоку варианта осуществления способа выполнения дополнительных каналов к соответствующим камерам в камерах разветвления фиг. 41 и 42.
На фиг.45 показано сечение схематичного вида камеры разветвления фиг.44 по линии А-А, показывающее форму стыка камеры и дополнительных каналов.
На фиг.46 показано сечение схематичного вида камеры разветвления фиг.44 по линии B-B, показывающее форму стыка камеры и дополнительных каналов.
На фиг.47 показан изометрический вид варианта осуществления инструмента выбора ствола.
На фиг.48 показан изометрический вид варианта осуществления камеры разветвления с внешней стенкой, окружающей обсадные трубы, сообщающиеся с дополнительными каналами.
На фиг.49-50 показаны изометрические виды варианта осуществления камеры разветвления, применимой с инструментом выбора ствола фиг.47.
На фиг.51 показан инструмент выбора ствола фиг.47, вставленный в камеру разветвления фиг.48.
На фиг.52 показан изометрический вид варианта осуществления камеры разветвления с гибкими соединительными устройствами для облегчения установки.
На фиг.53 показан вид сбоку варианта осуществления камеры разветвления с прикрепленными клапанами для регулирования сообщения между камерой и соответствующими обсадными трубами.
На фиг.54-57 показаны схематичные виды установки обсадных труб, прикрепленных к нижнему концу камеры разветвления фиг.53, на фиг.55 и 57 показан вид сверху в плане фиг.54 и 56, соответственно.
На фиг.58 показан вид сверху в плане варианта осуществления камеры разветвления с двойной стенкой с многочисленными каналами обсадных труб, содержащимися в самом дальнем от центра отверстии.
На фиг.59 показан вид сечения камеры разветвления по линии J-J фиг.58.
На фиг.60 показан вид сверху в плане инструмента выбора ствола, применимого для камеры разветвления фиг.58.
На фиг.61 показан вид сечения инструмента выбора ствола по линии K-K фиг.60.
На фиг.62 показан изометрический вид сечения инструмента выбора ствола фиг. 60, введенного в камеру разветвления фиг. 58.
На фиг. 63 показан вид сверху в плане варианта осуществления камеры разветвления с двойной стенкой с обсадной трубой с множеством дополнительных каналов и обсадной трубой, имеющей один дополнительный канал в самом дальнем от центра отверстии.
На фиг.64 показан изометрический вид инструмента выбора ствола, применимого для камеры разветвления фиг.63.
На фиг.65 показан вид сечения камеры разветвления фиг.63 по линии L-L.
На фиг.66 показан вид сечения камеры разветвления фиг.65 с инструментом выбора ствола фиг.64, вставленным в нее.
На фиг.67 показан изометрический вид варианта осуществления камеры разветвления с прикрепленными клапанами для регулирования сообщения между камерой и обсадными трубами, с устройством установки для вставления в стволы скважин или другие камеры разветвления.
На фиг.68 показан альтернативный вариант осуществления камеры разветвления фиг.67 с альтернативной конфигурацией, заменяющей верхний конец по линии M-M.
На фиг.69 показан вид сверху в плане камеры разветвления фиг.68.
На фиг.70 показан вид сверху в плане альтернативного варианта осуществления камеры разветвления с устройством защиты от износа.
На фиг.71 показан изометрический вид участка камеры разветвления фиг.67 с добавлением перепускного сообщения между обсадными трубами для создания перепускного манифольда.
На фиг.72 показан вид сбоку инструмента выбора ствола, применимого для камеры разветвления фиг.70.
На фиг.73 показан частичный вид в плане устройства выбора ствола фиг.72.
На фиг.74 показан вид сбоку части инструмента выбора ствола фиг.73.
На фиг.75 показан вид сверху в плане варианта осуществления камеры разветвления с многочисленными частями перед выполнением способа установки, показанного на фиг.12-15.
На фиг.76 показан изометрический вид с сечением по линии N-N, показывающий участки камер разветвления меньшего размера фиг.75, содержащихся в камере разветвления большего размера.
На фиг.77 показан изометрический вид с вырезом камеры разветвления большего размера фиг.76.
На фиг.78 показан изометрический вид части камеры разветвления большего размера фиг.77 в линии O.
На фиг.79 показан изометрический вид с вырезом участка разветвления камеры меньшего размера фиг.76, с камерой, разделенной по линии C между обсадными трубами дополнительных каналов.
На фиг.80 показан изометрический вид с вырезом камеры разветвления с многочисленными частями, созданной последовательным вставлением и прикреплением частей камеры меньшего размера фиг.79 в камеру разветвления большего размера фиг.78.
На фиг.81 и 82 показан вариант осуществления камеры разветвления с многочисленными частями, причем на фиг.81 показаны отдельные части камеры разветвления и на фиг.82 показаны части фиг.81 в сборе.
На фиг.83 показан вид сверху в плане закрепляющего инструмента, применимого для закрепления камеры разветвления с многочисленными частями.
На фиг.84 показан вид сечения закрепляющего инструмента по линии P-P фиг.83.
На фиг.85 и 86 показаны увеличенные виды участков закрепляющего инструмента фиг.84 по линиям Q и R, соответственно.
На фиг.87 показан изометрический вид варианта осуществления камеры разветвления с многочисленными частями, включающей в себя закрепляющие устройства.
На фиг. 88-91 показаны увеличенные виды участков камеры разветвления фиг.87, причем на фиг. 88, 90, и 91 показаны участки по линиям S, T, и U фиг.87, соответственно, и на фиг.89 показан вариант осуществления закрепляющего устройства, применимого для камер разветвления фиг.87.
На фиг.92 показан вид сверху в плане варианта осуществления камеры разветвления.
На фиг.93 показан вид сечения камеры разветвления по линии V-V фиг.92.
На фиг. 94 и 95 показаны увеличенные виды участков камеры разветвления по линиям W и X фиг. 93, соответственно.
На фиг.96 и 97 показаны варианты осуществления камер разветвления с многочисленными частями и с многочисленными стенками, причем на фиг. 96 показаны отдельные части камеры разветвления и на фиг. 97 показаны части фиг. 96 в сборе.
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже и показаны на фигурах, перечисленных выше.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Перед подробным описанием вариантов осуществления настоящего изобретения следует напомнить, что настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления, описанными в данном документе, и что настоящее изобретение можно реализовать на практике или осуществлять различными путями.
Настоящее изобретение относится, в общем, к системам и способам, применимым для добычи, нагнетания и/или выполнения операций во множестве скважин, включающих в себя многочисленные, разнесенные в боковом направлении скважины, проходящие через один основной ствол. Для создания доступа к каждой из необходимого набора скважин одна или несколько камер разветвления созданы сообщающимися текучей средой с одной или несколькими обсадными трубами в одном основном стволе. Камера разветвления является конструкцией с камерой и множеством каналов, пересекающих камеру. Первый из каналов используют для сообщения с поверхностью через подземный пласт, по одному или нескольким обсадным трубам в основном стволе, а один или несколько дополнительных каналов в камере разветвления являются применимыми для сообщения с любым числом стволов скважин через соответствующие обсадные трубы. Таким образом, камера разветвления может иметь любую форму или устройство каналов, необходимых для соединения с нужной конфигурацией обсадных труб.
Любое число и любое устройство камер разветвления и/или сообщающихся с ними обсадных труб могут быть введены или спущены через один основной ствол и собраны последовательно или параллельно для размещения в любой конфигурации скважины. Камеры разветвления и обсадные трубы можно также собирать концентрическими или эксцентрическими друг к другу, в обоих случаях образуются кольцевые пространства, применимые для подачи веществ в скважины или их извлечения из скважин, и создаются многочисленные барьеры между окружающей средой и внутренним пространством камер и обсадных труб. При этом образуется составная конструкция, которая может включать в себя любое число сообщающихся или разделенных обсадных труб и камер, с кольцевыми пространствами или без них, каждой обсадной трубой и/или кольцевым пространством, применимым для подачи веществ в выбранные скважины или из них.
В каждую из скважин может быть создан индивидуальный или одновременный доступ для добычи, нагнетания, и/или иной работы после вставления инструмента выбора ствола в камеру разветвления. Инструмент выбора ствола может включать в себя внешнюю стенку, верхнее отверстие, совмещаемое с первым каналом при вставлении, и одно или несколько нижних отверстий, каждое совмещаемое с дополнительным каналом камеры разветвления для обеспечения сообщения с соответствующими стволами скважин. Использование инструмента выбора ствола обеспечивает выборочную изоляцию и/или сообщение с индивидуальными скважинами или группами скважин для выполнения различных операций, включающих в себя бурение, заканчивание, геотехнические мероприятия и другие аналогичные работы. Требуемые инструменты и оборудование, бурильные компоновки низа бурильной колонны, гибкие насосно-компрессорные трубы, забойные компоновки на каротажном кабеле и аналогичные изделия для выполнения операций в выбранном стволе скважины можно спускать через обсадную трубу в верхнее отверстие инструмента выбора ствола, расположенного в камере разветвления, затем направлять инструментом выбора ствола через нижнее отверстие в инструменте выбора ствола для входа в выбранный ствол скважины. В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения устройство каналов в каждой камере разветвления может обуславливать незавершенность периметра некоторых каналов. В таком варианте осуществления инструмент выбора ствола может включать в себя элемент удлинения с размером и формой для прохода в один из каналов, так что элемент удлинения завершает периметр выбранного канала, когда инструмент выбора ствола надлежащим образом вставлен и сориентирован, при этом обеспечивая сообщение с соответствующими скважинами через канал с изоляцией других отверстий.
Создавая выборочный доступ к множеству стволов скважин через один основной составной ствол, настоящие системы и способы обеспечивают более высокую производительность и уменьшенную стоимость по сравнению с существующими способами посредством уменьшения потребности в наземном оборудовании и уменьшения или исключения необходимости перемещения, монтажа и демонтажа буровых установок и аналогичного оборудования.
Обычные способы уменьшения числа обсадных труб и количества наземного оборудования, используемого для добычи или иной работы скважин, являются, в общем, ограниченными, наиболее распространенным из таких способов является бурение разветвленных скважин, включающих в себя многочисленные боковые стволы, пробуренные, в общем, в боковом направлении от центрального основного ствола. Различные варианты осуществления технологии разветвленных скважин описаны в патенте США 5564503, полностью включенном в данный документ в виде ссылки. На фиг. 1 показан являющийся примером вариант осуществления разветвленной конфигурации, включающей в себя морскую буровую установку (1), имеющую многочисленные боковые стволы скважин, ответвляющиеся от основного ствола скважины. Показаны различные типы боковых стволов скважин, включающие в себя неизолированные разветвления (2), неизолированные последовательности многоствольных разветвлений (3) елочного типа, и механически изолированные разветвления (4), каждое ответвляющееся от одного основного ствола.
Для исключения риска обрушения заканчивание боковых стволов обычно только применимо в прочных пластах горной породы, и возможность доступа или повторного входа в боковой ствол скважины является ограниченной, так же как возможность изоляции зон добычи в стволе скважины. Дополнительно, боковые стволы скважин имеют ограничения по использованию и размещению, являясь неподходящими для использования в зонах слоев поверхности и вблизи поверхности вследствие их, в общем, необсаженной конструкции.
Альтернатива разветвленным скважинам и аналогичным способам включает в себя создание не ограниченной сетки одноствольных скважин на территории. На фиг. 2 показаны многочисленные находящиеся на поверхности эксплуатационные елки (5) фонтанной колонной арматуры, разнесенные друг от друга для эксплуатации подземного коллектора посредством нескольких стволов скважин, с каждой елкой (5) фонтанной колонной арматуры, применимой для доступа в один ствол скважины. Использование данного неограниченного способа является подходящим только когда объем пространства, занятого эксплуатационным оборудованием не создает проблем экономики и защиты окружающей среды, и когда операции эксплуатации несложные.
Настоящие системы и способы преодолевают ограничения обычных подходов, описанных выше, и являются применимыми для эксплуатации скважин любого типа или объединений скважин, индивидуально или одновременно, включающей в себя, но без ограничения этим, добычу углеводородов или получение геотермальной энергии, нагнетание воды или газлифт для осуществления добычи, утилизацию подтоварной воды или других веществ отходов в скважинах утилизации, нагнетание газа для поддержания давления в скважине или газа в скважины хранилищ, или их объединение. Дополнительно, настоящие системы и способы дают возможность доступа к каждой скважине, одновременно или индивидуально, для любых операций, включающих в себя периодические операции заканчивания, периодические операции бурения, добычи, нагнетания, утилизации отходов, или другие аналогичные операции, с предотвращением перетока и/или загрязнения текучих сред или других материалов между стволами скважин и/или окружающей среды.
Кроме того, любое число клапанов, манифольдов, другое аналогичное оборудование или их объединение может быть расположено сообщающимся с камерой разветвления в подземной среде в составном основном стволе. Один блок фонтанной колонной арматуры или аналогичное устройство можно размещать сообщающимся с верхним концом основного ствола, причем фонтанной колонной арматуры, выполненной с возможностью сообщения с любой из скважин. Обычные системы для объединения многочисленных обсадных труб ствола скважины в одну елку в общем ограничены использованием на поверхности, занимая площадь поверхности, которая может быть ограниченной и/или дорогостоящей в некоторых вариантах применения. Кроме того, в отличие от наземных обычных систем, варианты осуществления настоящей системы являются применимыми как на поверхности земли, так и под водой для уменьшения количества требуемых дорогостоящих манифольдов и сооружений.
Настоящее изобретение также относится к способу создания сообщения с множеством скважин посредством создания камер разветвления. Множество обсадных труб, которые могут включать в себя концентрические обсадные трубы, могут быть созданы и расположены так, что верхний конец каждой обсадной трубы, в общем, находится вблизи верхнего конца каждой другой обсадной трубы. Одна или несколько основных обсадных труб, имеющих открытый верхний конец и закрытый нижний конец, могут затем быть созданы, так что верхние концы множества обсадных труб заключены в основную обсадную трубу. Материал обсадных труб, который могут включать в себя участки основной обсадной трубы, может быть удален для образования дополнительных каналов для сообщения с одной или несколькими скважинами. Аналогично, материал из основной обсадной трубы, который может включать в себя участки обсадных труб, используемых для образования дополнительных каналов, может быть удален для образования камеры, с каждой из обсадных труб, пересекающей камеру в одном из дополнительных каналов. Инструмент выбора ствола с верхним отверстием, соответствующим верхнему концу камеры и одним или несколькими нижними отверстиями, соответствующими одному или нескольким дополнительным каналам, может быть вставлен в камеру для создания доступа к одному или нескольким стволам скважин через выбранный дополнительный канал с изоляцией при этом других стволов скважины.
Настоящие системы и способы при этом создают возможность добычи, нагнетания и/или выполнения других операций в любом числе скважин на участке, через одну или несколько обсадных труб в одном стволе, с обеспечением, при этом выбора изоляции и выбора доступа к любой индивидуальной скважине или объединению скважин. Минимум оборудования на поверхности требуется для доступа и управления операциями для каждой из скважин, выполненной сообщающейся с камерой разветвления, один блок фонтанной колонной арматур является достаточным для сообщения с каждой скважиной через одну или несколько обсадных труб в одном стволе.
На фиг. 2A показан являющийся примером вариант осуществления настоящей системы, в которой райзер (125) с защитой окружающей среды, используемый для подачи бурового раствора, выходящего из скважины на поверхность во время операций подводного бурения, соединен с кожухом (124) оборудования устья скважины и используется для работы с ним, которое, в свою очередь, соединено с основанием (122) постоянной направляющей с подводными стойками (123) для осуществления направляющих к поверхности.
В показанном варианте осуществления ствол скважины, выполненный с возможностью размещения камеры (43) направляющей обсадной колонны или камеры разветвления, может быть выполнен проходящим аксиально вниз с камерой (43) направляющей обсадной колонны, прикрепленной к кожуху (124) оборудования устья скважины, основанием (122) постоянной направляющей и подводными стойками (123), так что многочисленные компоненты можно спускать одним блоком с цементированием (121) на месте установки.
Следует отметить, что на фиг. 2A показан один являющийся примером вариант осуществления и что другие варианты осуществления настоящей системы могут включать в себя использование кожуха (124) оборудования устья скважины и камеру (43) обсадной колонны направления.
Камера (43) направляющей обсадной колонны, прикрепленная к кожуху оборудования (124) устья скважины, включает в себя направляющую опорную плиту (113) для приема промежуточной обсадной колонны (115) в приемные гнезда (112) с полированной проточкой сверху каждой промежуточной обсадной колонны (115).
Для обеспечения создания барьера перепада давления для включения газлифта или других мер интенсификации притока пространство между подземным пластом, камерой (43), направляющей опорной плитой (113) и промежуточной обсадной колонной (115) может быть зацементировано (114) с использованием соединения для цементирования через бурильную колонну (не показано на фиг. 2A). Таким способом создается компонент удержания перепада давления вокруг любого оборудования, установленного внутри, что создает конечный барьер против ухода текучих сред, газа или паров из наиболее близкой к центру насосно-компрессорной трубы.
На фиг. 2B показан являющийся примером вариант осуществления настоящей системы, в которой соединительное устройство (116) подводного оборудования устья скважины и райзер с защитой окружающей среды для подъема текучих сред на поверхность прикреплены к подводному оборудованию (117) устья скважины с камерой (43) перепада давления или камерой разветвления, прикрепленной под подводным оборудованием (117) устья скважины. Другие варианты осуществления настоящей системы могут также включать в себя использование компоновки оборудования устья скважины и камеры, аналогичных показанному варианту осуществления в окружающей среде над уровнем моря, в море или на суше.
Камеру (43) перепада давления с соединительными устройствами и шпинделями для приемных гнезд с полированной проточкой, прикрепленных под ними с использованием наклонных соединительных устройств (120), спускают аксиально вниз и вставляют в приемные гнезда (112) с полированной проточкой, прикрепленные к промежуточной обсадной колонне (115) для образования барьера регулирования перепада давления для предотвращения ухода текучих сред, газа или паров из эксплуатационной или нагнетательной колонны насосно-компрессорной трубы, при этом давление в кольцевом пространстве между камерой 41 (фиг. 2A) разветвления или камерой 41 (фиг. 2В) разветвления можно поддерживать избыточным или с созданием разрежения. В вариантах применения над уровнем моря давление в кольцевом пространстве можно поддерживать избыточным, с созданием разрежения или в общем равным атмосферному давлению. Введение кольцевого пространства с разрежением с созданием теплоизоляции имеет преимущества в высокотемпературных скважинах, скважинах в Арктике, проходящих через вечную мерзлоту, и в другой чувствительной к воздействию, нарушающему экологию, внешней среде, где камеру (43) перепада давления или камеру разветвления можно использовать для уменьшения как теплового излучения, так и числа скважин, излучающих подземное тепло или производящих холод при расширении газа в скважинах хранилищ газа.
На фиг. 3 показан вид сечения многочисленных, разделенных в боковом направлении стволов скважин, соединенных с вариантом осуществления настоящей системы, так как показано на фиг. 41, 42, и 67. Составной основной ствол (6) показан прикрепленным к промежуточной обсадной колонне или обсадной трубе (29) внизу, показанной сообщающейся с тремя разделенными в боковом направлении стволами скважин в коллекторе (33). Колонны (23) насосно-компрессорных труб осуществляют сообщение между составным основным стволом (6) и каждым из разделенных в боковом направлении стволов скважин через промежуточные обсадные трубы (27).
Первый ствол скважины показан включающим в себя песчаные фильтры (34) для заканчивания, близкого к горизонтальному, с песчаными фильтрами. Песчаные фильтры (34) и колонна насосно-компрессорных труб размещены в не имеющем крепления или имеющем гравийную набивку стволе с надставкой хвостовика из насосно-компрессорной трубы с использованием пакера (31) на хвостовике или обсадной колонне. Труба (27) насосно-компрессорной колонны заканчивания со вторым пакером (30) в нижней части сообщается со стволом скважины и надставлена до приемного гнезда с полированной проточкой и комплекта (25) уплотнений шпинделя, прикрепленных к колонне (23) насосно-компрессорной трубы, проходящей через составной основной ствол (6).
Во втором стволе скважины показано заканчивание в открытом стволе, пробуренном на депрессии на гибкой насосно-компрессорной трубе (35), что, в общем, минимизирует нарушение проницаемости приствольной зоны пласта, происходящее при выполнении бурения способом посредством колонны насосно-компрессорных труб.
В третьем стволе скважины показано заканчивание с использованием цемента и перфорированного хвостовика, в котором цемент (32), расположенный вокруг обсадной трубы или хвостовика (28A), снабжен перфорационными каналами (36). Использованы подвеска хвостовика и верхний пакер (28) для прикрепления обсадной трубы или хвостовика (28A) к низу промежуточной обсадной колонны или обсадной трубы (29).
В ситуациях, где необходима работа под более высоким давлением, дополнительные трубы (24) можно закреплять с помощью закрепляющих устройств (25) к промежуточной обсадной колонне или трубе (29).
На фиг. 4-7, составной основной ствол (6) показан сообщающимся с многочисленными разделенными в боковом направлении стволами скважин, которые в нормальных условиях недоступны с одной площадки на поверхности с использованием обычных с способов с многосторонним ответвлением. Каждый из показанных стволов скважин является применимым для различных типов операций добычи и/или нагнетания.
На фиг. 4 показан нижний конец составного основного ствола (6), соединенного с двумя стволами (7) добывающих скважин и третьим стволом (8) скважины, используемым для нагнетания воды в подземный водный горизонт (10) для поддержания давления в коллекторе (9) с использованием способа заводнения.
На фиг. 5 показан нижний конец составного основного ствола (6), соединенного с первым стволом (11) скважины, добывающей из первого блока геологического сброса, вторым стволом (12) скважины, добывающей из второго блока геологического сброса, и с третьим стволом (13) скважины, добывающей из третьего блока геологического сброса. Использование трех разделенных в боковом направлении стволов скважин с малым наклоном, как показано, для добычи из трех различных блоков геологического сброса создает преимущества перед обычным использованием протяженных горизонтальных скважин. Штуцеры и/или дроссельные отверстия могут быть созданы в конструкции составного ствола для регулирования перепадов давления и уменьшения обратного хода добычи при существовании коллекторов с отличающимся давлением, посредством способа заканчивания с элементами искусственного интеллекта.
На фиг. 6 показан нижний конец составного основного ствола (6), соединенный с первым стволом (14) скважины, добывающей с промежуточной глубины (18), вторым стволом (15) скважины, добывающей с малой глубины (17), и третьим стволом (16) скважины, добывающей с самой большой глубины (19). Каждый из стволов (14, 15, 16) скважин можно эксплуатировать до подъема уровня подземных вод выше соответствующих глубин (17, 18, 19), при котором эксплуатация соответствующего ствола скважины может быть прекращена. Возможность предотвращения поступления воды через стволы скважин можно создать добавлением запорной арматуры на обсадные трубы составного основного ствола (6) под камерой разветвления в составном основном стволе (6), обеспечивая использование способа заканчивания с элементами искусственного интеллекта с возможностью изоляции зон. Размещение обычных пробок и ответвлений для изоляции зон также возможно во время геотехнических мероприятий в скважине с использованием инструмент выбора ствола, как описано выше. Добавление описанных возможностей регулирования расхода в показанную структуру составной скважины уменьшает количество оборудования водообработки с признаками отсекающей защиты, необходимого во время операций добычи в присутствии воды, обеспечивая значительное уменьшение затрат времени и стоимости, относящихся к такой операции.
На фиг. 7 показан нижний конец составного основного ствола (6), соединенного с первым стволом (21) скважины к геологическому признаку, разделенным в боковом направлении со стволом (22) скважины к горизонту геологического элемента, который невозможно эффективно дренировать с использованием первого ствола (21) скважины, и дополнительным стволом (20) скважины, сообщающимся с отдельным подземным признаком для хранения или утилизации отходов.
На фиг. 8-13 показаны варианты осуществления стадий способа, применимого для строительства камеры разветвления для сообщения между составным основным стволом и несколькими стволами скважин, в последовательности стадий строительства.
На фиг. 8 показан изометрический вид, и на фиг. 9 показан вид сверху в плане, частичной камеры (37) разветвления, с перекрывающимися выступами дополнительных каналов сходящихся или находящихся вблизи диаметра первого канала (38), соответствующий плоскости А-А сечения, применимой для сообщения с обсадной трубой в одном основном стволе и дополнительными каналами (39) обсадной трубы с нижними концами, соответствующими плоскости B-B сечения, применимыми для сообщения с различными стволами скважин. Осевые линии каждого дополнительного канала (39) обсадной трубы разделяются на основании частичной камеры (37) разветвления, но сходятся или сближаются с первым каналом (38) обсадной трубы, обеспечивая совмещение и доступ к каждому дополнительному каналу (39), когда инструмент выбора ствола размещен в первом канале.
На фиг. 10 показан изометрический вид сбоку, и на фиг. 11 показан вид в плане камеры (40) разветвления в сборе с обсадной трубой, расположенной вокруг неполной камеры разветвления (поз. 37, показанная на фиг. 8), образующей камеру (41) над каждым из дополнительных каналов (39) обсадной трубы. Обсадная труба показана с открытой полостью на своем верхнем конце (именуемым первым каналом) со стенками, через которые проходит только внутренний диаметр дополнительных каналов (39) обсадных труб, и закрытым дном (42), образующим камеру (41).
На фиг. 12 показан изометрический вид, и на фиг. 13 - вид в плане камеры (43) разветвления в сборе, с обсадной трубой, с первым каналом на своем верхнем конце и всем материалом, удаленным из внутреннего диаметра дополнительных каналов (39) обсадных труб, что создает соответствующие дополнительные каналы, проходящие из камеры (41). Дополнительные каналы (39) обсадных труб встречаются и соединяются в точке (44) крепления в камере (41).
Удлинение дополнительных каналов (39) обсадных труб обеспечивает образование малого угла расхождения осевой линии дополнительных каналов (39) обсадных труб с осевой линией камеры (41), что облегчает проход различных инструментов и устройств через инструмент выбора ствола, вставленный в камеру (41) камеры (43) разветвления и в дополнительные каналы (39) обсадных труб. В различных вариантах осуществления изобретения для поддержания малого углового отклонения от вертикали в камере (43) разветвления можно использовать длинные камеры разветвления. Длинные камеры разветвления могут разветвляться на части с размером для вставления в подземный ствол.
Как показано на фиг. 8 и 10, плоскости А-А и B-B сечения демонстрируют возможные плоскости разделения для камеры разветвления, перпендикулярные ее осевой линии для осуществления централизации и вставления камеры разветвления в подземный пласт. Плоскость А-А сечения показывает верхний конец перекрывающих выступов дополнительных каналов вдоль их осевых линий, сходящихся или сближающихся с диаметром первого канала (38), и аксиально находится над плоскостью B-B сечения, которая показывает нижний конец выступов дополнительных каналов. Следует отметить, что положения плоскости А-А и B-B сечения являются примерами, и что любое число плоскостей сечения может быть установлено в любом месте на осевой линии сходящихся выступов. Показанная камера (43) разветвления при этом образована дополнительными каналами (39) обсадных труб и угловой ориентацией между плоскостями А-А и B-B сечения, при этом обсадные трубы закреплены на камере (41) с первым каналом на своем верхнем конце, закрытым нижним концом (42), и с открытой полостью, выполненной с возможностью приема инструмента выбора ствола, со стенками камеры, имеющими проходы, сообщающиеся с внутренними диаметрами дополнительных каналов (39) обсадных труб.
На фиг.13 показана плоскость C-C-C сечения, демонстрирующая плоскости разделения для камеры разветвления, проходящие через ее осевую линию, при этом меньшего размера централизованные или разветвленные камеры разветвления, такие как показанные на фиг. 12 и 13 могут быть централизованы, вставлены в более крупную неполную камеру разветвления и прикреплены к ней, так, как показано на фиг. 14 и 15, для обеспечения строительства на забое централизованной камеры разветвления, когда диаметр основного ствола ограничивает размер устройств, которые можно вставить в него.
Переходим к фиг. 14 и 15, где на фиг. 14 показан изометрический вид и на фиг. 15 - вид в плане неполной камеры (45) разветвления с закрытым нижним концом (42), с дополнительными каналами (39) обсадных труб с участками, удаленными снаружи максимального внешнего диаметра, соединенными с камерой на точках (44) закрепления, для размещения скважинной конструкции камеры разветвления с проходом через ствол с ограниченным максимальным диаметром. Дополнительные участки камеры разветвления, такие как образованные разрезанием камеры (43) разветвления фиг. 13 по плоскости C-C-C сечения, могут быть вставлены в неполную камеру (45) разветвления для образования завершенной камеры разветвления.
На фиг. 16 и 17 показаны изометрический вид и вид в плане, соответственно, варианта осуществления инструмента выбора ствола, пригодного к использованию в камере (43) разветвления фиг. 12. Инструмент (47) выбора ствола показан с внутренней проточкой (49), проходящей через него, заканчивающимся на нижнем отверстии (50), совмещающимся с дополнительным каналом камеры разветвления, когда инструмент (47) выбора ствола введен в камеру в ней. Аналогично, верхнее отверстие внутренней проточки (49) совпадает приблизительно с первым каналом камеры разветвления при вставлении инструмента (47) выбора ствола. Нижний конец инструмента (47) выбора ствола может быть центрально расположен в элементе (48) удлинения с использованием плоскости сечения D-D, совпадающей с плоскостью А-А сечения, и является относящимся к внутренней проточке (49), причем элемент (48) удлинения, имеет размеры и выполнен с возможностью завершения периферии дополнительного канала (39) обсадной трубы, совмещенного с внутренней проточкой (49) в камере разветвления. В случаях, где элемент (48) удлинения, выполненный на нижнем конце инструмента выбора ствола, введен в камеру, верхний конец инструмента выбора ствола может выступать наружу из камеры, проходя в обсадную трубу, соединенную с верхним концом камеры.
На фиг. 18-21 показан разветвитель (51) скважин, в котором можно обеспечивать соединение множества скважин. Разветвитель (51) скважин образован камерой разветвления с двойной стенкой или из множества частей, которая показана включающей в себя две индивидуальные камеры (43) разветвления, концентрически расположенные одна вокруг другой, каждая образующая камеру (41) внутри. Дополнительные каналы (39) обсадных труб проходят от него, показанные как концентрические обсадные трубы с двойной стенкой. Получающаяся в результате конструкция с двойной стенкой, образующая кольцевое пространство, создает две барьерные стены и изоляцию между самыми близкими к центру полостями обсадных труб и подземной средой, в которой они находятся.
На фиг. 19 показан вид сечения разветвителя (51) скважин, показанного на фиг. 18, по линии E-E, на котором более ясно показана камера разветвления меньшего размера, расположенная в камере разветвления большего размера. Камеры (41) и дополнительные каналы (39) обсадных труб камер (43) разветвления показаны скрепленными вместе в точке (44) закрепления, вблизи закрытого днища (42) и стенок камер (43) разветвления, так что дно одной камеры разветвления является, в общем, параллельным дну другой. Осевые линии камеры (41) и каждого дополнительного канала (39) обсадной трубы показаны пересекающимися в точке (52) разветвления, где сообщающиеся проходы от каждого дополнительного канала (39) обсадной трубы соединяются в камере (41) или обсадной трубе, соединенной с верхним концом камеры (41), если не изолированы с использованием инструмента выбора ствола или других изолирующих устройств. На фиг. 20 показан вид снизу в плане разветвителя (51) скважин, на котором более ясно показаны концентрические дополнительные каналы (39) обсадных труб, прикрепленных к камере (41) в точках (44) закрепления вблизи дна (42) и стенок камеры (41).
На фиг. 22 и 23 показан вариант осуществления инструмента выбора ствола, пригодного к использованию с камерой разветвления фиг. 18-21. Инструмент (47) выбора ствола показан как трубный элемент с размером для вставления в верхний канал камеры (41) самой близкой к центру камеры разветвления, причем инструмент (47) выбора ствола с внутренней проточкой (49), проходящей через корпус инструмента (47) выбора ствола под углом, заканчивается нижним отверстием (50) выбора. Внутренняя проточка (49) может являться концентрической, эксцентрической, сужающейся, наклонной, прямой или иметь любую другую необходимую форму или угол, в зависимости от ориентации дополнительного канала обсадных труб, подлежащего изоляции от верхнего канала камеры разветвления. Дополнительные устройства ориентации и/или направления можно также соединять с верхним концом инструмента выбора ствола и/или элементом удлинения, как описано выше, с верхним концом удлинения заданным плоскостью D-D сечения, так что дополнительное устройство размещается в обсадной трубе соединенным с верхним концом камеры разветвления.
На фиг. 24 показан изометрический вид сечения камеры разветвления фиг. 18-21 с инструментом выбора ствола фиг. 22 и 23, вставленным в нее. Верхний участок внутренней проточки (49) показан совмещенным с верхним каналом камеры разветвления, в камере (41) отверстие (50) инструмента (47) выбора ствола сориентировано для совмещения с одним из дополнительных каналов (39) обсадных труб камеры разветвления. Следует отметить, что когда показанный инструмент (47) выбора ствола обеспечивает доступ к индивидуальному выбранному дополнительному каналу (39) обсадной трубы, каждый другой дополнительный канал обсадной трубы изолирован внешней поверхностью инструмента (47) выбора ствола.
На фиг. 25-28 показан альтернативный вариант осуществления камеры разветвления с многочисленными частями, с двумя концентрическими устройствами (43) разветвления камеры, с двумя концентрическими дополнительными каналами (39) обсадных труб, первым, проходящим, в общем, вниз, противоположно верхнему первому каналу, и вторым, проходящим под углом от осевой линии камеры (41), с показанной конструкцией, образующей разветвитель (51) скважин. Как описано выше, концентрические камеры (43) разветвления прикреплены на точках (44) закрепления вблизи дна (42) и стенок каждой камеры (41) каждой камеры (43) разветвления. Осевые линии каждого дополнительного канала (39) обсадной трубы и камеры (41) совпадают в точке (52) разветвления.
На фиг. 29 показана камера разветвления фиг. 25-28, соединенная по вертикали со второй камерой разветвления аналогичной конструкции. Вторая камера разветвления показана соединенной с самым нижним дополнительным каналом обсадных труб первой камеры разветвления, с созданием составной конструкции с одним дополнительным каналом (39) обсадной трубы, смещенным по вертикали от другого канала, и нижним дополнительным каналом (39) обсадной трубы, проходящим, в общем, в направлении вниз, с образованием разветвителя (51) скважин. Любое число камер разветвления с любой конфигурацией дополнительных каналов можно вертикально составить или иначе расположить последовательно и/или параллельно, обеспечивая создание дополнительных каналов обсадных труб, сориентированных для соединения со стволами скважин различной конфигурации, со смещением поворотно или аксиально друг от друга на некоторое расстояние или угол.
На фиг. 30 и 31 показан вариант осуществления инструмента выбора ствола, инструмент (47) выбора ствола, имеющий, в общем, форму трубы с наклонной внутренней проточкой (49) на своем верхнем конце, заканчивающейся отверстием (50) выбора на боку инструмента (47) выбора ствола.
На фиг. 32 показан инструмент (47) выбора ствола фиг. 30 и 31, соединенный в камере (43) разветвления фиг. 25-28. Как показано, при вставлении в первый канал на верхнем конце камеры разветвления отверстие (50) инструмента (47) выбора ствола совмещается с дополнительным каналом камеры разветвления, обеспечивая выполнение операций на скважине, соответствующих совмещению с дополнительным каналом, с пропуском инструментов, гибких насосно-компрессорных труб, и/или других аналогичных изделий через внутреннюю проточку (49) инструмента выбора ствола, при этом одна или несколько других скважин изолированы, после чего инструмент (47) выбора ствола может быть убран для восстановления сообщения между всеми дополнительными каналами и первым каналом.
На фиг. 33, 34, и 36 показан разветвитель (51) скважин, образованный двумя составленными камерами разветвления. Верхняя камера разветвления показана с двумя дополнительными каналами (39) обсадных труб, первым, проходящим, в общем, вниз, противоположно верхнему первому каналу, и вторым, проходящим вбок под углом от камеры разветвления, оба дополнительных канала (39) обсадных труб пересекаются с камерой (41) в точке (44) закрепления. Нижние дополнительные каналы (39) обсадных труб показаны сообщающимися со второй камерой разветвления с двойной стенкой, закрепленной снизу. Нижняя камера разветвления показана с двумя дополнительными каналами (39) обсадных труб, каждым, проходящим вбок под углом вблизи дна нижней камеры разветвления, аналогично пересекая камеру (41) в точке (44) крепления.
На фиг. 35 показан вариант осуществления инструмента (47) выбора ствола с внутренней проточкой (49), проходящей наклонно через корпус инструмента (47) выбора ствола, так что отверстие (50) выбора, на котором внутренняя проточка (49) заканчивается, должно совмещаться с дополнительным каналом верхней камеры разветвления фиг. 33, 34, и 36, когда инструмент (47) выбора ствола вставлен в нее.
На фиг. 38 показан разветвитель (51) скважин с инструментом выбора ствола фиг. 35, вставленным в верхнюю камеру разветвления с двойной стенкой фиг. 33, 34, и 36, демонстрирующий совмещение между отверстием (50) инструмента выбора ствола и дополнительным каналом верхней камеры разветвления с двойной стенкой.
На фиг. 37 показан альтернативный вариант осуществления инструмента (47) выбора ствола с внутренней проточкой (49), проходящей наклонно через корпус инструмента (47) выбора ствола так, что отверстие (50) выбора, на котором внутренняя проточка (49) заканчивается, должно совмещаться с дополнительным каналом нижней камеры разветвления с двойной стенкой фиг. 33, 34 и 36, когда инструмент (47) выбора ствола вставлен в нее.
На фиг. 39 в разветвителе (51) скважин с инструментом выбора ствола фиг. 37, вставленным в нижнюю камеру разветвления фиг. 33, 34, и 36, показано совмещение отверстия (50) инструмента выбора ствола с одним из дополнительных каналов нижней камеры разветвления. В варианте осуществления изобретения, нижний конец инструмента выбора ствола может включать в себя элемент удлинения, как описано выше, создающий дополнительные устройства для направления и/или ориентации, подлежащие размещению в обсадных трубах и/или камерах разветвления, таких как посредством соединения с верхним концом самой близкой к центру камеры разветвления.
Как показано на фиг. 33-39 и в предшествующих показанных и описанных вариантах осуществления, любая комбинация и конфигурация камер разветвления с дополнительными каналами и другими сообщающимися обсадными трубами, может быть сконструирована концентрически, последовательно и/или параллельно, для размещения любой необходимой ориентации ствола скважины, и любая конфигурация дополнительных каналов обсадных труб может быть сделана доступной и/или изолированной с использованием одного или нескольких соответствующих инструментов выбора ствола.
Варианты осуществления настоящей системы могут быть установлены выполнением подземного ствола в подземном пласте, затем размещением нижнего конца камеры разветвления на нижнем конце подземного ствола. Обсадную трубу размещают в стволе, при этом ее нижний конец соединен с верхним концом камеры разветвления. Последовательно, ряд дополнительных подземных стволов можно выполнить через одно или несколько дополнительных каналов обсадных труб камеры разветвления, например, выполняя операции бурения через камеры разветвления и соответствующие обсадные трубы. Верхние концы обсадных труб, проходящих в дополнительные подземные стволы, можно прикреплять к нижним концам дополнительных каналов обсадных труб. Для последовательного доступа к каждому дополнительному каналу обсадных труб при проходке или взаимодействии с дополнительными подземными стволами, проходящими на одинаковые глубины через одинаковые геологические условия, инструмент выбора ствола, описанный выше, может быть вставлен в камеру разветвления для изоляции одного или нескольких дополнительных каналов обсадных труб от одного или нескольких других дополнительных каналов обсадных труб, осуществляя доступ через необходимый дополнительный канал, для взаимодействия с ним, направления аксиально вниз и/или размещения обсадных труб или других устройства в стволах скважин, доступ к которым создан.
Бурение, заканчивание или геотехнические мероприятия ряда подземных стволов в данном периодическом или последовательном режиме создает преимущество ускорения применения полученных знаний без их потери или деградации в обычных способах регистрации или замены персонала, поскольку каждый из ряда стволов должен пройти через одинаковые относительные геологические условия глубины, пласта, давления и температуры в относительно сжатый период времени в сравнении с обычными способами, обеспечивая более производительное бурение, заканчивание и иные взаимодействия с каждым последующим стволом.
На фиг. 41 показан изометрический вид варианта осуществления камеры (43) разветвления для размещения на нижнем конце подземного ствола с камерой (41), с тремя дополнительными каналами (39) обсадных труб, расположенными вблизи дна (42) камеры. Каждый дополнительный канал (39) обсадной трубы показан с приемным гнездом (61) с полированной проточкой или аналогичным соединительным устройством для соединения с другими устройствами, такими как комплекты уплотнения шпинделя на нижнем конце дополнительной камеры разветвления, такой как показана на фиг. 42. Шпонка или паз (58) или аналогичный внутренний выступ или гнездо показан применимым для соединения с инструментами выбора ствола и/или другой камерой разветвления с комплементарными выступом или гнездом, обуславливающими совмещение и ориентацию изделий, соединенных с их помощью. Камера (43) разветвления имеет отверстие (59) циркуляции или перепускную трубу, применимую для подачи текучей среды между камерой (41) и примыкающим кольцевым пространством для удаления шлама, закачки цемента и подачи текучих сред для аналогичных операций. После размещения камеры разветвления и ее закрепления на нижнем конце подземного ствола можно выполнять периодические операции через дополнительные каналы (39) обсадных труб, и нижний конец камеры (43) разветвления может быть соединен с верхними концами обсадных труб, сообщающихся со скважинами, такими, как показаны на фиг. 3, а верхний конец камеры разветвления может быть соединен с верхней обсадной трубой, сообщающейся с составным основным стволом.
На фиг. 40 показан инструмент (47) выбора ствола, применимый для вставления в камеру разветвления фиг. 41. Инструмент (47) выбора ствола показан со шпонкой или пазом (55) шагового перемещения, которые могут соединяться со шпонкой или пазом камеры разветвления для ориентирования инструмента (47) выбора ствола в камере. Инструмент (47) выбора ствола показан с эксцентрическим стволом (56) с нижним концом (57), который должен совмещаться с одним из дополнительных каналов обсадных труб камеры разветвления фиг. 41, когда инструмент (47) выбора ствола вставляют в нее и ориентируют. Инструмент (47) выбора ствола также показан имеющим полость (54) и паз (53) вблизи своего верхнего конца для размещения фиксаторов, стопоров и/или устройств скрепления с инструментом, применимых для вставления в камеру разветвления и извлечения из нее инструмента (47) выбора ствола.
На фиг. 42 показана уменьшенная камера (43) разветвления, с размером для вставления в камеру разветвления фиг. 41 для образования конструкции с множеством частей и с двойной стенкой. Показанная камера (43) разветвления фиг. 42 включает в себя камер (41) с дополнительными каналами (39) обсадных труб, проходящими на выбранную длину (64) от дн (42) камеры для соединения с нижней плитой (67). Следует отметить, что вследствие положения плоскости - сечения, описанной выше и показанной на фиг. 8 и фиг. 10, примененной к показанной камере (43) разветвления, каждый из дополнительных каналов (39) обсадных труб перекрывается на верхних концах, так что каждый дополнительный канал (39) обсадной трубы имеет незавершенную периферию или форму листа клевера на своем верхнем конце, так что инструмент выбора ствола надлежащего размера и формы применяется для завершения периферии выбранного дополнительного канала обсадной труб при изоляции дополнительного канала обсадной трубы и доступа к нему.
На фиг. 44 показан схематичный вид сбоку камеры (43) разветвления. На фиг. 45 показано сечение камеры разветвления фиг. 44 по линии А-А с формой (63) листа клевера перекрывающихся дополнительных каналов, имеющих незавершенные периметры на своих верхних концах. На фиг. 46 показано сечение камеры разветвления фиг. 44 по линии B-B, показывающее разделение между периметрами нижних концов дополнительных каналов (60) обсадных труб. Выбранная длина (64) дополнительных каналов обсадных труб может быть представлена расстоянием между плоскостью А-А сечения и плоскостью B-B сечения.
Как также показано на фиг. 42, комплекты (66) уплотнений шпинделя соединены с нижним концом каждого из дополнительных каналов (39) обсадных труб. Когда камера (43) разветвления фиг. 42 соединена с камерой разветвления фиг. 41, комплекты (66) уплотнений шпинделя могут быть закреплены в приемных гнездах 61 (фиг. 41), а нижняя плита (67) может упираться или устанавливаться вплотную с дном камеры разветвления большего размера. Нижняя плита (67) показана имеющей паз или шпонку (65), выполненную в ней, для соединения с соответствующим пазом или шпонкой в камере большего размера, обуславливая ориентацию камеры (43) разветвления меньшего размера так, что дополнительные каналы (39) обсадных труб каждой камеры разветвления совмещаются.
На фиг. 43 показан инструмент (47) выбора ствола с размером для вставления в камеру разветвления меньшего размера фиг. 42, имеющий элемент (48) удлинения на своем нижнем конце. После вставления камеры разветвления меньшего размера в камеру разветвления большего размера показанный инструмент (47) выбора ствола применяется для изоляции выбранного дополнительного канала обсадной трубы для обеспечения сообщения с выбранным стволом скважины, с завершением незавершенного периметра выбранного дополнительного канала обсадных труб. Инструмент (47) выбора ствола показан имеющим паз (53) и полость (54) на своем верхнем конце, применяющиеся для прикрепления и манипуляции инструментом (47) выбора ствола при вставлении и удалении инструмента.
Инструмент (47) выбора ствола показан имеющим эксцентрическую проточку (56) с нижним концом (57), совмещенным с элементом (48) удлинения, который показан имеющим неполную внутреннюю проточку (68) с размером для завершения периметра выбранного дополнительного канала обсадных труб камеры разветвления меньшего размера при вставлении в нее. Показаны шпонка или паз (55) шагового перемещения, выполненные с возможностью соединения с комплементарной шпонкой или пазом в камере разветвления с ориентированием при этом инструмента (47) выбора ствола для совмещения эксцентрической проточки (56) с дополнительным каналом обсадной трубы.
Когда инструмент (47) выбора ствола введен в точку прикрепления перекрывающихся в форме листа клевера дополнительных каналов камеры разветвления фиг. 42, неполная внутренняя проточка (68) элемента (48) удлинения завершает периметр перекрывающегося участка совмещенного дополнительного канала обсадной трубы, создавая при этом совмещенный дополнительный канал обсадной трубы с полным периметром для обеспечения изоляции от других дополнительных каналов обсадных труб.
Как показано на фиг. 8, 10 и 40-46 и в предшествующих и последующих показанных и описанных вариантах осуществления, можно сконструировать любую угловую ориентацию и конфигурацию дополнительных каналов обсадных труб между сечением А-А и сечением B-B и соединить с камерой для образования камеры разветвления с полным или частичным периметром на точках прикрепления, для размещения ствола скважины любой угловой ориентации, любой длины, и любой конфигурации дополнительных каналов, которые можно делать доступными и/или изолированными с использованием одного или нескольких соответствующих инструментов выбора ствола с элементом удлинения на нижнем конце или без него. В общем, угол обсадных труб, проходящих от камеры разветвления, влияет на длину устройств, которые могут проходить через камеру разветвления. Такие углы, в общем, находятся в диапазоне от 0 до 3 градусов на 100 футов (30 м) в нормальных скважинах, вместе с тем, могут являться необходимыми отклонения в 5-15 градусов на 100 футов (30 м), такие как в скважинах малого радиуса кривизны, а отклонения 15-30 градусов на 100 футов (30 м) могут являться необходимыми при использовании гибкой насосно-компрессорной трубы или аналогичного средства.
На фиг. 47 показан альтернативный вариант осуществления инструмента выбора ствола, инструмент (47) выбора ствола, имеющий проточку (56) и элемент (48) удлинения, расположенный под каналом (56) на его нижнем конце, как описано выше. Инструмент (47) выбора ствола показан включающим в себя один или несколько выступов (69), применяемых в альтернативном способе для ориентирования инструмента (47) выбора ствола в камере разветвления, причем выступов (69), выполненных с размерами и конфигурацией для вставления в отверстия циркуляции и/или перепускные трубопроводы в камере.
На фиг. 48-50 показан альтернативный вариант осуществления камеры (43) разветвления, имеющий перепускные трубопроводы текучей среды, стенку, закрывающую отрезок длины дополнительных каналов (64) обсадных труб, и комплекты (66) уплотнений, расположенных на его нижнем конце, применимом для соединения с другими инструментами и/или оборудованием, включающим в себя дополнительные камеры разветвления, такие как показанные на фиг. 41. Показанная камера (43) разветвления является применимой для инструмента выбора ствола фиг. 47. Камера (43) разветвления показана имеющей перекрывающие дополнительные каналы (39), отклоняющиеся, становясь разделенными в боковом направлении на нижнем конце камеры (43) разветвления. Камера (43) разветвления дополнительно показана имеющей многочисленные перепускные трубопроводы (59), проходящие через нее, применимые для подачи суспензий текучей среды, циркуляции и удаления шлама, закачки цемента и выполнения других аналогичных операций. Перепускные трубопроводы (59) также могут соединяться с выступами инструмента выбора ствола фиг. 47 для создания ориентации инструмента выбора ствола в камере (43) разветвления. На фиг. 49 показаны внутренние поверхности камеры разветвления с пунктирными линиями, показывающими расхождение дополнительных каналов обсадных труб от перекрывающихся периметров к полностью раздельным обсадным трубам. На изометрическом виде камеры (43) разветвления сверху на фиг. 50 показана форма листа клевера, созданная перекрывающимися дополнительными каналами (39) обсадных труб, при этом показан полный периметр верхнего правого дополнительного канала обсадной трубы.
На фиг. 51 показан вид сверху камеры (43) разветвления фиг. 48-50 с инструментом выбора ствола фиг. 47, вставленным в нее. Канал (56) инструмента выбора ствола показан расположенным в камере (43) разветвления, причем инструмента выбора ствола, имеющего диаметр немного меньше, чем у камеры. Элемент (48) удлинения показан завершающим периметр соответствующего дополнительного канала обсадной трубы, при этом, изолирующим совмещенный дополнительный канал обсадной трубы от других дополнительных каналов обсадных труб.
На фиг. 52 показан вариант осуществления камеры (43) разветвления, с использованием обсадной трубы, в которую она вставлена, как камеры, имеющей дополнительные каналы (39) обсадных труб, включающие в себя гибкие нижние обсадные трубы (70), разнесенные по вертикали на нижних концах, имеющие комплекты (66) уплотнения шпинделя, прикрепленные к ним, и поверхности (61) уплотнения, такие как приемные гнезда с полированной проточкой, вблизи своих верхних концов. Показанная камера (43) разветвления также включает в себя нижнюю плиту (67), применяющуюся для упора в дно камеры, когда показанная камера (43) разветвления вставлена в камеру разветвления большего размера. При вставлении показанной камеры (43) разветвления гибкие нижние обсадные трубы (70) могут направляться и соединяться с соответствующими соединительными устройствами в разделенных в боковом направлении стволах скважин.
На фиг. 53 показан вид сбоку альтернативного варианта осуществления камеры (43) разветвления фиг. 52 с плоскостью А-А сечения, выдвинутой к пересечению осевых линий дополнительных каналов обсадных труб с осевой линией первого канала камеры (43) разветвления. Камера (43) разветвления показана имеющей клапаны (74), расположенные над комплектом (66) уплотнения шпинделя с образованием манифольда (43A). Клапаны (74) и комплекты (66) уплотнений показаны имеющими разнос (75), что уменьшает рабочий диаметр конструкции в целом для облегчения вставления в ранее размещенные обсадные трубы и/или камеры разветвления, имеющие ограниченный диаметр. Направляющая плита (76) нижних обсадных труб соединена с нижними обсадными трубами (70) для разделения отдельных собранных в пучок колонн обсадных труб для облегчения разделения и соединения с приемными гнездами с полированной проточкой или другими соответствующими соединительными устройствами. Соединительное устройство (73) также показано расположенным над первым каналом камеры, соединенным с дополнительными каналами (39) обсадных труб, с дополнительным клапаном (72) и прикрепленной обсадной трубой (71), расположенной над ним, которые, когда объединены с нижними клапанами (74), трансформируют камеру разветвления в коллектор со скважинным манифольдом, созданный добавлением клапанов. Если клапаны подключены к гидравлической системе, скважинный манифольд может становиться оборудованием заканчивания с искусственным интеллектом с возможностью манипулирования притоком из множества скважин через дополнительные каналы обсадных труб камеры разветвления.
На фиг. 54-57 пучки (77) гибких обсадных труб (70) уменьшенного диаметра, схематично представленные гибкими нижними обсадными трубами и клапанами фиг. 53, показаны с устройствами увеличенного диаметра, такими как подземные предохранительные клапаны (74), прикрепленными к ним и разнесенными по оси каждой гибкой обсадной трубы (70). При введении пучков обсадных труб в камеру разветвления может начинаться разведение пучка для разделения каждой гибкой обсадной трубы (70) в соответствующий дополнительный канал обсадной трубы, как показано на фиг. 56 и 57.
На фиг. 58 и 59 вариант осуществления камеры (43) разветвления показан имеющим камеру (41) с размещением двух параллельных дополнительных каналов (39) обсадных труб, каждого, сообщающегося со стволом скважины, при этом образуется разветвитель (51) скважин. Дополнительные каналы (39) обсадных труб встречаются в камере (41) в точках (44) закрепления. Показанная камера (43) разветвления может быть образована концентрическим расположением камер разветвления большего диаметра вокруг камеры разветвления меньшего диаметра, включающей в себя два не соединенных дополнительных канала (39) обсадных труб. Показанная конфигурация из двух не соединенных дополнительных каналов (39) обсадных труб обеспечивает одновременную добычу веществ из одного или нескольких стволов скважин или нагнетание в них.
На фиг. 60 и 61 показан инструмент (47) выбора ствола, применимый для введения в камеру (43) разветвления фиг. 58 и 59, причем инструмент (47) выбора ствола имеет внутреннюю проточку (49), проходящую через него, заканчивающуюся отверстием (50) выбора, установленным для совмещения с дополнительным каналом камеры разветвления.
На фиг. 62 показан разветвитель (51) скважин, который включает в себя камеру (43) разветвления фиг. 58 и 59, имеющую инструмент (47) выбора ствола фиг. 60 и 61, расположенный в ней. Внутренняя проточка (49) инструмента (47) выбора ствола показана совмещенной с одним из дополнительных каналов (39) обсадных труб вблизи дна (42) камеры разветвления.
На фиг. 63 и 65 показан вариант осуществления камеры (43) разветвления, включающий в себя камеру разветвления большего размера, расположенную вокруг камеры разветвления меньшего размера, имеющей три дополнительных канала (39) обсадных труб, доступных через два верхних отверстия разного размера, размещенных в камере (41). Дополнительные каналы (39) обсадных труб пересекают камеру (41) в точке (44) закрепления. Каждый дополнительный канал (39) обсадной трубы сообщается на своем нижнем конце с разной скважиной, показанная составная конструкция, при этом, образует разветвитель (51) скважин. Показанные два верхних отверстия разного размера применимы, помимо прочего, для одновременной добычи веществ из одного или нескольких стволов скважин или нагнетание в них.
На фиг. 64 показан вариант осуществления инструмента (47) выбора ствола, имеющего размер для вставления в верхнее отверстие большего диаметра камеры разветвления фиг. 65. Инструмент (47) выбора ствола имеет внутреннюю проточку (49), заканчивающуюся отверстием (50) выбора, совмещающимся с одним из дополнительных каналов обсадных труб камеры разветвления, когда инструмент (47) выбора ствола вставлен в нее.
На фиг. 66 показан инструмент (47) выбора ствола фиг. 64, вставленный в камеру (43) разветвления фиг. 65 с отверстием (50) выбора, совмещенным с одним из дополнительных каналов обсадных труб, с изоляцией других дополнительных каналов обсадных труб.
Как показано на фиг. 58-66, любую конфигурацию дополнительных каналов обсадных труб можно создать для размещения двусторонней подачи через камеру разветвления от любого числа и любой конфигурации скважин.
На фиг. 67 показан вариант осуществления камеры (43) разветвления, имеющей три дополнительных канала (39) обсадных труб, каждый, соединенный с камерой, соединенной с соединительным устройством (73) сверху камеры (43) разветвления с закрепляющейся обсадной трубой (71) и клапаном (72), расположенными выше. Нижние гибкие обсадные трубы (70) показаны прикрепленными к нижнему концу каждого дополнительного канала обсадной трубы, причем нижние гибкие обсадные трубы (70) имеют клапаны или штуцера (74), сообщающиеся с ними, применимые для трансформации камеры разветвления в коллектор и компоновки в манифольд (43A). Использование клапанов на каждой из сторон камеры разветвления обеспечивает функционирование камеры разветвления как манифольда посредством гидравлического управления клапанами или штуцерами, при этом, трансформируя манифольд в оборудование заканчивания с элементами искусственного интеллекта, применимым для дистанционного направления подачи различных потоков через компоновку.
Нижние гибкие обсадные трубы (70) проходят через направляющую плиту (76), которая осуществляет разделение и ориентацию нижних гибких обсадных труб (70), и может упираться в дно примыкающей камеры разветвления, если показанная камера (43) разветвления вставлена внутрь. Нижние гибкие обсадные трубы (70) дополнительно показаны включающими в себя комплекты (66) уплотнения шпинделя, которые могут соединяться с комплементарными гнездами, когда камера (43) разветвления вставлена во вторую камеру разветвления.
В являющемся примером рабочем варианте осуществления изобретения камера разветвления фиг. 67 может быть вставлена в камеру разветвления фиг. 42, которая, в свою очередь, может быть вставлена в камеру разветвления фиг. 41. Камера разветвления фиг. 41 может быть соединена с верхним концом конфигурации разделенных в боковом направлении стволов скважин так, как показано на фиг. 3, с обсадными трубами, прикрепленными к нижним концам каждой камеры разветвления, сообщающейся с разными стволами скважин.
На фиг. 68 показан альтернативный вариант осуществления камеры (43) разветвления с убранным верхним концом камеры разветвления фиг. 67 и замененным концом, показанным на фиг. 68 на линии M-M. Показанная камера (43) разветвления имеет два дополнительных канала (39) обсадных труб, соединенных с соединительным устройством (79). Две обсадные трубы (71, 78) также показаны соединенными с соединительным устройством (79) для сообщения с дополнительными каналами (39) обсадных труб. Клапан (72) показан расположенным на одной из обсадных труб (71), обычно используемых для добычи из одного или нескольких соответствующих стволов скважин, а обсадную трубу используют для нагнетания насосом на поверхности с образованием манифольда (43A).
На фиг. 69 показан вид сверху в плане варианта осуществления камеры (43) разветвления с убранным верхним концом камеры разветвления фиг. 67 и замененным концом, показанным на фиг. 68 на линии M-M. Показанный манифольд (43A) камеры разветвления включает в себя два дополнительных отверстия (39), сообщающихся с первой обсадной трубой (71), и один или несколько других дополнительных каналов, сообщающихся со второй обсадной трубой (78). Показанный вариант осуществления является применимым для выполнения операций нагнетания одновременно с операциями добычи, таких как нагнетание газа или воды для подъема во вторую обсадную трубу (78) для осуществления добычи через первую обсадную трубу (71), или подачи подтоварной воды, углеводородов для хранения или другого типа подачи по второй обсадной трубе (78) с добычей через первую обсадную трубу (71).
На фиг. 70 показан вариант осуществления камеры (43) разветвления, включающей в себя внутренние проходные отверстия дополнительных каналов обсадных труб, имеющие наклонные поверхности (82), отходящие от центра камеры. Ролики (81) показаны расположенными в каждом дополнительном канале обсадной трубы, служащими в качестве устройств защиты от износа во время операций на каротажном кабеле. Приемное гнездо (83) показано приблизительно вблизи центра камеры (43) разветвления для соединения с инструментом выбора ствола и его ориентации. Камера (43) разветвления также показана имеющей многочисленные сквозные отверстия (80) для размещения линий управления во время различных операций, когда недостаточно места для прохода таких линий снаружи камеры (43) разветвления.
На фиг. 71 - вариант осуществления нижнего участка (84) камеры разветвления показан с обсадными трубами (70), соединенными с нижними концами каждого дополнительного канала обсадных труб. Обсадные трубы (70) показаны имеющими многочисленные клапаны (74), включающие в себя трехходовые клапаны, обеспечивающие выбор сообщения и изоляции между выбранными обсадными трубами (70). Комплекты (66) уплотнения шпинделя также показаны соединенными с концами каждой обсадной трубы (70) после прохода каждой обсадной трубы (70) через направляющую плиту (76) для осуществления разделения и ориентации каждой обсадной трубы (70). Когда варианты осуществления изобретения используют для добычи из разных изолированных сбросами блоков, так как показано на фиг. 5, добыча под более высоким давлением из блока первого сброса может создавать переток в другие стволы скважин, с возможно проницаемыми сообщающимися между собой другими блоками сбросов. Добычу и давление от блока, ограниченного сбросами, с более высоким давлением можно использовать для вытеснения из блока, ограниченного сбросами с пониженным давлением, с проницаемостью между блоками, ограниченными сбросами, действующей как дроссель давления для осуществления добычи. Такие варианты осуществления изобретения имеют значительную ценность, обеспечивая доступ к пластам с пониженной проницаемостью и более высоким давлением одновременно с пластами с пониженным давлением или подачу воды повышенного давления для заводнения коллекторов с пониженным давлением, не требующую дорогостоящих сооружений водонагнетания.
На фиг. 58-71 показано, что любую конфигурацию отверстий дополнительных каналов обсадных труб можно использовать для размещения двустороннего потока, проходящего через камеру разветвления, которую в свою очередь можно объединять с любой конфигурацией скважинных манифольдов из клапанов, штуцеров или других устройств регулирования расхода посредством камеры разветвления, действующей как коллектор и/или манифольд, включающий в себя трехходовые клапаны между входным отверстием компоновки манифольда и/или выходными отверстиями обсадных труб для направления и перенаправления потока текучих сред и/или газов в любом направлении в системе, образованной разветвлением скважин.
На фиг. 72 показан вариант осуществления инструмента (47) выбора ствола, применимый для вставления в камеру разветвления фиг. 70, или аналогичную камеру разветвления. Инструмент (47) выбора ствола показан включающим в себя втулку (141), содержащую элемент удлинения (поз. 48, показано на фиг. 73 и 74), и имеющий селектор 68 неполного периметра, расположенный в нем, вблизи отверстия (50) выбора, с окружающим износостойким материалом, таким как фарфор, для осуществления направления инструментов, насосно-компрессорных труб и других элементов через отверстие (50) выбора, в совмещенную обсадную трубу ствола скважины.
На фиг. 73 и 74 более подробно показан элемент (48) удлинения, имеющий селектор (68) неполного периметра. Селектор (68) неполного периметра может быть сужающимся, эксцентрическим и/или коническим, в зависимости от ориентации соответствующего дополнительного канала обсадной трубы, в который создают доступ. Приемное гнездо (54) показано расположенным в элементе (48) удлинения с пазом (53) в приемном гнезде (54), применяющемся для крепления элемента (48) удлинения к инструменту для вставления и/или извлечения. Приемное гнездо (54) показано включающим в себя дренажное отверстие (85) текучей среды для предотвращения гидравлической блокировки. Элемент (48) удлинения также включает в себя один или несколько шпинделей (86) и направляющий выступ (69), такой как спиральный направляющий выступ, для ориентирования элемента (48) удлинения.
На фиг. 75-80 показаны последовательные этапы строительства варианта осуществления камеры (43) разветвления, пригодные к использованию с настоящей системой.
На фиг. 75 показан вид в плане варианта осуществления камеры (43) разветвления, образованной размещением камеры разветвления большего размера концентрически вокруг камеры разветвления меньшего размера, с небольшим промежутком между ними, соответствующим допуску для установки двух деталей вместе. На фиг. 76 показан изометрический вид сечения камеры (43) разветвления фиг. 75 по линии N-N.
На фиг. 77 показан изометрический вид сечения фиг. 76 с убранной камерой разветвления меньшего размера, так что камеру (43) разветвления большего размера можно видеть включающей в себя камеру (41) с дном (42) камеры, причем камеру (41), прикрепленную к трем дополнительным каналам (39) обсадных труб в точках (44) закрепления.
На фиг. 78 показана камера (43) разветвления большего размера фиг. 77 с убранными всеми участками, выходящими за выбранный максимальный диаметр, показанный как линия O на фиг. 75, с образованием усеченных дополнительных каналов (46) обсадных труб в точках (44) закрепления.
На фиг. 79 показан изометрический вид сечения секции фиг. 76 с убранной камерой разветвления большего размера, так что камера (43) разветвления меньшего размера показана имеющей камеру (41) с дном (42), причем камеру (41), прикрепленную к дополнительным каналам (39) обсадных труб и централизованную или разделенную на части на плоскости C-C-C сечения, как показано на фиг. 75.
На фиг. 80 показан изометрический вид сечения обоих камер (43) разветвления с убранным материалом за выбранным диаметром от камеры разветвления большего размера, как описано выше. Способом, показанным на фиг. 75-80, централизованная камера разветвления меньшего размера фиг. 79 может быть вставлена частями через обсадную трубу и собрана с прикреплением частей к камере разветвления большего размера с убранным материалом за выбранным диаметром, показанным на фиг. 78. Каждая из частей камеры разветвления меньшего размера имеет размер, дающий возможность прохода через основной составной ствол и/или дополнительные каналы обсадных труб, прикрепленные к части перед сборкой камеры разветвления. Камеры разветвления меньшего размера, выполненные помещающимися в камеру разветвления большего размера, могут при этом разделяться и вставляться частями через основной составной ствол, в камеру разветвления большего размера, при этом завершая дополнительные каналы обсадных труб камеры разветвления большего размера, усеченные с удалением материала за выбранным диаметром, так что части камер разветвления меньшего размера являются применимыми способом, аналогичным способу подвески обсадных труб в камере разветвления большего размера, работающей в качестве подземного оборудования устья скважины.
На фиг. 81-97 показан вариант осуществления камеры разветвления с многочисленными частями для скважинной компоновки. На фиг. 81 показана первая камера разветвления, разделенная на три части для вставления в камеру разветвления большего размера с дополнительными каналами обсадных труб, усеченными по максимальному диаметру, как описано выше. Каждая деталь камеры разветвления меньшего размера включает в себя дополнительные каналы (39) обсадных труб, пересекающие камеру (41) в точке (44) закрепления. Камера разветвления большего размера показана имеющей материал, выходящий за выбранный диаметр, как описано выше, так что остаются усеченные дополнительные отверстия (46). Камера меньшего размера разветвления может быть закреплена в камере разветвления большего размера с использованием закрепляющих устройств (87, 89) на одном или обоих концах, в соединении с уплотняющими устройствами (88, 91) удержания перепада давления. Шпиндель (95) показан расположенным на нижнем конце камеры разветвления большего размера, вблизи нижней плиты (93), для ориентирования камеры разветвления при вставлении в одну или несколько обсадных труб или других камер разветвления, имеющих комплементарное приемное гнездо для приема шпинделя (96). Показаны также отверстия (94) циркуляции, обеспечивающие циркуляцию текучей среды через камеру разветвления. Приемное гнездо (92) также показано на дне (42) камеры разветвления для дополнительного обеспечения циркуляции текучей среды и соединения с инструментом выбора ствола, камерой разветвления, закрепленной внутри, или другими устройствами.
В варианте осуществления изобретения части камеры разветвления меньшего размера могут быть закреплены и уплотнены для работы под давлением через первый канал камеры разветвления большего размера, имеющий усеченные дополнительные каналы обсадных труб, так как с размещением уплотнений, выдерживающих перепад давления, между частями камер разветвления. После уплотнения для работы под давлением камеры разветвления меньшего размера к камере разветвления большего размера можно выполнять циркуляцию с использованием отверстий (94) циркуляции, отделенных от остальной части камеры разветвления нижней плитой (93), с входом или выходом из камеры через приемное гнездо (92). После циркуляции текучей среды приемное гнездо (92) может закрываться пробкой и уплотняться для работы с поддержанием перепада давления в камере разветвления. Приемное гнездо (92) также применимо для ориентирования инструментов выбора ствола и других камер разветвления, вставляемых в него, с приемом шпинделя или аналогичного ориентирующего элемента.
На фиг. 82 показана скомплектованная камера (43) разветвления после вставления каждой детали камеры разветвления меньшего размера в камеру разветвления большего размера и закрепления с использованием исполнительных устройств для приведения в действие закрепляющих устройств (87), размещенных в полостях (90) для взаимодействия с соответствующими закрепляющими устройствами (89). Скомплектованная камера (43) разветвления показана с дополнительными каналами (39) обсадных труб камеры разветвления меньшего размера, выступающими через усеченные дополнительные отверстия (46) камеры разветвления большего размера для формирования скомплектованных дополнительных каналов обсадных труб для сообщения с выбранными стволами скважин. Дополнительные каналы обсадных труб показаны прикрепленными на верхнем конце к камере (41) в точке (44) закрепления и могут иметь обсадные трубы ствола скважины, прикрепленные к их нижним концам во время вставления в камеру разветвления большего размера, эффективно действуя как внутрискважинное оборудование устья скважины, а вставленные участки камеры разветвления меньшего размера действуют как подвеска обсадной колонны или насосно-компрессорной трубы для каждого дополнительного канала.
На фиг. 83-86 показан вариант осуществления закрепляющего инструмента (97), применимого для вставления в одну из деталей разделенной камеры разветвления меньшего размера для создания компоновки (96). Закрепляющий инструмент (97) показан контактирующим как с верхним концом (98), так и с нижним концом (99) участка разделенной камеры разветвления меньшего размера.
На фиг. 84 показано сечение закрепляющего инструмента (97) по линии P-P фиг. 83. На фиг. 85 и 86 показаны виды Q и R деталей, соответственно, сечения фиг. 84. На фиг. 85 показан вид детали закрепляющего инструмента (97) и верхнего конца (98) находящегося в контакте участка камеры разветвления, а на фиг. 86 показан вид детали закрепляющего инструмента (97) на нижнем конце (99) камеры разветвления вблизи дополнительного канала (39) обсадной трубы. Закрепляющий инструмент (97) показан прижимающим верхний конец (98) на уплотняющем устройстве (91), таком как кольцевой паз с соответствующим кольцом. Закрепляющий инструмент (97) показан имеющим внутренний поршень (101), прикрепленный к штоку (102) в полости (100), штоку (102), проходящему к нижнему концу (99) камеры разветвления, где он может быть закреплен закрепляющим устройством (103), показанным как замковые защелки, которые должны соответствовать полости в примыкающей камере разветвления, обсадной трубе, или другом, в общем, фиксирующемся элементе. В работе давление в поршневой полости (100) может расширять полость, перемещая шток (102) и внутренний поршень (101) в контакт с необходимым участком камеры разветвления меньшего размера и поджимать участок камеры разветвления меньшего размера к камере разветвления большего размера. Сила может быть приложена через закрепляющий инструмент (97), или закрепляющий инструмент (97) может быть повернут для контакта на необходимых участках камеры разветвления для создания закрепляющей силы. Поршень (101) может дополнительно прикладывать сжатие к любому уплотняющему устройству между частями разветвителя меньшего размера и/или камерой разветвления большего размера для прикрепления друг к другу и/или обеспечения удержания перепада давления на уплотняющем барьере между частями.
На фиг. 87-91 показаны варианты осуществления закрепляющих устройств, используемых для закрепления частей камеры разветвления меньшего размера в камере разветвления большего размера. Разделенные участки камеры разветвления меньшего размера показаны с дополнительным каналом (39) обсадной трубы на нижнем конце и поверхностью (89) закрепления на своем верхнем конце для соединения с закрепляющим устройством (105), на фиг. 89 показаны сегменты клиньев, размещенные в полостях (90) на верхнем конце и приводимые в действие исполнительным устройством (87). Аналогичная поверхность закрепления (поз. 89, показано на фиг. 81) также имеется на нижнем конце части камеры разветвления меньшего размера для соединения с закрепляющим устройством, размещенным в полостях на нижнем конце и приводимым в действие исполнительным устройством (87). Кольцевые пазы (91) также применимы для размещения колец или других уплотняющих устройств (104) для осуществления уплотнения при перепаде давления между участком показанной камеры разветвления и примыкающими элементами, так что сжатие, приложенное закрепляющим инструментом и зафиксированное на месте закрепляющими устройствами, действует для уплотнения при поддержании перепада давления.
Закрепляющее устройство (87) размещено поверх сегментов (105) клиньев, таких как сегмент (105) клиньев, показанный на фиг. 89, который может быть вставлен в полости (90), расположенные вблизи концов камеры разветвления большего размера так, что сегмент (105) клиньев контактирует с поверхностью (89) закрепления детали камеры разветвления меньшего размера, когда она вставлена в камеру разветвления большего размера.
На фиг.88 показан вид детали верхнего конца камеры разветвления большего размера, вблизи удлинителя (88) закрепления и уплотнения на верхнем конце двух частей установленной камеры разветвления меньшего размера, применимого для закрепления частей камеры разветвления меньшего размера к камере разветвления большего размера. На фиг. 88 показаны полости (90) для приема сегментов клиньев и кольца (104) расположенного в кольцевом пазу для уплотнения с примыкающими элементами. На фиг. 90 показан вид детали верхнего конца части камеры разветвления меньшего размера, имеющей закрепляющий и уплотняющий удлинитель (88), как описано выше, и поверхности (89) закрепления расположенной на нем, вблизи кольцевых пазов (91). На фиг. 91 показан вид детали нижнего конца камеры разветвления большего размера с полостями (90), где сегменты клиньев могут быть вставлены для контакта с закрепляющейся поверхностью, расположенной на части камеры разветвления меньшего размера вблизи дополнительного канала (39) обсадной трубы. Отверстия (94) циркуляции отделены от закрепляющихся полостей (90) разделяющей плитой. Приемное гнездо (92) является применимым для подачи текучей среды через камеру разветвления мимо разделяющей плиты (93) из отверстия (94) циркуляции. Также показан шпиндель (95) для ориентирования и закрепления камеры разветвления во время вставления в камеру разветвления большего размера с соответствующим приемным гнездом (92) шпинделя (95), включающий в себя кольцо (106) или аналогичное выступающее тело для обеспечения закрепления шпинделя (95) в комплементарном приемном гнезде.
На фиг. 92 показан вид в плане камеры (43) разветвления, фиг. 82 в сборе, причем с камерой (43) разветвления, образованной из разделенных камер разветвления меньшего размера, закрепленных в камере разветвления большего размера.
На фиг. 93 показано сечение камеры (43) разветвления фиг. 92 по линии V-V с двумя дополнительными каналами обсадных труб камеры разветвления меньшего размера, выступающими из усеченных дополнительных каналов (46) обсадных труб камеры разветвления большего размера.
На фиг. 94 показана деталь сечения верхнего участка камеры разветвления фиг. 93, соединенного исполнительным устройством (87), используемым для приведения в действие сегмента (105) клиньев, размещенного в полости (90) на поверхности (89) закрепления). На фиг. 94 показан участок разделенной камеры (41) разветвления меньшего размера в уплотняющем устройстве (104), показанном как шестиугольное кольцо в соответствующих пазах между закрепляющими и уплотняющими удлинителями (88) камер разветвления меньшего и большего размеров. Камера разветвления показана имеющей полость (90), в которой сегмент (105) клиньев расположен так, что закрепление камеры разветвления с использованием исполнительных устройств (87) соединяет сегмент (105) клиньев с поверхностью (89) закрепления камеры разветвления, приводя в действие уплотнение перепада давления между кольцевыми пазами (91), размещенными в камере (41), закрепляющими и уплотняющими удлинителями (88), дном (42) камер меньшего и большего размеров и уплотняющим устройством (104).
На фиг. 95 показана деталь сечения нижнего участка камеры разветвления фиг. 93 с отверстиями циркуляции и отверстиями гидравлической системы приведения в действие исполнительного устройства (87), и приемным гнездом (92) ориентации и закрепления, в котором виден дополнительный канал (39) обсадной трубы. Уплотняющее устройство (104), показанное как шестиугольное кольцо, расположено в промежутке вблизи дна (42) камеры разветвления. Сегмент (105) клиньев показан расположенным в полости (90) камеры разветвления, способом, аналогичным показанному на фиг. 94 так, что сила, приложенная закрепляющим устройством (87), соединяет сегменты клиньев (105) с поверхностью (89) закрепления. Сегмент клиньев (105) может при этом удерживаться на месте благодаря своей форме относительно комплементарной поверхности (89) закрепления, после приведения в действие исполнительным устройством (87). Исполнительное устройство (87) может обуславливать соединение сегмента клиньев (105) с использованием поршня (не показано) посредством использования отверстий (108, 109) гидравлической системы для перемещения исполнительного устройства (87) для последующего перемещения сегмента (105) клиньев в контакт с поверхностью (89) закрепления на дополнительном канале (39) обсадной трубы, таким образом обеспечивая соединение и отсоединение части камеры разветвления меньшего размера от камеры разветвления большего размера. Шпиндель может быть размещен в приемном гнезде для изоляции отверстий (108, 109) гидравлической системы и фиксирования давления рабочей жидкости гидросистемы под поршнем как вспомогательный фиксирующий механизм для закрепления исполнительного устройства (87) и предотвращения нештатного перемещения поверхности (89) закрепления или сегмента клиньев (105).
Шпиндель (95) показан выступающим из под камеры разветвления для вставления в соответствующее приемное гнездо (92) шпинделя, для создания ориентации камеры разветвления посредством соединения с другим элементом с помощью кольца (106) или аналогичного выступающего участка шпинделя (95), выполненного с возможностью соединения с комплементарным приемным гнездом и/или фиксирования в нем. Когда две камеры разветвления соединяются данным способом, выступающий участок шпинделя первой камеры разветвления можно фиксировать в полости (107) второй камеры разветвления.
Отверстия (110) циркуляции между приемным гнездом (92) и отверстиями (94) циркуляции вблизи зазора циркуляции между дополнительным каналом обсадных труб камеры разветвления меньшего размера и усеченным дополнительным каналом обсадных труб камеры разветвления большего размера созданы для обеспечения подачи текучей среды циркуляции, при этом обратные клапаны в отверстиях (108, 109) гидравлической системы, которые можно отсоединять от шпинделя, можно использовать для поддержания подачи текучей среды гидравлической системы, отдельной от текучей среды циркуляции через отверстия (110) циркуляции. Проходы (94) циркуляции также показаны расположенными в камере разветвления, отделенными от закрепляющих устройств нижней плитой (93) для сохранения проходов циркуляции.
На фиг. 96 и 97 показаны четыре камеры разветвления, выполненные, как показано в вариантах осуществления фиг. 81-95, отличающиеся размерами, сравнимые с обычными скважинными обсадными трубами. На фиг. 96 показана каждая камера (43) разветвления, разделенная с другими, а на фиг. 97 показан вид в сборе скомплектованной камеры (51) разветвления, с каждой индивидуальной камерой (43) разветвления концентрически расположенной относительно других. Каждая камера (43) разветвления включает в себя камеру (41), сообщающуюся с многочисленными дополнительными каналами (39) обсадных труб на точках (44) закрепления, как описано выше, так что в сборе каждый дополнительный канал (39) обсадной трубы образует концентрическую обсадную трубу с многочисленными барьерами между обсадной трубой и внешней средой. Аналогично, камеры (41) собранной камеры разветвления образуют концентрические камеры с многочисленными стенками. Дополнительные каналы (39) обсадных труб камер разветвления меньшего размера выступают через усеченные дополнительные отверстия (46) камер разветвления большего размера. Исполнительное устройство (87) применимо для скрепления частей многочисленных камер (43) разветвления вместе способом, описанным выше. Кроме того, каждая камера (43) разветвления показана имеющей закрепляющий и уплотняющий удлинитель (88), расположенный вблизи своего верхнего конца (155), применимый для прикрепления обсадных труб к верхним концам камер разветвления, а обсадные трубы многочисленных скважин могут быть прикреплены к нижним концам дополнительных каналов (39) обсадных труб. Как описано выше, камера разветвления большего размера, имеющая усеченный дополнительный канал обсадных труб, эффективно действует как внутрискважинное оборудование устья скважины, а части разделенных камер разветвления меньшего размера действуют как комплементарные подвески обсадных колонн или насосно-компрессорных труб, облегчая подбор размеров обсадных труб в системе.
Как показано на фиг. 81-97, варианты осуществления настоящего изобретения применимы для уменьшения ограничений на размер, связанных с размещением камер разветвления в скважине для размещения диапазона размеров обсадных труб, равного или больше, чем обычно используют, и с приспособлением к широкому разнообразия многочисленных конфигураций скважин.
Настоящим изобретением, таким образом, созданы системы и способы, обеспечивающие создание на площадке скважин любой конфигурация или ориентации на территории, с эксплуатацией через один основной ствол, с использованием одной или нескольких камер разветвления с соответствующими обсадными трубами. При этом требуется минимум наземного оборудования, для выборочной работы любого числа и любого типа скважин, независимой или одновременной, и различные варианты осуществления настоящих систем и способов пригодны к использованию вблизи поверхности подземного пласта.
Хотя описаны конкретные различные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что в объеме прилагаемой формулы изобретения настоящее изобретение можно применять на практике иначе, чем конкретно описано в данном документе.