СТРОИТЕЛЬСТВО СКВАЖИНЫ С УПРАВЛЕНИЕМ ДАВЛЕНИЕМ, СИСТЕМЫ ОПЕРАЦИЙ И СПОСОБЫ, ПРИМЕНИМЫЕ ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ С УГЛЕВОДОРОДАМИ, ХРАНЕНИЯ И ДОБЫЧИ РАСТВОРЕНИЕМ
CONSTRUCTION OF WELL WITH PRESSURE CONTROL, OPERATIONS SYSTEM, AND METHODS APPLIED TO OPERATIONS WITH HYDROCARBONS, STORAGE AND PRODUCTION BY DISSOLUTION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к устройству распределительного переводника и способам, применимым для создания сдерживания и регулирования давления при строительстве и/или эксплуатации системы трубных колонн и во время операций с углеводородами, хранения и/или добычи растворением, по меньшей мере, с двумя трубами и разделенными проходами текучей среды через подземные пласты, для одной или нескольких, по существу, углеводородных и/или, по существу, водных скважин или каверн хранения, начинающихся от одного основного ствола и которые могут проходить в одну или несколько подземных зон.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обычные способы строительства и выполнения операций на многоствольных скважинах в зоне, требуют многочисленных каналов и труб, соединенных с соответствующими блоками фонтанной арматуры, оборудования устья скважин, и другого оборудования для нагнетания и/или добычи из каждой скважины, расположенной в зоне. Затраты на оборудование для строительства, управления и эксплуатации данных многочисленных скважин могут являться чрезвычайно высокими, что, по статистике препятствует разработке запасов в нефтяной и газовой промышленности. Кроме того, получение оптимальной эксплуатации каждой из данных многочисленных скважин может являться проблемой, поскольку каждый подземный пласт имеет свои собственные уникальные коллекторские характеристики, включающие в себя давление, температуру, вязкость, проницаемость, и другие свойства, которые, в общем, требуют конкретных и отличающихся давлений на штуцере, расходов, средств интенсификации притока и т.д. для общей добычи скважин в зоне.
Вариант осуществления настоящего изобретения может включать в себя создание системы трубных колонн с множеством труб, образующих множество барьеров давления с, по меньшей мере, одним промежуточным проходом или кольцевым пространством, которая может применяться для управления под давлением подземными потоками текучих смесей, которые могут управляться системой трубных колонн в проходах через подземные пласты для одной или нескольких подземных скважин, которые могут отходить от одного основного ствола. Важные варианты использования данного аспекта включают в себя, например, строительство и/или эксплуатацию одной или нескольких подземных скважин с одной площадки на поверхности, создание возможности для одновременных скважинных мероприятий и/или общих периодических мероприятий, подлежащих выполнению на множестве скважин, без необходимости снятия установленных барьеров, перестановки буровой установки, и/или повторной установки барьеров, необходимых для управления скважиной.
Дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя одно или несколько устройств распределительного переводника, применимых с системой трубных колонн для выборочного управления ближайшим к осевой линии и, по меньшей мере, одним промежуточным концентрическим или кольцевым проходом. Ближайший к осевой линии проход может применяться для передачи регуляторов потока для соединения в одном или нескольких приемных гнездах системы трубных колонн для обеспечения, например, возможности для выборочной замены регулирующих механизмов и/или путей потоков подземных текучих сред под давлением.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает разделение текучих сред во множестве радиальных проходов, которые могут сообщаться через дроссельные отверстия в ближайшем к осевой линии проходе, с отводящими стенками радиальных проходов, установленными в кольцевых или концентрических проходах, для направления потока текучей среды в ближайший к осевой линии проход. Установка регулятора потока через ближайший к осевой линии проход для соединения в системе трубных колонн создает дополнительное регулирование потоков текучей смеси между проходами распределительного переводника и расположенных по направлению радиально внутрь или радиально наружу проходов, включающих в себя проход, окружающий систему трубных колонн, например, для обеспечения перевода потока между ближайшими к осевой линии и концентрическими проходами. Данный перевод потока обеспечивает выборочное управление потоком в концентрическом проходе с использованием задвижек, которые могут соединяться с ближайшим к осевой линии проходом для создания выборочного регулирования давления одного или нескольких кольцевых или концентрических проходов с сохранением возможности доступа в скважины через ближайший к осевой линии проход.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения обычные регуляторы потока спускаются через ближайший к осевой линии проход для соединения в приемном гнезде или трубах системы трубных колонн, для выборочного регулирования сообщения текучей средой с помощью отведения, по меньшей мере, части потоков текучей смеси. Пример данного варианта осуществления включает в себя установку гидравлического двигателя и насоса текучей среды, применимых при расширении газа из каверны подземного хранения для привода крыльчатки для перекачки и нагнетания воды для добычи растворением во время комбинированных операций. Дополнительный пример включает в себя установку поршня с дроссельным отверстием, который может применяться с гибкой насосно-компрессорной трубой для бурения на депрессии.
В связанном варианте осуществления регуляторы потока, соединяющиеся в системе трубных колонн, приемном гнезде системы трубных колонн или во множестве подземных задвижек ближайшего к осевой линии прохода, могут применяться с одним или несколькими распределительными переводниками для выборочного управления текучей средой под давлением, которая может передаваться через ближайший к осевой линии проход и/или один или несколько концентрических проходов. Регуляторы потока можно использовать, например, для замены традиционно ненадежных предохранительных задвижек кольцевого пространства на более надежные извлекаемые на насосно-компрессорной трубе задвижки или, например, для ремонта отказавшей извлекаемой на насосно-компрессорной трубе предохранительной задвижки для регулирования концентрического прохода подземного хранилища в истощенных коллекторах или соляных кавернах, с вставной предохранительной задвижкой, установленной через ближайший к осевой линии проход.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает возможность отведения всего или части потока текучей смеси в другой проход, который может быть расположен по направлению радиально внутрь или наружу для одновременного выполнения операций строительства скважины, эксплуатации скважины и/или нагнетания. Одновременное строительство скважины и/или работа скважины обеспечивает, например, более легкое выполнение одного или нескольких боковых стволов скважины, разветвляющихся в виде елки, на депрессии на гибкой насосно-компрессорной трубе при эксплуатации скважины для уменьшения нарушения проницаемости в приствольной зоне в коллекторе низкой проницаемости, или может дополнительно обеспечивать одновременное выполнение операций подземного хранения и операций добычи растворением, таким образом исключая обычное требование многократной работы буровой установки и/или высокого риска операций под давлением для подъема колонны осушки из каверны хранения газа.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает выборочный контроль попадания при строительстве скважины текучих смесей газов, жидкостей и/или твердых частиц в зону прохода через подземные пласты при удалении под давлением подземных текучих сред из в подземных пластов с помощью гидростатических давлений на репрессии или депрессии, например, во время обработки пласта для интенсификации притока гидроразрывом с проппантом, установке гравийных фильтров и одновременных операций подземного хранения и добычи растворением.
В еще одном варианте осуществления настоящим изобретением создано устройство поршня с дроссельным отверстием, которое может соединяться с распределительным переводником, и через которое тросы или трубы могут проходить во время, например, перфорирования или операций бурения на депрессии. Соединению, установке и/или удалению поршня может способствовать перепад давления, приложенного к торцам поршня во время одновременного строительства скважины, операций нагнетания и/или операций добычи, включающих в себя, например, испытание опрессовкой с использованием троса, проходящего через поршень с дроссельным отверстием, для измерения уровня поверхности раздела между газом и жидкостью ниже башмака последней обсадной колонны с цементированием каверны подземного хранения.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя возможность соединения потоков текучей смеси и/или разделения выбранных потоков текучей смеси адаптированной соединительной камерой. Поток текучей среды из труб выходных каналов может соединяться через камеру или направляться в промежуточные концентрические проходы, расположенные радиально по направлению внутрь или наружу камеры. Селектор канала может применяться для создания сообщения текучей средой и/или передачи регуляторов потока через ближайший к осевой линии проход и соединительную камеру для выборочного управления одной или несколькими скважинами ниже одного основного ствола.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения создает адаптированные соединительные камеры, применимые в проходе одной скважины с множеством потоков, при этом, ближайший к осевой линии проход выходного канала соединительной камеры может аксиально совмещаться с ближайшим к осевой линии проходом камеры и трубами аксиально сверху. По меньшей мере, еще одна труба выходного канала может содержать радиальный проход, который может применяться с селектором канала, устройством отведения текучей среды, сдвоенным пакером, или другим регулятором потока для создания сообщения текучей средой между ближайшим к осевой линии проходом и окружающим проходом или другим концентрическим промежуточным проходом.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения, включает в себя укороченный распределительный переводник с множеством радиальных проходов для сообщения из ближайшего к осевой линии прохода с проходом, окружающим систему трубных колонн, или радиальным наружным концентрическим проходом с использованием радиально расположенных труб малого диаметра, так что поток через один или несколько промежуточных концентрических проходов эффективно проходит вокруг и мимо круглых форм труб малого диаметра. В данном варианте осуществления укороченный обычный регулятор потока может применяться для выборочного регулирования потока, проходящего через соединения дроссельных отверстий с ближайшим к осевой линии проходом, например, для обеспечения плавного аксиального регулирования размещения пресной воды добычи растворением во время растворения соли и/или в процессе хранения.
Вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя способы выборочного регулирования давлений, объемов и температур текучих сред, которые могут храниться и извлекаться из пространства хранения. Примеры таких способов включают в себя регулируемое нагнетание давления в каверне хранения с использованием воды или рассола во время извлечения газа для минимизации уменьшения температуры, вызванного извлечением сжатого газа хранения с его расширением, таким образом, создавая более длительный период извлечения перед достижением минимальной эксплуатационной температуры для соответствующего скважинного оборудования.
Другие варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя способы выборочного регулирования, по существу, водной поверхности раздела во время добычи растворением и/или во время повторного заполнения каверны, для извлечения текучей среды хранения. Данные способы выборочного регулирования воздействуют на форму стен каверны с целью при использовании, регулирования рабочих объемов хранения и скоростей добычи растворением для изменяющегося оборота объема хранения и естественных скоростей оползания соли, применимого для одновременного подземного хранения углеводородов и операций добычи растворением в течение ряда лет, и/или сезонных оборотов объема хранения.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя способы создания подземного резервуара рассола с буфером из продукта хранения для выборочного регулирования рабочего объема и вытеснения жидкостей или сжатых газов в соляные каверны и из них, с сообщением текучей средой с резервуарами рассола, содержащими нагретый подземным теплом рассол или генерирующими вытесняющий рассол, которые могут сообщаться в U-образной трубе, устройствами перекачки и/или сжатия между кавернами.
В связанных вариантах осуществления настоящее изобретение может создавать способы исключения безвозвратных затрат на строительство соляных каверн хранения газа с вытеснением обычно неизвлекаемого материала буферного газа, поддерживающего конструкцию каверны для предотвращения оползания соли под действием рассола в резервуарах рассола во время высокого потребления, за которым следует повторное заполнение газом и вытеснение рассола во время периодов хранения более высоких объемов газа, для, например, улучшения рентабельности строительства крупных сооружений соляных каверн хранения газа, в сравнении с обычными истощенными проницаемыми песчаными коллекторами хранения.
В других вариантах осуществления настоящее изобретение может создавать способы, применимые для создания выборочного доступа и сообщения текучей средой между множеством разделяющихся, благодаря различной относительной плотности, текучих сред, которые могут размещаться в кавернах и подземных резервуарах рассола, соединенных U-образной трубой, устройствами перекачки и/или сжатия, соединенными с распределительными переводниками оборудования каверн.
Другие варианты осуществления настоящего изобретения могут создавать способы, применимые для разнесения пространства соляных каверн хранения и резервуаров рассола для поддержки колоннами соли в окружающих средах океана, с созданием доступа для трубопроводов или отгрузки и неограниченными возможностями отбора воды и поглощения рассола применимыми, например, для создания доступа к хранящимся разделенным по относительной плотности жидким продуктам выше рассола для кораблей и/или трубопроводов при создании U-образной трубой сообщения текучей средой каверн хранения газа для, например, выполнения операций хранения во время периодов противоположного потребления между жидкостями и газом.
Наконец, другие варианты осуществления настоящего изобретения создают способы использования буфера текучей среды для транспортных трубопроводов и/или создания выборочного доступа к текучим средам разной относительной плотности для использования или утилизации, например, при проходе внутритрубного снаряда трубопроводов воды и других текучих сред в каверну хранения, при этом, текучие среды являются выборочно доступными с помощью распределительного переводника с отделением по относительной плотности в каверне хранящихся углеводородов от водного раствора соли для экологически безопасного выпуска в океан.
Периодические катастрофы скважин при строительстве и эксплуатации демонстрируют необходимость создания множества барьеров давления из обычных высокопрочных металлических труб с промежуточными концентрическими проходами, которые могут применяться для мониторинга давлений в кольцевом пространстве, соответствующего таким барьерам давления, особенно с проектированием все более глубоких и сложных геологических коллекторов и/или возрастающей потребности хранения газа для удовлетворения увеличивающегося глобального потребления углеводородов.
Практическая необходимость создания улучшенных способов и устройств, применимых для более эффективного сдерживания подземных давлений во время строительства скважины и эксплуатационных мероприятий увеличивается вследствие выполнения таких операций во все более глубоких и с более высоким давлением подземных зонах, с нацеленностью на более высокий темп добычи. Кроме того, все увеличивающийся спрос на операции на депрессии для уменьшения нарушения проницаемости коллектора в приствольной зоне, или увеличивающаяся потребность в больших подземных сооружений хранения газа, установленных под или вокруг городских или с чувствительной природной средой зон, увеличивает необходимость создания таких улучшенных способов и устройств.
Поэтому, существует практическая потребность создания устройств и способов, применимых для установки множества подземных задвижек, спускаемых на насосно-компрессорных трубах, для сдерживания скважинных давлений для соответствующего множества проходов, находящихся под давлением в подземных зонах. Кроме того, необходимо создание способов и устройств, применимых для замены традиционно ненадежных кольцевых предохранительных задвижек, с сохранением доступа к ближайшим к осевой линии проходам соответствующих колонн для измерения, мониторинга и техобслуживания нижнего конца подземной скважины, включающего в себя, например, соединение замены вставных задвижек и/или других регуляторов потока, применимых для строительства проходов и управления сообщением текучей средой и/или давлениями в скважине.
При неминуемом приближении пика производства жидкого углеводорода во всем мире, существует потребность снижения рисков и соответствующих затрат на разработку оставшихся углеводородов. В частности, улучшенные способы и устройства для подземного хранения углеводородного газа применимы для замены в различных областях потребления жидких углеводородов и/или угля, и сокращения временных рамок возврата инвестиций, например, обеспечивая одновременное строительство и эксплуатацию скважины подземного хранения с более экономически эффективной однократной работой буровой установки и, таким образом, сокращением времени возврата инвестиций со снижением затрат, благодаря исключению обычной необходимости неоднократных геотехнических мероприятий в скважине с буровыми установками большой грузоподъемности и/или обычной необходимости потенциально опасных и дорогостоящих операций спуска труб в скважину под давлением при удалении колонны осушки из заполненных взрывоопасным углеводородным газом каверн хранения.
С уменьшением размера и продуктивности вновь открываемых месторождений углеводородов существует потребность создания способов и устройств, применимых для уменьшения нарушения проницаемости в приствольной зоне в коллекторах низкой проницаемости, где обычные способы вызывают перманентную потерю продуктивности.
Существует потребность создания систем и способов уменьшения стоимости строительства подземной каверны и сохранения ближайшего к осевой линии канала доступа, применимого для измерения сонаром внутри и/или снаружи колонны выщелачивания для получения информации для лучшего управления одновременных операций подземного хранения и добычи растворением. Данные экономически эффективные системы и способы должны быть работоспособными во время комбинированной добычи растворением и хранения, в особенности, когда встречаются неожиданные элементы геологической залежи соли, поскольку продукт хранения может исключать привлечение буровых установок большой грузоподъемности во время добычи растворением, обычно необходимых для удаления оборудования заканчивания для производства измерений сонаром и/или для регулирования глубины спуска наружной трубной колонны выщелачивания, регулируя глубину установки, по существу, водной поверхности раздела в зоне растворения соли.
Существует потребность создания систем и способов для создания улучшенных, экономически эффективных операций строительства хранилищ и подземного хранения газа, особенно в истощенных коллекторах, изолированных подземной покрывающей породой в элементах замкнутой структуры падения или геологической ловушке, при этом, риск повреждения в приствольной зоне пласта проницаемости коллектора во время нагнетания и хранения газа или после него вызывает необходимость создания улучшенных по экономической эффективности, с низким нарушением проницаемости в приствольной зоне способов строительства и эксплуатации. Существует потребность создания систем и способов улучшенных по экономической эффективности со строительством скважины и/или заканчиванием на депрессии с сохранением проницаемости, например, в истощенных коллекторах хранения газа или с заканчиванием с двумя трубами, управляемыми задвижками в резервуарах газонепроницаемых соляных каверн, например, для увеличения рабочего объема хранения, связанного с уменьшением объема буферного газа, требуемого для поддержания устойчивости каверны, с возможностью экономически эффективного выпуска газа из каверны хранения, требующегося для сезонного потребления.
В аналогичных скважинных операциях существует потребность создания устройств снабженных задвижками концентрических двойных труб, и способов применимых для оборудования устья скважины и фонтанной арматуры одного ствола для удержания давления при заводнении для интенсификации притока в углеводородном коллекторе через один основной ствол, при добыче через тот же один основной ствол для рентабельной добычи с уменьшенной стоимостью строительства, например, в случаях недостаточных пластовых давлений для получения притока, обеспечивающего рентабельность.
С использованием двойных труб с задвижками дополнительно существует потребность хранения продуктов в буфере во время одновременной добычи растворением и операций в резервуаре рассола и резервуаре хранения, применимых для выборочного регулирования рабочего объема и вытеснения жидкостей или сжатых газов в другие резервуары рассол и из них и хранения в соляных кавернах, где рассол может нагреваться подземным теплом и храниться или вырабатываться во время операций вытеснения через устройства U-образной трубы между двумя или более резервуарами рассола и хранения с перекачкой и/или сжатием текучей среды, например, для устранения необходимость поддержания устойчивости каверны буферным газом.
При наличии пиков добычи углеводородов и соответствующих изменений потребительского спроса, существует потребность создания сезонных запасов хранения газообразных и жидких углеводородов в одном рассоле и одних кавернах резервуара хранения, с выборочным доступом к множеству разделенных по относительной плотности текучих сред, которые могут размещаться в коллекторах.
Существует связанная с экономикой потребность создания соляных каверн хранения газа с уменьшением безвозвратных затрат на строительство с помощью вытеснения обычно не извлекаемого буферного газа, являющегося материалом, поддерживающим прочность каверны, во время периодов высокого потребления, с повторным заполнением газом и вытеснением рассола во время периодов низкого потребления, улучшающих экономические показатели более крупных сооружений хранения.
Существует связанная с эксплуатацией потребность создания для крупных сооружений хранения с резервуарами рассола в кавернах хранения опорных соляных колонн в открытом море с более гибким сообщением текучей средой с трубопроводами, кораблями и неограниченными возможностями отбора воды и поглощения рассола.
При разведке, транспортировке и хранении углеводородов, становящихся все более проблемными в экологически чувствительных и потенциально враждебных областях, таких как океаны или Арктика с их климатом, существует потребность создания способов и устройств, занимающих уменьшенную площадь, применимых для создания множества барьеров сдерживания давления, при этом, с выборочным контролем кольцевых пространств и проходов между барьерами давления во время строительства скважин и/или скважинных операций, включающих в себя, например, добычу во время перфорирования на депрессии и бурение в коллекторах низкой проницаемости, добычу во время установки на депрессии гравийных фильтров в неконсолидированных коллекторах, и/или одновременное хранение газа и разработку растворением для дневной продажи, хранения буфера транспортного трубопровода, и/или перемещения внутритрубного снаряда в морской среде.
Варианты осуществления настоящего изобретения решают проблемы таких требований.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится, в общем, к устройству распределительного переводника, системам, и способам, применимым для создания регулирования и удержания давления при строительстве и/или эксплуатации системы трубных колонн, и во время операций с углеводородами, операций хранения и/или добычи растворением, по меньшей мере, с двумя трубами и разделенными для исключения сообщения текучей средой проходами текучей среды через подземные пласты, для одной или нескольких по существу, углеводородных и/или, по существу, водных скважин, или резервуаров рассола и хранения в кавернах, начинающихся от одного основного ствола и проходящих в одну или несколько подземных зон.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя устройства (23C Фиг.6, 17-20 и 22-26; 23F Фиг.3, 6, 9-12, 21-26 и 30-31; 23I Фиг.31-34; 23T Фиг.6, 11-12, 31 и 54-58; 23Z Фиг.38; 23S Фиг.10, и 42-44; и 23V Фиг.71-73) и способы (CS1-CS8 и CO1-CO7 Фиг.3, 5-6, 9-14, 59-62, 66-71 и 81, 1S Фиг.9-10, 12-14, 75-76 и 80-83, 1T Фиг.76-77 и 80-83, и 157 Фиг.82-83), которые могут применяться с системой (70 Фиг.3, 9-11, 30-31, 38 и 80) трубных колонн или системой (76 Фиг.6, 11-12 и 54-58) трубных колонн множества скважин с одним или несколькими сообщающимися текучей средой распределительными переводниками (23), образующими подземную систему трубных колонн. Подземная система трубных колонн может содержать множество концентрических труб (2, 2A, 2B Фиг.17, 21, 31-32, 38, 42 и 71-73, 2C Фиг.32 и 71-73, 2D Фиг.71, 39) верхнего конца, которые могут соединяться с фонтанной арматурой (10 и 10A Фиг.1, 3, 6-10, 13-14 и 80-81) и применяться с выборочно управляемыми наземными задвижками (64 Фиг.1, 3, 6-10, 13-14 и 80-1), и множество труб (2, 2A, 2B, 2C, 2D, 39) нижнего конца, которые могут располагаться способами (CS1-CS7 Фиг.3, 5-6 и 9-12), получать конфигурацию способами (CS8 Фиг.59-62 и 66-71) и/или собираться способами (146 Фиг.59 и 62, IS, IT 157) для сообщения текучей средой с одной или несколькими подземными зонами через ближайший к осевой линии проход (25), который может применяться для передачи текучих смесей и регуляторов (61 Фиг.9-12, 15, 22-31, 35-36, 39-41, 43-44, 51-53, 55-58 и 63-65) потока, соединяющихся в канале или с приемным гнездом (45 Фиг.18), расположенным между радиальным проходом (75 Фиг.18-19, 22-26, 33-34, 38, 43-44, 54-57 и 71-73), и/или дроссельными отверстиями (59 Фиг.18-19, 22-26, 33-34, 43-44 и 55-58), которые могут создавать сообщение текучей средой между ближайшим к осевой линии проходом (25) и концентрически расположенным проходом (24, 24A, 24B, 24X, 24Y, 24Z, 55). Стенка распределительного переводника и/или выборочно установленный регулятор потока могут использоваться для отведения потоков текучих смесей газов, жидкостей и/или твердых частиц. Потоки могут отводиться из одного прохода в другой, радиально расположенный по направлению внутрь или наружу проход. Отведение потоков служит, при использовании, для выборочного регулирования под давлением сообщения текучей средой через множество концентрических труб и проходов через подземные пласты, которые могут проходить аксиально вниз от одной или нескольких скважин от одного основного ствола (6), с множеством барьеров (7, 10, 10A, 61, 64, 74, 148, 149) давления для выполнения под давлением текучей среды операций способов (CO1-CO7 Фиг.3, 6 и 9-14) строительства скважины, нагнетания и/или добычи, либо индивидуально или одновременно.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут дополнительно включать в себя способы, которые могут применяться с системой (70 Фиг.3, 9-11, 30-31 и 38) трубных колонн или системой (76 Фиг.6, 11-12 и 54-58) трубных колонн множества скважин и/или скважин обычного конструктивного решения (например, Фиг.1, 4, 7-8 и 13-14), для одновременных операций (1S Фиг.9-10, 12-14, 75-76 и 80-83) подземного хранения углеводородов и добычи растворением с удержанием давления. Этапы способа могут включать в себя создание двух или более трубных колонн (2, 2A, 2B Фиг.17, 21, 31-32, 38, 42 и 71-73; 2C Фиг.32 и 71-73; 2D Фиг.71, 39) которые могут соединяться с одним или несколькими блоками оборудования (7) устья скважины и фонтанной арматуры (10 и 10A Фиг.1, 3, 6-10 и 13-14) для выборочного сообщения текучими смесями газов, жидкостей и/или твердых частиц, по меньшей мере, с одной зоной на нижнем конце прохода через подземные пласты, в залежь (5) соли, которая может применяться для хранения углеводородов и растворения соли. Этапы способа могут дополнительно включать в себя подачу воды, инертных к соли текучих сред, и/или углеводородов в зону образования буфера между башмаком (16) последней обсадной колонны (3) с цементированием и, по существу, водной поверхностью раздела, применимой для образования буфера пространства хранения и дополнительно применимой с двумя или более трубными колоннами для создания множества барьеров (7, 10, 10A, 61, 64, 74, 148, 149) для подземных операций (CO1-CO2) с углеводородами под давлением, хранения (1S, 1T) и/или подачи в буфер пространства хранения или из него во время дополнительных операций (1S, 1T и CO1-CO7) добычи растворением.
В вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться система (70Q Фиг.3, 70R Фиг.9, 70T Фиг.10, 70U Фиг.30, 70W Фиг.31, 70G Фиг.38, 76M Фиг.6, 76N Фиг.11-12, 76H Фиг.54-58) трубных колонн с одним или несколькими распределительными переводниками (23 Фиг.3,6,9-12, 17-26, 30-34, 38, 42-44, 54-58,71-73 и 80), которые могут применяться с одним или несколькими регуляторами (61 Фиг.9-12, 15, 22-31, 35-36, 39-41, 43-44, 51-53, 55-58 и 63-65) потока для выборочного регулирования под давлением подземных потоков текучих смесей в проходе через подземные пласты (52) для одной или нескольких подземных скважин, проходящих от одного основного ствола (6).
Различные предпочтительные варианты осуществления способа (CO6 Фиг.14 и 81, и CO7 Фиг.13 и 81) одновременного подземного хранения и добычи растворением настоящего изобретения могут применяться в обычных скважинах с конструкцией с двумя или более колоннами, способными к удержанию давления буфера (1S) хранения с нагнетанием воды для вытеснения при хранении и/или разработке растворением стены (1A) каверны.
В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться устройство распределительного переводника (23) с первым множеством труб (2, 2A, 2B Фиг.17, 21, 31-32, 38, 42 и 71-73, 2C Фиг.32 и 71-73, 2D Фиг.71) на верхнем конце и вторым множеством труб на нижнем конце, при этом, первое множество труб может образовывать, по меньшей мере, один промежуточный концентрический проход (24, 24A и 24B Фиг.71-73, 24X и 24Y Фиг.17-20, 22-23, 25-26 и 32-34 и 24Z Фиг.32 -34), который может располагаться вокруг внутреннего прохода (25), которые могут применяться для передачи текучих сред и устройств, которые могут соединяться в проходе или, по меньшей мере, с одним приемным гнездом (45), при этом, соединенные регуляторы (61, 128 Фиг.6, 27-28) потока могут применяться для выборочного регулирования сообщения текучей средой.
Сообщение текучей средой между проходами может проходить через разделенные для исключения сообщения текучей средой между собой первый и, по меньшей мере, второй радиальные проходы (75 Фиг.18-19, 22-26, 33-34, 38, 43-44, 54-57 и 71-73), которые могут быть связаны с первым и, по меньшей мере, вторым дроссельными отверстиями (59 Фиг.18-19, 22-26, 33-34, 43-44 и 55-58) радиального прохода, соединенными с ближайшим к осевой линии проходом (25). По меньшей мере, один проход может быть, по меньшей мере, частично блокирован стенкой поперек прохода или регулятором (61) потока для исключения сообщения текучей средой между множеством концентрических труб верхнего конца распределительного переводника и множеством концентрических или не концентрических труб (2, 2A, 2B, 2C, 2D, 39) нижнего конца распределительного переводника, содержащим концентрическую трубную колонну нижнего конца или соединительную камеру (43 Фиг.38, 45-46, 48-50, 54-59, 61, 66-67 и 71-73) нижнего конца, соответственно.
Потоки текучих смесей могут отводиться из одного прохода в другой, расположенный по направлению радиально внутрь или наружу проход из отведенного прохода распределительного переводника, установленного между множеством концентрических труб верхнего конца и множеством труб нижнего конца для, при использовании, управления под давлением сообщением текучей средой в ближайшем к осевой линии проходе (25), окружающем проходе (55), и/или промежуточном проходе (24, 24A, 24B, 24C, 24X, 24Y, 24Z), которые могут быть образованы множеством концентрических труб в проходе через подземные пласты (52), который может проходить аксиально вниз от одной или нескольких скважин от одного основного ствола (6), во время строительства скважины и/или скважинных операций.
Различные варианты осуществления распределительного переводника (23C Фиг.6, 17-20 и 22-26, 23F Фиг.3, 6, 9-12, 21-26 и 30-31 и 23I Фиг.31-34) настоящего изобретения могут разделять сообщение текучей средой промежуточного концентрического прохода по окружности для образования разделенных, не имеющих между собой сообщения текучей средой аксиальных проходов (24X, 24Y, 24Z). Разделенные, не имеющие между собой сообщения текучей средой аксиальные проходы могут быть связаны с радиальными проходами (75), которые, по меньшей мере, частично блокируются от сообщения текучей средой между верхним и нижним концами одной или несколькими стенками для отведения текучей среды через дроссельные отверстия (59) радиального прохода, сообщающегося с ближайшим к осевой линии проходом (25), на аксиально противоположных сторонах приемного гнезда (45), применимых для соединения регулятора (61) потока, при этом, блокирование ближайшего к осевой линии прохода обеспечивает перевод потоков между ближайшим к осевой линии проходом и, по меньшей мере, одним концентрическим проходом (24, 24A, 24B, 24C, 24X, 24Y, 24Z, 55).
Варианты осуществления могут дополнительно включать в себя различные связанные варианты осуществления распределительного переводника (23F Фиг.3, 6, 9-12, 21-26 и 30-31; 23I Фиг.31-34; и 23S, 23T, 23V и 23Z Фиг.31) с подземными задвижками (74 Фиг.1, 3, 6, 8-10, 13-14, 22-26 и 30-31, и 74A, 74B и 74C Фиг.30 и 31), которые могут соединяться с ближайшей к осевой линии трубной колонной (2), на концах колонны (2) и между распределительными переводниками для выборочного управления текучей средой под давлением, передаваемыми через проходы для образования компоновки управляемого задвижкой распределительного переводника.
Другие предпочтительные варианты осуществления распределительного переводника (23I Фиг.31-34, 23S Фиг.10, 31 и 42-44, и 23Z Фиг.31 и 38) могут использовать, по меньшей мере, один радиальный проход (75) для создания сообщения текучей средой между ближайшим к осевой линии проходом и, по меньшей мере, одним дополнительным концентрическим проходом (24A, 24B, 24C, 55), которые могут быть образованы концентрической трубной колонной (2A, 2B, 2C, 2D) и/или проходом через подземные пласты (52) с помощью прохода через, по меньшей мере, один промежуточный концентрический проход (24), образованный множеством труб.
Другие различные варианты осуществления распределительного переводника (23T Фиг.6, 11-12, 31 и 54-58, 23V Фиг.31 и 71-73, 23Z Фиг.31 и 38) могут использовать разделенные для исключения сообщения текучей средой между собой радиальные проходы (75), содержащие связанные проходы выходящих труб (39) выходных каналов соединительной камеры (43), сообщающиеся через дроссельные отверстия (44, 59) радиального прохода с ближайшим к осевой линии проходом множества концентрических труб (2, 2A, 2B, 2C, 2D) верхнего конца. По меньшей мере, один дополнительный радиальный проход может создавать сообщение текучей средой между ближайшим к осевой линии проходом, по меньшей мере, одной трубы выходного канала и, по меньшей мере, одним аксиальным проходом (24, 24A, 24B, 24C, 24X, 24Y, 24X, 55), образованным удлинением множества концентрических труб верхнего конца для окружения и/или соединения трубы выходного канала или поддерживающей трубы текучей среды (150 Фиг.68-73), с селектором (47 Фиг.3, 35-37, 47, 51 -53, 59 и 63-65, 47A Фиг.35-36 и 39-41) канала, применимым для выборочной передачи текучих сред и регуляторов потока через ближайший к осевой линии проход выходных каналов соединительной камеры для соединения с приемным гнездом для выборочного управления сообщением текучей средой через и/или между проходами.
Различные варианты осуществления способа (CS1 to CS8 Фиг.3, 5-6, 9-12, 59-62 и 66-71) строительства являются применимыми для создания множества барьеров давления из обычных металлических труб с промежуточными проходами для мониторинга давления, например, кольцевого пространства измерительными приборами (13 Фиг.1) для измерения давлений между вторичным барьером (148 Фиг.60-70) и возможно вышедшим из строя основным барьером (149 Фиг.60-70).
В других вариантах осуществления распределительного переводника (23T Фиг.6, 11-12, 31 и 54-58, 23V Фиг.31 и 71 -73), соединительные камеры могут применяться в способе (CS8 позиций 59-62 и 66-71) для создания множества труб обычных диаметров в одном основном стволе, который может дополнительно применяться для скрепления соединительных устройств сообщающихся текучей средой труб или прочной конструкции, расположенной концентрически или радиально, в выдерживающей вторичное давление трубе, при этом, соединение трубных колонны первичного и вторичного барьера полного давления и/или создание коллектора сброса давления, такого как открытые, с возможностью гидроразрыва, пласты ниже башмака обсадной колонны, можно использовать для ограничения давления, производимого на воспринимающую вторичное давление трубу, если основная труба выходит из строя.
Варианты осуществления распределительного переводника (23Z Фиг.31 и 38) настоящего изобретения могут использовать трубу (39) выходного канала ближайшего к осевой линии прохода (25), которая может аксиально совмещаться с осью камеры (41) с удлинением множества концентрических труб верхнего конца для окружения аксиально совмещенной трубы выходного канала, по меньшей мере, одной другой трубой выходного канала, которая проходит через, по меньшей мере, один промежуточный концентрический проход (24, 24A, 24B, 24C, 24X, 24Y, 24Z) для создания сообщения текучей средой с другим промежуточным концентрическим проходом (24, 24A, 24B, 24C, 24X, 24Y, 24Z) или окружающим проходом (55). Селектор (47, 47A) канала или регулятор (61) потока может применяться для выборочного управления сообщением текучей средой через радиальные проходы, образованные выходными каналами. Дополнительные радиальные проходы и соответствующие дроссельные отверстия могут применяться в распределительном переводнике (23Z)с устройством (21 Фиг.9 и 38) отведения потока для перевода между ближайшим к осевой линии проходом (25) и смежным концентрическим проходом (24).
Другие варианты осуществления распределительного переводника (23S Фиг.10, 31 и 42-44) могут использовать разделенные для исключения сообщения текучей средой между собой радиальные проходы, с первым радиальным проходом, содержащим канал сдвоенного пакера (22 Фиг.35-36, 39-41 и 43-44), аксиально совмещенный с ближайшим к осевой линии проходом (25) для разделения для исключения сообщения текучей средой по меньшей мере, части, по меньшей мере, второго радиального прохода, который может содержать проход трубы через промежуточный концентрический проход (24), с множеством концентрических труб (2, 2A, 2B, 2C, 2D) для создания сообщения текучей средой между ближайшим к осевой линии проходом (25) и различными промежуточными концентрическими проходами (24, 24A, 24B, 24C, 24X, 24Y, 24Z) или окружающим проходом (55). Сдвоенный пакер (22) может спускаться через ближайший к осевой линии проход и соединяться с приемным гнездом для выборочного управления сообщением текучей средой, с дросселированием, по меньшей мере, части, по меньшей мере, второго радиального прохода.
Различные регуляторы (61) потока, включающие в себя вариант осуществления поршня (128 Фиг.6, 27-28) с дроссельным отверстием, могут спускаться через ближайший к осевой линии проход (25), например, тросовым подъемником (4A Фиг.16), для соединения, по меньшей мере, с одним приемным гнездом (45). Установке и удалению регулятора потока может содействовать увеличенный перепад давления, приложенного к аксиально верхней или аксиально нижней поверхности поршня, при этом, тросы или трубы могут проходить через, по меньшей мере, одно дроссельное отверстие (59) поршня (128) с дроссельным отверстием при использовании поверхности поршня для отведения, по меньшей мере, части потоков текучей смеси в проход иной, чем ближайший к осевой линии проход.
Варианты осуществления способа (CS1 Фиг.3, CS2 Фиг.5, CS3 Фиг.6, CS4 Фиг.9, CS5 Фиг.10, CS6 Фиг.11, CS7 Фиг.12 и CS8 Фиг.59-63 и 66-71) строительства можно комбинировать с вариантами осуществления способов (CO1 Фиг.3, C02 Фиг.6, C03 Фиг.9, C04 Фиг.10, CO5 Фиг.12) операций с углеводородами для использования, по меньшей мере, одного устройства распределительного переводника (23C, 23I, 23S, 23T, 23V, 23Z) для образования системы трубных колонн, или обычных скважин (CO6 Фиг.14, CO7 Фиг.13) с двумя или более трубными колоннами с управлением давлением для выборочного регулирования под давлением подземных потоков текучих смесей в проходе через подземные пласты (52), для одной или нескольких подземных скважин, проходящих от одного основного ствола (6).
Варианты осуществления способов (CS1-CS8 и CO1-CO5) строительства и эксплуатации, соответственно, могут включать в себя, по меньшей мере, одну систему (70, 76) трубных колонн с множеством концентрических труб (2, 2A, 2B, 2C, 2D) для соединения с соответствующим множеством труб распределительного переводника, по меньшей мере, с одним промежуточным концентрическим проходом (24), расположенным вокруг ближайшего к осевой линии прохода (25), который может применяться для передачи текучих сред и устройств, по меньшей мере, с одним приемным гнездом (45), применимым для соединения регуляторов (61) потока для выборочного управления под давлением сообщением текучей средой.
Варианты осуществления способов (CS1-CS8 и CO1-CO5) могут применяться для создания сообщения потоков текучих смесей через распределительный переводник (23), разделенный для исключения сообщения текучей средой между собой радиальных проходов (75) и связанных дроссельных отверстий (59) ближайших к осевой линии проходов (25).
Варианты осуществления способов (CS1-CS8 и CO1-CO5) могут дополнительно включать в себя отведение, по меньшей мере, части сообщающихся потоков текучих смесей в различные проходы, которые могут быть расположены по направлению радиально внутрь или наружу от отведенного прохода распределительного переводника (23), между верхним концом системы трубных колонн или множеством концентрических труб переводника и нижним концом системы трубных колонн или множества труб переводника, при использовании, для управления под давлением сообщением текучей средой в ближайшем к осевой линии проходе (25), промежуточном концентрическом проходе (24, 24A, 24B, 24C, 24X, 24Y, 24Z), и/или окружающем проходе (55), который может образовываться между множеством труб (2, 2A, 2B, 2C, 2D, 39) и проходом через подземные пласты (52), проходящие аксиально вниз от одной или нескольких скважин от одного основного ствола (6).
Варианты осуществления способов (CS1-CS8 и CO1-CO7) могут также включать в себя создание подводных или наземных блоков фонтанной арматуры (10, 10A) с подводными или наземными задвижками (64) и/или подземными задвижками (74), применимыми с линиями (79 Фиг.1 и 22-26) управления, соединенными с каждым из концов ближайших к осевой линии труб (2, 39) распределительного переводника (23) для выборочного управления, по меньшей мере, частью текучей среды под давлением, сообщение которой создается между ближайшими к осевой линии проходами (25) и, по меньшей мере, одним концентрическим проходом (24, 24A, 24B, 24C, 24X, 24Y, 24Z, 55).
Другие варианты осуществления способов (CS1-CS8 и CO1 -CO7) включают в себя создание регуляторов (61) потока, которые могут передаваться через ближайший к осевой линии проход (25) и соединяться в канале (25) и/или приемном гнезде (45) трубной колонны для выборочного управления сообщения текучей средой, с помощью отведения, по меньшей мере, части передаваемых потоков текучей смеси.
Другие варианты осуществления способов (CS1-CS8 и CO1-CO5) включают в себя создание регулятора (61) потока с поршнем (128) с дроссельным отверстием, устанавливаемого в канал (25) или приемное гнездо (45) или удаляемого из них перепадом давлений, приложенным к аксиально верхним и аксиально нижним к поверхностям поршня, системы (70, 76) трубных колонн, при этом, тросы (11 Фиг.15) или трубы могут устанавливаться через дроссельное отверстие поршня, при отведении, по меньшей мере, потоков текучих смесей, сообщение которыми создают, для прохода в иной, чем ближайший к осевой линии проход.
Различные варианты осуществления способов (1T, CS1-CS8 и CO1-CO7) могут применяться для выборочного регулирования сообщения текучих смесей газов, жидкостей и/или твердых частиц между верхними концами одного основного ствола (6) и близкой зоной прохода через подземные пласты (52) для производства гидростатического давления депрессии, равновесного давления или давления репрессии в близкой зоне во время сообщения текучей средой.
Варианты осуществления способов (1S, 1T, CS1-CS8 и CO1-CO7) комбинированных операций включают в себя подачу инертных к соли текучих сред и/или углеводородов, в подземную зону для образования буфера между башмаком последней обсадной колонны с цементированием и, по существу, водной поверхностью раздела, применимых для образования буферного пространства хранения и/или добычи растворением с использованием способа растворения соли.
Другие варианты осуществления способов (CS1-CS8 и CO1 -CO7) комбинированных операций могут применяться с двумя или более колоннами (2, 2A, 2B, 2C, 2D, 39) для выборочного регулирования под давлением сообщения текучей средой между фонтанной арматурой (10, 10A) и зоной прохода через подземные пласты (52) для выборочного управления, по существу, водной поверхностью раздела, с помощью фонтанной арматуры и инертных к соли или углеводородных текучих сред для образования буферного пространства хранения, при использовании, для одновременных с удержанием давления подземных операций (1S Фиг.9-10 и 12-14) подачи углеводорода хранения в буферное пространство хранения и из него во время дополнительных операций (1 Фиг.7, 9-10 и 12-14) добычи растворением.
Различные варианты осуществления способов (1S, 1T, 157, CS1-CS8 и CO1-CO7) комбинированных операций могут заменять обычные способы (CM1 Фиг.1, CM2 Фиг.4, CM3 Фиг.7 и CM4 Фиг.8), или дополнять обычные решения (CM5 Фиг.13-14 и 81) строительства скважин, устройствами и/или способами настоящего изобретения для выборочного управления сообщения текучими смесями с одной или несколькими скважинами, отходящими от одного основного ствола (6).
Другие различные варианты осуществления способа (1S, 1T, CS1-CS8 и CO1-CO5) могут применяться для регулирования под давлением сообщения текучей средой инертных к соли или углеводородных текучих сред, которые хранятся и извлекаются из буфера с помощью управляемого задвижкой распределительного переводника для выборочного управления по существу, уровнем водной поверхности раздела для обеспечения растворения соли, для воздействия на соответствующие рабочие давления, объемы и температуры текучих сред, хранящихся в и извлекающихся из пространства хранения и/или скорость добычи растворением во время комбинированных операций добычи растворением и операций хранения.
Другие варианты осуществления способов (1T, CS1-CS8 и CO1-CO7) могут применяться для регулирования формы стен каверны с помощью выборочно регулируемой, по существу, водной поверхности раздела, которое может происходить в результате создания сообщения текучей средой под давлением для управления рабочими объемами хранения и скоростями добычи растворением для изменяющихся оборотов объемов хранения и естественных скоростей оползания соли во время подземных операции (1S) хранения углеводородов и добычи растворением.
Также другие варианты осуществления способов (1T, 157) создают подачу воды, по существу, к водной поверхности раздела или поверхности раздела текучих сред для вырабатывания и вытеснения рассола на нижнем конце первого резервуара рассола и хранения через устройство с U-образной трубой, по меньшей мере, во второй резервуар рассола и хранения для минимизации растворения соли, по меньшей мере, во втором резервуаре рассола и хранения во время таких операций.
Друг связанные варианты осуществления способов (1T, 157) обеспечивают выборочное регулирование сообщения текучей средой под давлением инертной к соли или текучих сред, хранящихся в и извлекающихся из буфера соляной каверны, для воздействия на соответствующие рабочие давления, объемы и температуры текучих сред хранящихся в и извлекающихся из резервуара рассола и хранения и/или рабочие объемы хранения, скорости добычи растворением, скорости оползания соли или их комбинации до достижения максимального эффективного диаметра для устойчивости соляной каверны, после которого инертные к соли текучие среды хранятся.
Также другой вариант осуществления способа (157) содержит расположение и разделение одного или нескольких резервуаров для создания опоры на соляные колонны согласно давлениям хранящихся текучих сред и эффективным диаметрам коллектора рассола и хранения.
Наконец, другие различные варианты осуществления способов (1S, 1T, CS1-CS8 и CO1-CO7) могут применяться для создания подземного буфера текучей среды для транспортных трубопроводов, эксплуатации скважин, и/или операций подземного хранения, при этом, буферное пространство хранения может дополнительно применяться для разделения текучих сред отличающихся относительной плотностью и для выборочного доступа к отдельным текучим средам через распределительный переводник.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны ниже только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
На Фиг.1 и 2 показана подземная скважина и концепция повреждения проницаемости в приствольной зоне пласта, соответственно.
На Фиг.3 показан вариант осуществления настоящего изобретения, применимый для уменьшения воздействия повреждения в приствольной зоне пласта и/или разработки каверны растворением.
На Фиг.4 показано известное разветвление конструкции многоствольной скважины с использованием обычной технологии расширяемого металла.
На Фиг.5-6 показана промежуточный этап строительства и завершенный этап способа для множества вариантов осуществления скважин настоящего изобретения от одного основного ствола, применимый для, по существу, углеводородных и/или по существу, водных скважин.
На Фиг.7 и 8 показаны этапы строительства скважины добычи растворением и пространства подземного хранилища.
На Фиг.9-14 показаны варианты осуществления способов строительства скважин и пространств подземного хранения от одной скважины и/или множества скважин, проходящих от одного основного ствола.
На Фиг.15-16 показано известное устройство, применимое с настоящим изобретением.
На Фиг.17-20 показан вариант осуществления распределительного переводника настоящего изобретения.
На Фиг.21-26 показана система трубных колонн с использованием распределительного переводника настоящего изобретения.
На Фиг.27-28 показан поршень с дроссельным отверстием варианта осуществления настоящего изобретения для выборочного регулирования потоков текучей среды.
На Фиг.29 показано устройство насоса текучей среды настоящего изобретателя, применимого для выборочного управления потоками текучей среды в вариантах осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.30 и 31 показаны схемы вариантов осуществления распределительного переводника настоящего изобретения.
На Фиг.32-34 показан распределительный переводник варианта осуществления настоящего изобретения с дополнительными промежуточными концентрическими проходами.
На Фиг.35-37 показано устройство настоящего изобретателя, применимое для выборочного управления потоками текучей среды в вариантах осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.38 показан вариант осуществления распределительного переводника настоящего изобретения, адаптированного с отводящими поток колоннами настоящего изобретателя.
На Фиг.39-41 показаны различные виды адаптированного известного устройства, применимого в качестве селектора канала с настоящим изобретением.
На Фиг.42-44 показан распределительный переводник вариантов осуществления настоящего изобретения, применимый для уменьшения длины распределительного переводника.
На Фиг.45-53 показаны различные устройства настоящего изобретателя, применимые с настоящим изобретением.
На Фиг.54-58 показан распределительный переводник варианта осуществления настоящего изобретения, образованный из адаптированной соединительной камеры настоящего изобретателя.
На Фиг.59-67 показаны различные устройства настоящего изобретателя, применимые в способе строительства настоящего изобретения.
На Фиг.68-70 показаны примеры конфигураций труб и каналов обычных размеров, применимых в одном основном канале, и которые могут применяться в способе строительства настоящего изобретения.
На Фиг.71-73 показан вариант осуществления адаптированного распределительного переводника соединительной камеры настоящего изобретения с дополнительными промежуточными концентрическими проходами одного основного ствола удлиненного для поддержания проходов текучей среды.
На Фиг.74 схематично показано подземное хранилище жидкости с использованием вытеснения рассола из бассейна рассола.
На Фиг.75 схематично показан вариант осуществления с сообщением текучей средой по U-образной трубе между каверной подземного хранилища и соответствующим подземным резервуаром рассола.
На Фиг.76 схематично показан вариант осуществления с перекачкой, турбиной или сообщения текучей средой под давлением через наземный трубный манифольд между каверной подземного хранилища и соответствующим подземным резервуаром рассола.
На Фиг.77 и 78 показаны графики для обычных концепций соотношений рабочих объемов для подземного повторного нагрева каверны хранения газа, следующего за разработкой растворением и циклов использования для потребления.
На Фиг.79 схематично показана колонна осушки каверны хранения газа в процессе заканчивания перед ее удалением.
На Фиг.80 схематично показан вариант осуществления способа применимого для каверны подземного хранения, соединенной с устройствами и способами эксплуатации каверн подземного хранения с резервуарами рассола настоящего изобретения.
На Фиг.81 схематично показан вариант осуществления способа с использованием устройств подземного хранения с двумя скважинами.
На Фиг.82 и 83 схематично показан вид в плане для вариантов осуществления способа для устройств каверны, применимых для эксплуатации каверн подземного хранения и резервуаров рассола.
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылкой на перечисленные Фигуры.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
При детальном рассмотрении выбранных вариантов осуществления настоящего изобретения следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления, описанными в данном документе, и что настоящее изобретение можно практически осуществлять или реализовать различными способами.
На Фиг.1-14, показано сравнение способов CS1, CS2, CS3, CS4, CS5, CS6 и CS7 строительства Фиг.3, 5, 6, 9, 10, 11 и 12, соответственно, и способов CO1, CO2, CO3, CO3, CO4, CO5, CO6 и CO7 комбинированного строительства и эксплуатации Фиг.3, 6, 9, 10, 12, 14 и 13, соответственно, с известными способами CM1, CM2 операций с углеводородами и обычными способами CM3 и CM4 подземного хранения Фиг.1, 4, 7 и 8, соответственно. Обычные способы строительства, в общем, не комбинируются с обычными операциями эксплуатации по различным причинам, включающим в себя невозможность выборочного управления рабочими давлениями во время строительства скважины и/или невозможности установки множества металлических трубных барьеров между потенциально взрывоопасными углеводородами добычи и персоналом, выполняющим строительные работы.
На Фиг.1 схематично показан на продольном сечении способ (CM1) строительства обычной подземной скважины, применимый для различных углеводородных скважин или скважин подземного хранения. На Фигуре показан нижний участок с перфорированием (129) и цементированием (20) хвостовика (19), который может быть заменен подземным пространством хранения геологической ловушки (1A), истощенного коллектора, или пространством, разработанным растворением от ствола (17) скважины в пластах до стен (1A) соляной каверны, в котором, циркуляционная задвижка (123) обычно отсутствует.
Верхний конец подземных скважин настоящего изобретения можно строить с помощью бурения прохода (17) в пластах и установки обсадной колонны направления (14), которую можно скрепить со стволом и загерметизировать цементом и башмаком (16) обсадной колонны, после чего можно проводить бурение, установку и цементирование одной или нескольких промежуточных обсадных колонн (15) и герметизации башмаков (16) обсадной колонны перед установкой последней с цементированием (20) обсадной колонны (3) и башмака (16) обсадной колонны. Соединительные камеры и системы трубных колонн настоящего изобретателя могут применяться как промежуточные обсадные колонны, или устанавливаться через них.
В общем, за бурением последнего прохода (17) в пластах через последнюю обсадную колонну (3) с цементированием в проектную подземную зону может следовать заканчивание в необсаженном стволе, например, скважин, разрабатываемых растворением, или показанных с хвостовиком (19) с цементированием (20) и перфорированием (129), например, в углеводородных эксплуатационных скважинах или скважинах утилизации отходов.
При том, что хвостовики (19), в общем, соединяются с промежуточной обсадной колонной (15) и/или последней обсадной колонной (3) с цементированием с подвеской и пакером (40), не являющиеся хвостовиками обсадные колонны (3, 14, 15), в общем, соединяются с оборудованием (7) устья скважины, при этом, в промежуточных концентрических проходах или кольцевых пространствах ведется мониторинг измерительными приборами (13) изменений давления, указывающий нарушение основного барьера (2) или потерю герметичности на вторичных барьерах (3, 15, 19), содержащих высвобожденную подземную текучую среду под давлением.
Эксплуатационные трубы (2) или насосно-компрессорная труба, в общем, образуют основной барьер, установленный в проходе через подземные пласты (52) и содержащий проходы обсадных колонн (3, 14, 15), хвостовиков (19) и стволы (17) в пластах. Эксплуатационная колонна насосно-компрессорных труб или эксплуатационная обсадная колонна может крепиться к последней обсадной колонне (3) с цементированием или хвостовику эксплуатационным пакером (40) на их нижнем конце и верхним концом, скрепленным с оборудованием (7) устья скважины для образования основного барьера для подземных текучих сред под давлением.
Фонтанная арматура (10) с выборочно приводимыми в действие задвижками (64) может соединяться с верхним концом оборудования устья скважины. Для обычных скважин добычи растворением, трубы (2, 2A) добычи и нагнетания могут свободно подвешиваться на фонтанной арматуре во время процесса растворения соли, как описано выше и показано на Фиг.7, после чего оборудование заканчивания, аналогичное показанному на Фиг.1, может быть установлено для эксплуатации подземного хранилища.
Ближайший к осевой линии проход (25) может управляться подземной задвижкой (74), которой можно управлять по линии (79) управления и которая может соединяться между трубами колонны (34) добычи или нагнетательной трубной колонны (2), которые могут быть оборудованы шибером (123) боковых отверстий для обеспечения ограниченного сообщения текучей средой между концентрическим или окружающим проходом (55) и ближайшим к осевой линии проходом (25). Шибер боковых отверстий может применяться для различных способов строительства, но, в общем, закрываться для добычи (34) текучей смеси (38), при этом, кольцевой проход (55) используют в основном для мониторинга трубных колонн основного барьера (2) управления давлением и вторичного барьера (3).
В сравнении, различные устройства и способы настоящего изобретения создают применимый дополнительный промежуточный концентрический проход между ближайшим к осевой линии проходом (25) и окружающим проходом (55), и/или создают наружную колонну для замены последней обсадной колонны (3) с цементированием для установки оборудования заканчивания с последней обсадной колонной с цементированием, в отличие от обычных способов (CM1).
Обычные способы регулирования подземных давлений с оборудованием заканчивания, например, позиций 2, 40, 74 и 123, установленным в ствол скважины с тяжелым рассолом или буровым раствором увеличенного гидростатического давления для управления подземными давлениями открытого ствола (17) скважины в пластах, без хвостовика (19, 20, 40), в общем, скрепленным с эксплуатационным пакером (40), который соединяется между насосно-компрессорной трубой (2) и последней обсадной колонной (3) с цементированием, после чего фонтанная арматура (10) устанавливается с шибером (123) боковых отверстий, открытым для удаления тяжелого рассола управления давлением или бурового раствора из кольцевого пространства (24) перед закрытием шибера (123) боковых отверстий и подачи (34) текучих смесей (38).
В сравнении, различные способы настоящего изобретения создают распределительный переводник, который может применяться для выборочного управления сообщением текучей средой во время строительства, замены, например, шибера (123) боковых отверстий для использования во время операции добычи и/или нагнетания, для создания выборочно управляемого подземного манифольда для управления одной или нескольких скважин от одного основного ствола (6), в отличие от обычных способов (CM1).
Другие обычные способы управления давлением включают в себя, например, установку оборудования заканчивания, позиции (2, 40, 74), без шибера (123) боковых отверстий в текучей среде заканчивания, использование хвостовика (19) с цементированием (20) в стволе (17) скважины в пластах, изолированного пакером (40) верха хвостовика, и скрепленного подвеской с последней обсадной колонной (3) с цементированием для управления подземными давлениями, при этом, фонтанная арматура (10) устанавливается для управления подземными давлениями. После этого, подъемник (4A Фиг.16) может применяться для установки стреляющих перфораторов через предохранительную задвижку (74), временно выключая задвижку, по направляющей (130) повторного входа для выполнения перфорации (129) для прохода через подземные пласты (52) на репрессии или ограниченной депрессии для предотвращения выталкивания и перекоса стреляющих перфораторов и троса, на котором их устанавливают, после чего стреляющие перфораторы и подъемник удаляют при операциях с управлением давлением.
В сравнении, различные устройства и способы настоящего изобретения дают средство, образующее значительную депрессию благодаря циркуляции через дополнительный проход, например, для выполнения перфорирования или бурения на депрессии при заканчивании, как описано ниже.
Поддержание управления подземными давлениями во время строительства и последующего нагнетания в подземные пласты или добычи из подземных пластов через проходы скважины, является центральной аксиомой скважинных операций, что влияет, практически на каждое мероприятие, к которым относятся выбор обсадных колонн, хвостовиков и связанного с ними оборудования, текучих сред, размещаемых в проходах через подземные пласты (52) для удержания гидростатическим давлением текучих смесей (38) перед добычей (34) с управляемым давлением через фонтанную арматуру (10). В некоторых случаях, таких как в операциях бурения и строительства скважин в подземных коллекторах низкой проницаемости, долгосрочная продуктивность может снижаться при использовании обычных способов с репрессией для управления подземными давлениями.
В коллекторах с низким давлением или низкой проницаемостью нарушение (135 Фиг.2) проницаемости в приствольной зоне может происходить во время, например: бурения коллектора, установки оборудования заканчивания в необсаженном стволе, и/или во время обычной перфорации на репрессии, когда депрессия на коллекторе создает риски выталкивания стреляющих перфораторов вверх и перекоса тросовых линий и/или прихвата колонны с перфоратором и приведения в нерабочее состояние предохранительной задвижки (74) и фонтанной арматуры (10) до удаления перфораторов и спускоподъемных устройств с пути закрытия задвижек.
На Фиг.2, на виде в плане, показанном сверху от продольного сечения по линии A-A, пунктирными линиями показаны невидимые поверхности, показана обычная концепция повреждения (135) проницаемости в приствольной зоне пласта, с более крупными частицами (133) коллектора, такими как зерна песка, уплотненными подземными давлениями. Закупоривание между частицами образует в промежутках поровые пространства (131) в которых могут содержаться текучие смеси сжатых газов, жидкостей и более мелкие твердые частицы. Когда поровые пространства (131) соединены адекватно для прохода потока (132) текучих смесей, соединенные поровые пространства являются проницаемыми.
Текучие смеси, содержащиеся в поровых пространствах (131), подвергаются воздействию подземного давления покрывающей породы, при этом, проницаемость (132) обеспечивает проход, через который текучие смеси могут мигрировать, при этом, их сообщение текучей средой с лежащей глубже породой создает давление в проницаемых (132) поровых пространствах (131) более мелкого заложения.
Управление подземными текучими смесями под давлением в проницаемых поровых пространствах, смежных со стволом (17) скважины или перфорационным каналом (129), требует более высокого гидростатического или динамического давления текучей смеси в стволе (17) или перфорации (129), противодействующего давлению в порах (131), что может гидравлически задавливать более мелкие твердые частицы (134) или жидкости, например частицы или жидкости в газовых коллекторах низкой проницаемости, в устьевые отверстия низкой проницаемости смежных поровых пространств (131). Вместе с тем, недостаточное давление и/или площадь поверхности может заставлять частицы или жидкости выходить из поровых пространств (131) во время эксплуатации, таким образом, создавая нарушение (135) проницаемости в приствольной зоне. Коллекторы с низкой проницаемостью или притоком через данные приствольные поровые пространства (131) могут иметь недостаточное давление и/или рабочую площадь потока для противодействия дросселирующим частицам (134) или капиллярным силам в жидкости, для выдавливания текучих смесей обратно из устья пор, что может давать в результате перманентное нарушение (135) проницаемости в приствольной зоне, воздействующее на продуктивность в течение всего оставшегося жизненного цикла скважины.
На Фиг.3 показан схематичный вид продольного сечения в подземных пластах варианта осуществления способа (CS1) строительства и способа (CO1) операций с углеводородами, которые включают в себя систему (70Q) трубных колонн настоящего изобретателя. Система (70Q) трубных колонн может применяться с вариантами осуществления распределительных переводников (23F, 23Z), как показано на Фиг.3. Кроме того, на Фигуре показаны различные обычные конструктивные элементы скважины, аналогичные показанным на Фиг.1, с фонтанной арматурой (10A) с двумя катушками бокового входа с возможностью подачи через ближайший к осевой линии канал (25), и концентрический проход (24), соединенный с оборудованием (7) устья скважины и колонной заканчивания (2), который может содержать распределительный переводник (23F) с внутренней трубной колонной (2) и наружной (2A) трубной колонной, соединенными с последней обсадной колонной (3) с цементированием и эксплуатационным пакером (40) с уплотнением (66) на хвостовике (19) на его верхнем конце. Эксплуатационная труба (2) с другим распределительным переводником (23Z) в окружающем (55) проходе через подземные пласты (52), может применяться для выполнения ряда отходящих боковых стволов (136), при этом, эксплуатационные пакеры (40), соединенные с хвостовиком (19), отделяют различные зоны добычи с самой нижней зоной с перфорацией (129).
Для способа (CS1) строительства и способа (CO1) операций с углеводородами показан распределительный переводник (23F), который может применяться для обеспечения добычи и/или нагнетания через либо ближайший к осевой линии проход (25) или концентрический проход (24). Отводящие поток распределительные переводники (23Z) нижней трубной колонны (2) могут соединяться с хвостовиком (17) верхним пакером (40); после чего, верхняя компоновка (2, 2A, 23F, 40, 66, 137) может соединяться с установленной ниже компоновкой (2, 2A, 23Z, 23Z, 40, 137) обычным соединительным устройством (137), например зажимом с зубчатой рейкой с уплотнением (66) на хвостовике (19), например, с приемным гнездом со шлифованной поверхностью и шпинделем и скрепляться с последней эксплуатационной обсадной колонной (3) эксплуатационным пакером (40). Затем можно устанавливать фонтанную арматуру (10A) с двумя катушками.
Способ (CS1) строительства может применяться для подземного хранения в геологической ловушке (1A) истощенного коллектора с проходом через, например, боковые стволы (136) или перфорации (129) ниже нарушения проницаемости в приствольной зоне, или в комбинации со способом (CO1) операций, который может применяться для подземного хранения и добычи растворением в стенах (1A) каверны, когда траектории скважин сориентированы вертикально, пакер (40) нижнего конца и цементирование (20) исключены для хвостовика (19) с перфорацией (129) для создания потока текучей среды для растворения соли. Для создания каверны резервуара хранения и рассола инертную к соли буферную текучую среду, с относительной плотностью меньше, чем у воды, может нагнетаться в скважину и должен обеспечиваться ее подъем вокруг хвостовика (19), где она может останавливаться верхним пакером (40) хвостовика для образования водной поверхности раздела, которую, в комбинации с обычным устройством замера уровня поверхности раздела, либо установленным через ближайший к осевой линии проход (25) или постоянно прикрепленным к различным трубам системы (70Q) трубных колонн, можно применять для выборочного управления комбинированными операциями хранения и разработки, с чередованием нагнетания инертной к соли буферной текучей среды хранения, нагнетания пресной воды и извлечения рассола через управляемый задвижкой распределительный переводник (23F) и отводящие потоки распределительные переводники (23Z).
Когда барьеры, удерживающие давления установлены способом (CS1) для, по существу, углеводородных вариантов применения, способ (CO1) операций вытеснения к гидростатическому столбу более низкой относительной плотности циркуляцией текучей среды более низкой плотности через ближайший к осевой линии проход (25) и концентрический (24) проход, может применяться для создания депрессии гидростатического давления текучей среды в проходе через подземные пласты (52) ниже порового давления, удерживаемого за хвостовиком (19). Это должно обеспечивать выход потока текучих сред наружу во время выполнения перфорации (129), таким образом, уменьшая или предотвращая нарушение (135 Фиг.2) проницаемости в приствольной зоне не соляных коллекторов, или устанавливая буфер под башмаком (16) последней обсадной колонны (3) с цементированием для резервуаров рассола и хранения. Тросовый подъемник (4A Фиг.16) может соединяться с фонтанной арматурой (10A) для установки перфораторов для выполнения перфорации (129) хвостовика при управлении давлением и на депрессии без риска выталкивания перфораторов аксиально вверх текучей средой, высвобожденной из порового пространства, с помощью циркуляции вниз по ближайшему к осевой линии проходу (25) с использованием регулятора (61) потока с проходом троса, например поршня (128 Фиг.27-28) с дроссельным отверстием, который может соединяться в верхнем распределительном переводнике (23F), и отбирая шлам через концентрический проход (24) и через фонтанную арматуру для переработки с управлением давлением. После завершения перфорирования в не соляном коллекторе, нижний эксплуатационный пакер может быть установлен для отделения и удержания под давлением перфорированной зоны добычи 34 текучей среды (38).
Вариант осуществления способа (CO1) операций с углеводородами может применяться для выполнения операций бурения на депрессии с обеспечением добычи (38) с извлечением (34) из не соляного коллектора, для уменьшения или предотвращения нарушения (135 Фиг.2) проницаемости в приствольной зоне, например на гибкой насосно-компрессорной трубе, при этом, ряд боковых стволов (136), таких как боковые стволы типа елки, показанные на Фиг.3, выполняются через выходные каналы распределительных переводников (23Z Фиг.38) с использованием селектора (47 Фиг.37) канала. Если снабженный окнами селектор (47 Фиг.51-53) канала и бурильная труба циркуляции проходят через поршень (128 Фиг.27-28) с дроссельным отверстием, показанный, как регулятор (61) потока на Фиг.3, текучая среда более низкой относительной плотности, такая как газ или дизельное топливо, может циркулировать вниз по концентрическому проходу (24), проходить через дроссельные отверстия (59) во внутренней трубе (2) верхнего распределительного переводника (23Z) и через селектор (47) канала для смешивания с буровым шламом в гибкой насосно-компрессорной трубе для создания дополнительной депрессии в операциях бурения и в соответствующем нарушении (135 Фиг.2) проницаемости в приствольной зоне.
Варианты осуществления способов (CS1) строительства и способов (CO1) операций с углеводородами могут применяться для депрессии при различных операциях, выполняемых при заканчивании. Например, установки гравийного фильтра в неконсолидированном коллекторе или строительстве на депрессии подземного хранилища в истощенном песчаном коллекторе, где нарушение проницаемости в приствольной зоне вредно влияет на производительность хранения. В данных вариантах осуществления ближайший к осевой линии проход (25) и концентрические проходы (24) могут быть спроектированы для прохода потока через фонтанную арматуру (10A) для установки на депрессии гравийного фильтра или строительства скважины. В сравнении, обычные варианты заканчивания (CM1 Фиг.1) в общем, не применимы для одновременных операций строительства и добычи, и обычные способы установки на репрессии могут перманентно повреждать коллектор с дросселированием устьев пор, таким образом, уменьшая их проницаемость.
На Фиг.4, показано продольное сечение в подземных пластах камеры (832) разветвления с ветвями (836, 838) из расширяемого металла. На Фигуре показаны одиночные барьеры ниже ветви, которые детали из расширяемого металла меньшей прочности, традиционный металл высокой прочности, при этом, проход вторичного барьера и барьер, необходимый для мониторинга герметичности основных барьеров подземной скважины ниже пересечения отсутствует.
Камера (832) разветвления установлена в основном стволе скважины и гибкие металлические ветви (836, 838), расширяются для создания пересечения, удерживающего давление, которое может быть ограничено более низкими расчетными давлениями разрыва и разрушения расширяемого металле в сравнении с обычными закаленными и/или прошедшими термообработку и закаленными высокопрочными металлическими изделиями.
В сравнении, различные устройства и способы настоящего изобретения могут, в общем, быть сконструированы из обычного, не расширяемого металла более высокой прочности, с множеством барьеров и кольцевых проходов ниже пересечений для обеспечения увеличенного рабочего давления и резервирования прочности.
На Фиг.4 показаны ответвляющиеся скважины (801, 808) проходящие из камеры разветвления, и разветвляющий переходник (612) показан на узловой части основной скважины, имеющей основную обсадную колонну (604), проходящую через промежуточную обсадную колонну (602) и обсадную колонну (600) направления от оборудования устья скважины (610). Необходимость соединения разветвляющего переходника (612) для эксплуатационной колонны (820) насосно-компрессорных труб и опора низкой прочности на разрушение расширяемой металлической камеры (832) разветвления требует цементирования пересечения по месту, таким образом, препятствуя строительству кольцевого пространства, применимого для мониторинга основных скважинных барьеров ответвляющихся скважин (801, 808). Цементирование труб в стволах (801, 808) скважины представляет собой один барьер, который может, при выходе из строя, создавать обход соединительного устройства (806), утечку через пласты и/или разрушение расширяемых пересечений (836, 838) и утечку между ответвляющим переходником и камерой (832) разветвления в кольцевое пространство с недостаточным давлением гидростатического столба для предотвращения нарушения барьера основной обсадной колонны (604) при установке в неглубокие пласты. Данный барьер основной обсадной колонны (604) может подвергаться воздействию более высоких подземных давлений, передаваемых через плохо зацементированное кольцевое пространство, без предшествующего этому обнаружения увеличенного давления, например, измерительным прибором (13 Фиг.1) в кольцевом пространстве.
В сравнении, различные устройства и способы настоящего изобретения могут применяться для установки на малой глубине пересечений из обычного металла повышенной прочности с концентрическими проходами или кольцевыми пространствами, проходящих аксиально вниз от скважин пересечений скважин, для создания достаточных гидростатического давлений и/или прочности металла для применимого вторичного барьера. Коллектор сброса давления, например, ствол в открытых воздействию пластах с возможностью гидроразрыва ниже башмака обсадной колонны, сообщающийся текучей средой с кольцевым пространством, может применяться для создания вторичного барьера, который может защищать наземное оборудование или оборудование циркуляции бурового раствора в случае выхода из строя основного барьера.
Способы заканчивания разветвленной скважины, показанной на Фиг.4, включают в себя создание скважинного манифольда (612), устанавливаемого в камере (832) разветвления, выше пересечения соединений (806) креплений (805, 810) стволов ответвляющихся скважин (801, 808). Скважинный манифольд может ориентироваться и фиксироваться устройствами (510, 862) в камере (832) разветвления с помощью ориентирования манифольда (612) устройством со шпонкой (812) и пазом (860). На фигуре показана эксплуатационная колонна насосно-компрессорных труб (820), которая может проходить от поверхности в скважинный манифольд (612) для изоляции основной скважины от ответвляющихся скважин (801, 808), которые могут закрываться пробками, устанавливаемыми в соединениях (806) ответвляющихся скважин ниже скважинного манифольда (612).
Если пересечение устанавливаются в более глубоких пластах, ветвь из расширяемого металла может создавать достаточные барьеры при комбинировании с более высоким гидростатическим давлением между насосно-компрессорной трубой (820) и основной обсадной колонной (604), аналогично многоствольному варианту применения с установкой глубоко в подземных пластах или если устройство эксплуатационного пакера используется выше или на месте скважинного манифольда (612). Вместе с тем, предел прочности расширяемого металла пересечения может быть недостаточным для адекватного сопротивления подземным поровым давлениям на очень больших глубинах.
Известные варианты применения технологий разветвления, в общем, ограничены необходимостью использования специальной технологии расширяемого металла, включающей в себя специальное требование расширения ветвей (836, 838) не концентрической камеры (832) разветвления, цементирования их по месту, и затем ориентирования (812, 860) и фиксирование (510, 862) нестандартного скважинного манифольда (612), при отсутствии кольцевых проходов для мониторинга герметичности скважины ниже камеры (832). Без создания двух трубных барьеров и кольцевого прохода с достаточным гидростатическим давлением для создания достаточной поддержки барьера давления и времени мониторинга, вариант применения, в общем, ограничено вариантами применения многоствольного типа и доступ к ближайшему к осевой линии каналу является необходимым.
В сравнении, различные устройства и способы настоящего изобретения могут применяться с трубами большего диаметра, достаточной толщиной стенок и соответствующим расчетным давлением для вариантов применения нескольких скважин от одного основного ствола на малой глубине. Заводское изготовление по обычной технологии в регулируемой среде, за которым следует сборка на площадке, установка и/или строительство в подземной среде с использованием обычных серийных технологий, может уменьшать риск в вариантах применения настоящего изобретения.
На Фиг.5 и 6 показаны варианты осуществления способа (CS2, CS3) строительства и способа (CO2) операций с углеводородами, показано множество скважин, одна из которых бурится, ствол (17), и одна из которых еще подлежит бурению, ствол (17A), разветвление от пересечения (51A) скважин в пластах на малой глубине и показано, например, множество углеводородных скважин с перфорацией (129) к не соляным коллекторам или множеству скважин подземного хранения и добычи растворением к резервуарам рассола и хранения, применимых для образования и использования пространства в стенах (1A) одной или нескольких соляных каверн.
На Фиг.5 схематично показано подземное продольное сечение для варианта осуществления промежуточного этапа способа (CS2) строительства с использованием соединительной камеры (43) и селектора (47) канала. На Фигуре показана установленная обсадная колонна (14) направления, с цементированием (20) и уплотнением на башмаке (16) обсадной колонны после бурения ствола под направление. На Фигуре дополнительно показан ствол (17), пробуренный через направление (14) и пласты с установленной соединительной камерой (43), например, такой, как на Фиг.45-46, 48-50 или 61 и 66-57, и цементированием (20) для образования башмака (16) промежуточной обсадной колонны (15), по существу, углеводородной скважины или, по существу, скважины утилизации воды в не соляные коллекторы, или последняя обсадная колонна (3) с цементированием для, по существу, углеводородного и, по существу, водного подземного резервуара рассола и хранения в соляных коллекторах. Селектор (47) канала, например, как показано на Фиг.47, 51-53 или 63-64, может соединяться в камере (41) на дне (42) камеры для выборочного доступа к правой соединительной камере (43) трубы (39) выходного канала. На Фигуре показан ствол (17) скважины в пластах, пробуренной для образования прохода через подземные пласты (52). Труба (39) выходных каналов, показана добавленной к соединительным камерам для образования вторичного барьера (2A, 148), аналогичного показанным на Фиг.48-50, 66-67 и 68-70, расположенного вокруг основных барьеров (2, 39, 149 Фиг.68-70), для обеспечения мониторинга концентрических проходов или кольцевых пространств ниже соединительной камеры (43) через различные поддерживающие сообщение текучей средой трубы (150 Фиг.66-70).
Для строительства скважин подземной каверны резервуара хранения и рассола, применимых для образования стен (1A) каверны в соляной залежи, стволы (17) в пластах могут расходиться в отдельные каверны перед ориентацией для вертикальной добычи растворением, как показано на Фиг.6, или продвигаться аксиально вниз с параллельным или пересекающимся расположением, как описано выше и показано на Фиг.5, с заканчиванием, аналогичным показанному на Фиг.11.
На Фиг.6, показан схематичный вид продольного сечения, проходящего через подземные пласты, для варианта осуществления способов (CS3) и (CO2) комбинированного строительства и эксплуатации с системой трубных колонн (76M) с соединительным переводником (23F). На Фигуре показано выборочное управление сообщением текучей средой между двумя отдельными скважинами через один основной ствол с использованием подземных задвижек (74), соединенных с обоими концами распределительного переводника (23C) для образования управляемого задвижкой распределительного переводника (23F), соединенного с распределительным переводником (23T) соединительной камеры, которые могут применяться с управляющей потоком пробкой (25A) для направления потока из левой и правой скважин в ближайший к осевой линии проход (25) и промежуточный концентрический проход (24), соответственно.
После бурения на этапе способа (CS2 Фиг.5) проходов (17) через соединительную камеру (43) и пласты, хвостовики (19) могут соединяться с трубой (149) основного барьера подвесками и верхними пакерами (40) хвостовика, проходящими аксиально вниз для множества скважин от одного основного ствола (6). Способ (CO2) операций с углеводородами может применяться для выполнения перфорации (129) хвостовиков (19) с цементированием (20), по существу, в углеводородной скважине для добычи из коллектора, или хранения в скважине истощенного песчаного коллектора, или утилизации и/или обработки для интенсификации притока, по существу, в водной скважине в не соляных коллекторах, или операций в резервуарах хранения и рассола в залежах соли.
Для перфорирования на депрессии и/или когда необходимо натяжение колонны, способ (CO2) может применяться для установки подвески хвостовика с функциональной возможностью байпаса потока для подвески насосно-компрессорной трубы (2), с неустановленным эксплуатационным пакером (40) нижнего конца и соединительным устройством (137) верхнего конца (например, зажимом с зубчатой рейкой), для каждой из множества скважин, применимой для соединения распределительного переводника (23T) соединительной камеры и управляемого задвижкой распределительного переводника (23F), установленных, как одна компоновка перед соединением фонтанной арматуры (10A). После этого, пробка может устанавливаться в нижний эксплуатационный пакер для настройки и установки трубных колонн нижнего конца системы (76M)трубных колонн с натяжением.
В показанном примере перфорирования тросовый подъемник (4A Фиг.16) соединяется с фонтанной арматурой (10A) для установки троса (11 Фиг.16), спускающего стреляющие перфораторы, проходящие через поршень (128) с дроссельным отверстием, показанный соединенным между задвижками верхнего распределительного переводника (23F), при этом, стреляющие перфораторы выборочно передаются через селектор (47) канала и башмак (130) направляющего инструмента с косым срезом для выполнения перфорации (129) хвостовика (19). Депрессию с гидростатическим давлением ниже порового давления можно получить с помощью нагнетания текучей среды (31) с низкой относительной плотностью через нижний ближайший к осевой линии проход (25) для предотвращения перемещения после срабатывания стреляющих перфораторов вверх текучей средой, которая возвращается мимо не установленного нижнего пакера (40) и через промежуточный концентрический проход (24B), которая может отводиться через выборочно управляемую задвижку распределительного переводника, аналогичную показанной на Фиг.31, применимой с тремя потоками.
После выполнения перфорации (129), селектор (47) канала может быть удален, и сдвоенный пакер (22) в распределительном переводнике (23T) соединительной камеры, и поршень (128) с дроссельным отверстием в другой соединительной камере (23F) могут быть заменены пробками (25A Фиг.11-12), которые можно применять для управления текучей смесью (38) потоков (34), полученных с левой стороны скважины при независимой добыче в правой сторонеe скважины, противоположно показанному стрелками нагнетанию.
Способ (CO2) операций с углеводородами может применяться для комбинированной операции, по существу, углеводородных и, по существу, водных скважин, применимых для нагнетания (31) и добычи (34) через один основной ствол (6), например, для заводнения нижнего участка коллектора при добыче из верхнего участка коллектора через подводную фонтанную арматуру. Можно выполнять нагнетание (31) воды в концентрический проход (24) для пересечения в распределительном переводнике (23F) и подачи через ближайший к осевой линии проход (25) в правый хвостовик (19) с перфорацией (129) при добыче из левого хвостовика (19) с перфорацией (129) с подачей через концентрический проход распределительного переводника (23T) соединительной камеры. Данная добыча может переводиться в ближайший к осевой линии проход (25) на верхнем распределительном переводнике (23F), при этом, обоими потоками, нагнетания и добычи текучей смеси, можно выборочно управлять с помощью множества барьеров (2, 2A, 2B, 3), подземных задвижек (74) и фонтанной арматуры (10A).
Способ (CS3) строительства может применяться с установленной на поверхности или подводной фонтанной арматурой (10A), например, адаптированной горизонтальной подводной фонтанной арматурой. Дополнительная катушка может добавляться в обычную фонтанную арматуру (10 Фиг.1) для обеспечения прохождения непрерывного потока через концентрический проход (24) с хранением, например, в множестве скважин хранения в истощенном коллекторе от одного основного ствола (6), с хвостовиком с перфорацией (129). Граница (1A) хранения может являться геологической ловушкой, такой как замкнутая структура падения или в стенах разработанной растворением каверны в залежи соли, применимой для содержания продукта хранения.
Способ (CS3) строительства и способ (CO2) операций с углеводородами являются адаптируемыми для двух разделенных в плане, по существу, водных скважин подземной добычи растворением каверн хранения, при этом, хвостовик (19) с цементированием (20) заменен отводящей поток колонной свободноподвешенного хвостовика (19) без нижнего пакера (40), (аналогичной позиции 70T Фиг.10 ниже цементировочного пакера 139), которая может соединяться с каждым основным барьером (149) труб (39) выходного канала соединительной камеры (43). Наружная колонна (2A Фиг.10) может соединяться с показанной подвеской хвостовика и пакером (40) соединительным устройством (137) на верхнем конце внутренней колонны (2 Фиг.10). Устройство может соединяться с распределительным переводником (23T) и применяться для нагнетания и удержания буфера инертной к соли текучей среды между стволом (17) и верхним пакером (40) хвостовика и последним башмаком (16) обсадной колонны с цементированием (20) выходного канала (39) во время операций добычи растворением с использованием, например, распределительных переводников (23S Фиг.10) для регулирования уровня водной поверхности раздела.
Нагнетание (31) пресной воды может выполняться через ближайшие к осевой линии проходы, проходящие из распределительного переводника (23T) соединительной камеры, с установленным на место сдвоенным пакером (22) и селектором (47) канала, как в левую, так и в правую скважины, соответственно. Можно выполнять возврат (34) насыщенного рассола из разработанного растворением пространства в стенах (1A) каверны как из левой, так и из правой скважины через дроссельное отверстие (59) нижнего распределительного переводника (23T), которое отсутствует в ранее описанных вариантах осуществления и требует блокирования окружающего прохода, например, цементом и/или пакером. В других вариантах осуществления с использованием радиального прохода, перекрытого сдвоенным пакером (22), дроссельное отверстие (59) может быть снабжено задвижкой одностороннего прохода, применимой для нагнетания и удержания буфера инертной к соли текучей среды для выборочного регулирования водной поверхности раздела во время добычи растворением.
Способ (CS3) может применяться для, по существу, углеводородных и/или, по существу, водных скважин с использованием внутренней соединительной камеры (43), аналогичной показанной на Фиг.45-46, установленной и соединенной на своем нижнем конце пакерами (40) с основным барьером (149) труб (39) выходных каналов наружной соединительной камеры (43). Данная установка внутренней соединительной камеры (43) создает окружающий проход (55) для мониторинга основного барьера в углеводородной скважине с нижним пакером (40), или для сливного рассола в свободноподвешенной системе трубных колонн водной скважины добычи растворением с дополнительным промежуточным концентрическим проходом (24B) для мониторинга вторичного барьера (148).
На Фиг.7 и 8 показаны схемы продольного подземного сечения для обобщенных обычных этапов способов (CM3, CM4) строительства для образования пространства подземного хранения в стенах (1A) соляной каверны, с использованием способа добычи растворением соли. На Фигурах показана обычная конструкция скважины хранения с направлением (14), промежуточной обсадной колонной (15) и последней обсадной колонной (3) с цементированием, загерметизированной в башмаке (16) обсадной колонны, через который бурится проход (17) в пластах. На Фигурах показан проход через подземные пласты (52) в котором начинается разработка растворением, показанная на Фиг.7, с установкой свободноподвешенной внутренней колонны (2) в наружной свободноподвешенной колонне (2A), которую можно регулировать с использованием буровой установки большой грузоподъемности в процессе повторной установки точки, в которой пресная вода входит в зону добычи растворением залежи (5) соли и/или для обеспечения улучшенных измерений сонаром, чем возможно через обсадные колонны (2, 2A), после чего свободноподвешенные колонны удаляются из прохода через подземные пласты (52) Фиг.8, показывающей оборудование (2, 40, 74) заканчивания, установленное с колонной (138) осушки, препятствующей работе задвижки (74) до момента, когда каверна опорожняется для газовой эксплуатации и колонна (138) спускается под давлением в скважину или поднимается из скважины.
На Фиг.7, показан обычный способ (CM3) добычи (1) растворением, начинающийся с нагнетания питьевой воды, воды из бассейна, дренажной воды, морской воды или других видов воды, в общем, называемой пресной водой, по малой насыщенности солью по сравнению с извлекаемым насыщенным рассолом. На Фигуре показана вода, нагнетаемая через ближайший к осевой линии проход (25) и возвращаемая через промежуточный концентрический проход (24) между внутренней трубой (2) и наружной трубой (2A) свободноподвешенных трубных колонн с использованием прямой циркуляции с буфером, обычно, содержащим дизельное топливо или азот. Нагнетаемая вода показана подаваемой под давлением в дополнительный промежуточный концентрический проход (24A) между наружной трубной колонной (2A) и последней обсадной колонной (3) с цементированием для регулирования уровня водной поверхности (117) раздела, при этом, начальное пространство добычи растворением создается для падения породы нерастворимых пластов, по существу, через водный поток текучей среды на подошву (1E) каверны.
В общем, когда достаточное пространство образовано прямой циркуляцией, обычно более эффективную обратную циркуляцию можно выполнять нагнетанием (31) вниз по промежуточному концентрическому проходу (24) с выполнением возврата (34) текучих сред через ближайший к осевой линии проход (25), с инертной к соли текучей средой, сообщающейся через окно в оборудовании (7) устья скважины и удерживаемой в дополнительном концентрическом проходе (24A) для поддержания уровня водной поверхности (117) раздела во время циркуляции.
В общем, каверны разрабатываются растворением снизу вверх с разработкой пространства (1B) с уровнем водной поверхности (117) раздела, многократно поднимающимся для создания пространств (1C и 1D) увеличивающегося объема с нерастворимой водой породой пластов, падающей вниз через текучие среды, и подъемом уровня (1E, 1F, 1G) подошвы каверны при непрерывном нагнетании (31) пресной воды и извлечении (34) насыщенного или близкого к насыщению рассола, что может зависеть от времени нахождения, давления, объема и температуры способа растворения соли.
Поскольку процесс добычи растворением может занимать годы, в зависимости от размера разрабатываемой каверны, скорость нагнетания (31) пресной воды и число привлечений буровой установки большой грузоподъемности, требуемой для строительства скважины и регулирования наружной трубной колонны (2A) выщелачивания во время образования соляной каверны, соответствуют значительным инвестициям чистой текущей стоимости.
На Фиг.8, показан обычный способ (CM4) заканчивания следующий за разработкой растворением способа (CM3 и 1 Фиг.7), при этом, свободноподвешенные колонны (2, 2A) выщелачивания удалены и заканчивание, аналогичное способу CM1 Фиг.1, содержащее эксплуатационную обсадную колонну (2) и эксплуатационный пакер (40), соединенный с последней обсадной колонны (3) с цементированием, установленную и соединенную с оборудованием (7) устья скважины с фонтанной арматурой (10A), которая может соединяться с верхним концом с использованием задвижек (64) для выборочного управления нагнетанием и извлечением текучих сред.
В скважинах хранения жидкости, где продукты хранения не создают значительного риска мигрирования с испарением или расширением, например, необработанной нефти или дизельного топлива, обычно подземная задвижка (74) отсутствует. Кроме того, колонна (138) осушки, в общем, остается на месте, проходящей через эксплуатационную обсадную колонну (2), и продукт нагнетания (31) подается не напрямую, через проход между колонной (138) осушки и эксплуатационной обсадной колонной (2) с отбором сливного рассола (34), проходящего через колонну (138) осушки, при этом, жидкий продукт хранения вытесняет рассол из пространства в стенах (1A) каверны. Извлечение жидкости хранения, в общем, выполняется прямым нагнетанием рассола, из пруда или сооружения хранения, через колонну (138) осушки для флотирования продукта хранения низкой относительной плотности из каверны, как описано ниже и показано на Фиг.74.
В случаях газа или летучих жидкостей хранения подземная задвижка (74) с гарантированным закрытием при аварии, в общем, устанавливается в эксплуатационной обсадной колонне (2), через которую можно устанавливать колонну осушки. Газ или летучие жидкости могут храниться с использованием обратной циркуляции для нагнетания (31) через проход между колонной (138) осушки и эксплуатационной обсадной колонной (2) и отбора рассола слива (34) через колонну (138) осушки, после чего колонна (138) осушки должна подниматься из скважины или опускаться в скважину под давлением в относительно высокорискованной операции, где персонал находится вблизи находящихся под давлением барьеров для обеспечения функционирования предохранительной задвижки (74) с гарантированным закрытием при аварии.
Обычные способы (CM3, CM4) строительства соляных каверн и установки в исходное состояние подземного хранилища газа или летучей жидкости являются трудоемкими и потенциально опасными, требуя нескольких лет для завершения перед реализацией возврата инвестиций.
На Фиг.9 показана схема продольного подземного сечения вдоль оси вариантов осуществления способа (CS4) строительства и способа (CO3) операции с углеводородами. Показанные варианты осуществления могут применяться с системой (70R) трубных колонн и устройством (21) отведения потока и распределительным переводником (23F) настоящего изобретения. На Фигуре показана конструкция скважины, аналогичная Фиг.3 выше последней обсадной колонны (3) с цементированием, которая содержит наружную колонну (2A) системы (70R) трубных колонн с цементированием (2) для образования башмака (16) обсадной колонны. Начальное пространство каверны в стенах (1A) каверны залежи (5) соли, можно использовать для хранения во время добычи (1S) растворением. Способы (CO3-CO7) строительства и объединенной с ним эксплуатации можно применять для уменьшения как числа привлечений буровых установок большой грузоподъемности, так и промежутка времени до реализации возврата инвестиций, в сравнении с обычными способами (CM3 и CM4 Фиг.7 и 8) с одновременным хранением и разработкой растворением, позиция (1S).
После выполнения цементирования (20) системы (70R) трубных колонн и соответствующей опрессовки башмака (16) обсадной колонны, и размещения инертной к соли буферной текучей среды, вода может нагнетаться в разрабатываемые (1) растворением пространства (1B, 1C, 1D), вначале с использованием способа обратной циркуляции. В способе обратной циркуляции воду нагнетают через промежуточный концентрический проход (24), забирая слив через ближайший к осевой линии проход (25) и дроссельные отверстия (59) во внутренней трубной колонне (2), на ее нижнем конце. После этого, способ прямой циркуляции можно использовать для нагнетания воды через ближайший к осевой линии проход (25) к отводящим поток переводникам (21), как описано ниже и показано на Фиг.38, которые можно выборочно регулировать отводящими поток селекторами (47A Фиг.35-36) канала, также применимый для нагнетания и удерживания инертной к соли буферной текучей среды между башмаком (16) последней обсадной колонны (3) с цементированием и уровнем (117) воды. После образования достаточного объема, благодаря ускоренному выщелачиванию кровли каверны уменьшенного диаметра, уровень водной поверхности (117) раздела может понижаться буфером между кровлей уменьшенного диаметра и водной поверхностью раздела, применимым как пространство (147) хранения во время одновременного хранения и добычи растворением, позиция (1S), при этом, ниже водной поверхности раздела отводящие поток селекторы канала могут применяться для выборочного размещения воды для добычи (1) растворением каверн большего диаметра, во время которой порода нерастворимых пластов может падать и накапливаться, позиции (1E, 1F и 1G) на дне каверны. Насыщенный рассол может входить в дроссельные отверстия (59) во внутренней трубе (2) и может переходить в промежуточный проход (24), ниже селектора канала для извлечения через фонтанную арматуру (10A).
Способ (CO3) может применяться для образования начального пространства в стенах (1B) каверны с использованием прямой циркуляции пресной воды через ближайший к осевой линии проход (25), с насыщеным рассолом возвращаемым через концентрический проход (24) с использованием самого низкого уровня водной поверхности (117) раздела выше нижнего конца наружной трубной колонны (2A). Альтернативно, начальное пространство в стенах каверны может быть образовано с обратной циркуляцией воды через концентрический проход (24) к ближайшему к осевой линии проходу, во время которой буферная инертная к соли текучая среда может периодически нагнетаться через любой из проходов (24, 25) и задерживаться башмаком (16) обсадной колонны.
Различные формы начального объема (147) каверны, применимые для одновременного хранения и добычи растворением, позиция (1S) могут быть образованы с помощью прямой или обратной циркуляции и управления буферной инертной к соли текучей средой, которым можно регулировать уровень водной поверхности раздела, выборочно увеличиваемой в объеме нагнетанием или удаляемой с помощью переводника (23) манифольда, после начального нерастворимого объема. Хотя две каверны никогда не имеют одинаковую форму после завершения добычи растворением, любую обычную проектную форму можно образовать с помощью настоящего изобретения, например формы Фиг.10, 13 и 14, могут применяться для более быстрого образования объема (147 Фиг.13 и 14) буфера хранения и могут дополнительно применяться, для буфера выщелачивания для последующих операций (1) добычи растворением.
Обычное правило, установленное на основе практики для растворения соли, состоит в том, что верх каверны выщелачивается в два раза быстрее боков каверны, и бока каверны выщелачиваются в два раза быстрее дна каверны. Обычные способы (CM4 Фиг.8) образования каверны включают в себя развитие ширины каверны, вначале, на самом глубоком уровне и, затем, разработку вверх для завершения формы каверны, при этом, настоящий способ (CO3) может применяться для образования меньшего объема, который может применяться для хранения и буфера, после которого разработка растворением боковых стен (1A) каверны может продолжаться, либо обычно или по вариантам осуществления способа (1T Фиг.75-76 и 80-83) для резервуаров рассола и хранения.
Хранение жидкости, в общем, является объемозависимым, с высокой стоимостью единицы объема, и соляные каверны, в общем, предпочтительны для хранения жидкости способами (1T Фиг.75-76 и 80-83) настоящего изобретения, применимыми в хранении газа. Хранение газа в газонепроницаемых соляных кавернах является, в общем, более выгодным для более коротких периодов продажи для увеличения оборота, относящегося к циклическому использованию объема, как описано ниже и показано на Фиг.78, при этом, только часть каверны используется для более значительных сезонных колебаний, что обычно оставляют для менее эффективных истощенных песчаных коллекторов, предположительно вследствие более высокой стоимости инвестиций для более эффективного пространства хранения соляной каверны, предназначенной исключительно для хранения газа. Различные способы (157, CO1-CO7, 1S и 1T Фиг.75-76 и 80-83) являются применимыми для объединения хранения жидкости и газа.
Распределительный переводник (23F) способа (CS4) строительства может применяться, например, для выполнения как добычи растворением, так и операций (1S) хранения газа без привлечения буровой установки. Меньший объем (147) каверны, образованный первой разработкой растворением каверны уменьшенного диаметра аксиально вверх с более высокой скоростью растворения пространства каверны может применяться для образования буферного объема (147) для газовой торговли. После этого, уровень водной поверхности раздела может понижаться объемом хранящегося газа, например, на выходные дни, период с уменьшенным потреблением для вытеснения рассола, и газ может выпускаться во время дневных пиков потребления, когда пресная вода нагнетается для добычи растворением стен (1A) каверны для увеличенного диаметра снизу вверх. Извлечению буферного продукта хранения и созданию соответствующих давлений способствуют способы (1T Фиг.75-76 и 80-83) нагнетания пресной воды, вырабатывания рассола и вытеснения между устройством U-образной трубы между резервуарами рассола и хранения.
На Фиг.13 и 14, показаны схемы комбинированных операций с углеводородами вариантов осуществления способов (CO6 и CO7, соответственно), которые можно применять в обычных способах (CM5) строительства скважин, включающих в себя обычные конструкции, содержащие одно или несколько устройств настоящего изобретения для разработки растворением каверн различных форм и конструкции для одновременного хранения ценного добытого, например, углеводородного газа в стенах (1A) каверны залежи соли. На Фигуре показан объем (147) с уменьшенным буфером каверны хранения, которая может разрабатываться растворением вначале для операций (1S) одновременного хранения во время операций (1) добычи растворением с рабочим давлением (WP), применимым для выборочного регулирования, по существу, уровня водной поверхности (117) раздела во время увеличения объема в стенах (1A) каверны.
На Фиг.9-10, 12-14, 76 и 80, показаны различные примеры промежуточных и окончательных каверн с конструкциями и формами, которые могут применяться в настоящем изобретении. Начальный объем (147) может быть образован для буфера хранения во время операций (1S) одновременного хранения и добычи растворением, после чего последующие формы (1B, 1C, 1D) каверн могут быть образованы с помощью выборочного регулирования, по существу, водной поверхности (117) раздела с размещением инертного к соли буфера и выборочной установки распределительных переводников (23) и регуляторов потока до достижения окончательного проектного объема в стенах (1A Фиг.9-10, 12-14, 76 и 80) каверны.
Способы (CS4-CS7) строительства могут применяться с любым сооружением подземного хранения, требующим подземной скважины для сообщения текучей средой продуктов хранения, например, с истощенными коллекторами, аналогично показанному на Фиг.3 и 6. Граничная поверхность (1A Фиг.3 и 6) хранения представляет собой геологический элемент, такой как с четырех сторон замкнутый резервуар в структуре падения или в стенах обычной разработки или, описанной разработанной растворением соляной каверны, при этом, подземные задвижки могут требоваться для продуктов хранения, представляющих значительный риск миграции вследствие расширения или испарения.
Комбинированные способы (1S, 1T, CO3-CO7, 157) хранения и разработки растворением могут применяться для любого подземного сооружения хранения в соляной каверне. Настоящее изобретение может применяться для объединения каверн хранения жидкости и газа, где продукты более высокой цены за единицу объема, такие как хранения жидкого углеводорода, обычно с вытеснением насыщенным рассолом, а не водой и имеющие цену хранения не обязательно приведенную к краткосрочной пиковой нагрузке, в общем, не комбинируются с хранением углеводородного газа в соляной каверне, при этом, экономические расчеты с доминированием выравнивания краткосрочных пиков, требующие только небольшой части проектного объема из каверн, в общем, не заполняемых повторно после начального осушения.
Жидкие продукты с большей стоимостью единицы объема, в общем, требуют более низких экономически оправданных объемов оборота, чем, например, сжатый продукт в виде углеводородного газа, с двумя отдельными циклами потребления, содержащими дневное или недельное использование небольших частей хранящегося объема для регулирования пикового потребления и сезонного потребления возникающего в более долгосрочной перспективе, содержащего циклические изменения всего рабочего объема хранения между максимальными и минимальными рабочими давлениями каверны. В общем, капитальные затраты строительства больших сооружений подземных соляных каверн хранения газа, содержащих много соединенных между собой каверн, являются менее рентабельными для сезонного спроса, чем, например, истощенный коллектор, поскольку капиталовложение имеет более высокую отдачу на более долгосрочные инвестиции. В результате, соляную каверну хранения обычно используют для реагирования на пиковые уровни ежедневного и еженедельного потребления, при этом, сезонный оборот продукта более низкой единичной стоимости не может экономически оправдывать инвестиции в строительство, или не окупаемые инвестиции, для значительного объема буферного газа, который должен оставаться в кавернах для поддержания минимального рабочего давления, поддерживающего кровлю соляной каверны.
Таким образом, менее капиталоемкий и менее эффективный истощенный песчаный коллектор хранения газа обычно, используется для удовлетворения сезонного потребления, а газонепроницаемые соляные каверны обычно используются для удовлетворения пикового ежедневного или еженедельного потребления, в общем, исключая создание объединенного хранения жидких и газообразных углеводородов в сооружениях, рассчитанных по сезонному потреблению.
Способы вариантов осуществления настоящего изобретения применяются для уменьшения стоимости строительства и эксплуатации сооружений хранения жидкости и газа. Например, варианты осуществления настоящего изобретения могут уменьшать затраты, благодаря строительству скважин за одну мобилизацию буровой установки или благодаря созданию удерживаемых под давлением для сезонного повторного заполнения каверн хранения газа жидкими углеводородами, водой и/или рассолом без дополнительного привлечения буровых установок, что обычно требуется для установки и удаления колонны осушки через подземную предохранительную задвижку. Дополнительное уменьшение затрат включает в себя экономичное водоснабжение и утилизацию рассола с использованием, например, океана для создания более крупных сооружений с множеством более эффективных газонепроницаемых каверн хранения, которые могут применяться для экономичного газоснабжения при выравнивании пикового потребления и для сезонного потребления газа.
Обычные конструктивные решения включают в себя, например, две скважины, проходящие в одну каверну, показанные на Фиг.13 и 14. На Фигурах показаны две или больше трубные колонны (2) и выборочно управляемые подземные задвижки (74), соединенные с соответствующим оборудованием (7) устья скважин и подводные или наземные задвижки (64) фонтанной арматуры (10), которые применяются для выборочного управления нагнетанием инертных к соли текучих сред и воды для образования объема (147) буфера хранения, после чего рабочее давление (WP) буферного пространства хранения применяется для выборочного регулирования уровня, по существу, водной поверхности (117) раздела или поверхности раздела текучих сред для операций (1S) подземного хранения при разработке (1) растворением. Например, углеводородный газ может храниться в верхнем буферном объеме (147), во время выходных дней выдавливать насыщенный рассол из каверны и, затем, выпускаться из хранилища во время пикового потребления рабочих дней недели, при этом, вода нагнетается в каверну для разработки растворением нижнего конца каверны и минимизации уменьшения рабочего давления (WP), вызываемого отбором продукта.
Вначале, любая инертная к соли текучая среда, следующая за любой ценной инертной к соли текучей средой хранения, например, дизельным топливом или углеводородным газом, может удерживаться нагнетанием и флотацией вследствие более низкой относительной плотности между башмаком (16) последней обсадной колонны (3) с цементированием и, по существу, водной поверхностью (117) раздела, применимой для выборочного регулирования растворения (1) соли. Например, газообразный азот можно использовать для образования начального объема буфера хранения; после чего, углеводороды, ценные для удовлетворения различного потребления могут применяться, как инертная к соли текучая среда для операций (1S) хранения, или сжатый воздух, выработанный с использованием ветровой энергии и пригодный для подачи в пневматический двигатель, приводящий в действие электрический генератор, может применяться, как инертная к соли текучая среда для операций (1S) хранения при разработке (1) растворением.
Обычные теории, связанные с давлением поддержания кровли каверны и рабочим давлением газа в каверне, используют формы (1D), аналогичные показанным на Фиг.10 и 14, для создания арочной кровли залежи соли, сохраняющей несущую способность при более низких рабочих давлениях, чем, например, формы (1A), аналогичные показанным на Фиг.9, 10, 12 и 13. Устройства и способы настоящего изобретения могут применяться для любой формы каверны и любого рабочего давления каверны. Более высокими и более низкими рабочими давлениями (WP), соответствующими различным формам каверны, можно, по меньшей мере, частично управлять с помощью нагнетания пресной воды, вырабатывания рассола и/или вытеснения рассола во время комбинированных операций (1T, CO3-CO7) для содействия поддержанию давления в каверне во время выпуска продукта хранения, при этом, продукт хранения перемещает водную поверхность (117) раздела и приводит в действие соответствующее извлечение рассола и/или осушение.
Различные способы нагнетания воды и извлечения насыщенного рассола могут применяться для выборочного регулирования уровня, по существу, водной поверхности (117) раздела. Например, насос (69A Фиг.29) в операциях (1S) хранения газа, соединенный в распределительном переводнике (23F Фиг.6, 9, 10 и 12) между управляющими задвижками (74 Фиг.6, 9, 10 и 12), может работать, подавая сжатый газ для перекачки воды в каверну под давлением (WP) для операций добычи (1) растворением, когда расширяющийся сжатый газ выпускается из хранилища. Сжатый газ может нагнетаться в каверну для подачи насыщенного рассола из каверны с рабочим давлением (WP) в операции осушения, которой содействует реверсивная работа подземного насоса (69A Фиг.29) для извлечения рассола.
Могут применяться различные другие операции (1S) добычи (1) растворением и хранения, включающие в себя частое, периодическое или сезонное извлечение и выпуск текучих сред, хранящихся в каверне с помощью заполнения объема (147, 1B, 1C, 1D) пресной водой, оставляемой для полного насыщения, с расчетным растворением соли на толщину в стенках в пределах максимального проектного диаметра каверны с использованием, например, океана для водоснабжения и утилизации рассола и/или устройства U-образной трубы способа (1T) для сообщения текучей средой между резервуарами рассола и хранения.
Рабочее давление и рабочий объем, в подземных газовых скважинах и кавернах хранения, могут неизменно соединяться в операциях хранения сжимаемой текучей среды, где большой начальный объем буферного газа должен оставаться в кавернах в течение жизненного цикла обычного сооружения хранения газа для поддержания минимального рабочего давления, необходимого для предотвращения вредного воздействия оползания соли на пространство хранения и/или устойчивость кровли соляной каверны.
Варианты осуществления способов (1T, CO3-CO7) могут применяться для положительного воздействия на рабочий объем, содержащий например сумму объема рабочего газа и объема буферного газа, необходимую для поддержания устойчивости соляной каверны и/или расширения периода отбора соответствующего ограничивающим термодинамическим характеристикам уменьшающего расширение газа скважинного оборудования, в общем, измеряемых на оборудовании устья скважины. Увеличенный применимый рабочий объем можно получать с помощью заполнения объема каверны водой или рассолом, из, например, океана или резервуара рассола и хранения с использованием управляемого задвижкой распределительного переводника (23F Фиг.6, 9, 10, 12 и 21-26) или обычной конструкции скважины с двумя трубными колоннами, применимой для выборочного управления нагнетанием воды, инертных к соли и/или ценных текучих сред хранения при извлечении рассола или ценных текучих сред хранения. Варианты осуществления способов (1T, CO3 -CO7) могут применяться для управления, по меньшей мере, частью давлений, объемов и температур, полученных от термодинамических процессов нагнетания и/или извлечения хранящихся текучих сред, с одновременным опорожнением или заполнением каверны водой или рассолом.
На Фиг.10 показана схема подземного продольного сечения вариантов осуществления способа (CS5) строительства и способа (CO4) комбинированной операции с углеводородами с использованием системы (70T) трубных колонн с распределительными переводниками (23F, 23S) в пробуренном в пластах проходе (17) через залежь (5) соли. Варианты осуществления, показанные на Фигуре, включают в себя использование обычной пробки для цементирования или раздвижного цементировочного пакера (139) и распределительного переводника (23S), адаптированных к обычной муфте (123) цементирования для выполнения функций, аналогичных шиберу боковых отверстий, при этом, цементировочное окно может закрываться после цементирования через трубы радиального прохода, проходящие из ближайшего к осевой линии канала к наружной трубной колонне (2A), соединяющей систему (70T) трубных колонн с проходом через подземные пласты (52) башмаком (16) обсадной колонны. Башмак (16) обсадной колонны может содержать раздвижной цементный пакер (139), который может иметь цементирование (20) по месту, выполненное через промежуточную обсадную колонну (15), установленную с цементированием (20) в обсадной колонне (14) направления, с оборудованием (7) устья скважины на ее верхнем конце.
После соединения фонтанной арматуры (10A Фиг.12) с верхним концом оборудования (7) устья скважины, способ (1S, CO4) комбинированной операции может содержать размещение буфера начальной водной поверхности раздела с удержанным нагнетанием и, затем, образование объема (147) буфера хранения с использованием более высокой скорости выщелачивания кровли каверны, когда начальный диаметр каверны устанавливается обратной циркуляцией аксиально вниз по промежуточному концентрическому проходу (24) и через нижние концевые дроссельные отверстия (59) во внутренней трубной колонне (2). Способ (CO4) может продолжаться комбинированными операциями добычи растворением, нагнетания и хранения инертной к соли текучей среды (1S) хранения, в верхнем конце пространства (147) или буфере, для понижения уровня водной поверхности раздела для увеличения начального диаметра каверны, с дополнительной обратной и/или прямой циркуляцией через ближайший к осевой линии проход (25) в различные радиальные проходы (75) распределительных переводников (23S), для увеличения нижней формы каверны (1D). Обратная циркуляция воды вниз по концентрическому проходу (24), с рассолом, возвращаемым через ближайший к осевой линии проход (25), может меняться, после образования начального объема (147), для направления циркуляции воды вниз по ближайшему к осевой линии проходу к выборочно блокированной глубине с использованием, например, регулятора потока, такого как пробка для отведения потока через распределительный переводник (23S) для падения вниз через буфер хранения к водной поверхности раздела, при этом, продукты хранения извлекаются из буфера через распределительный переводник (23S) обратной циркуляцией. Последующие объединенные операции способа (CO4) могут содержать, например, чередование продажи газа хранения для пикового потребления и операции (1S) добычи растворением, при этом, наклонная кровля каверны конструктивно исполнена для выпуска воды из каверны и повторного заполнения водой, с учетом отличающихся скоростей растворения соли стен и кровли до достижения конечной формы стены (1A). После этого, варианты осуществления способа (CO4) комбинированной операции могут включать в себя, например, продажу газа хранения для пикового потребления для использования менее крупных частей каверны, повторное заполнение каверны для сезонного хранения газа, и компенсации естественного оползания соли, возникающего от пластового давления покрывающей породы, с последующим сезонным растворением соли.
Включение множества распределительных переводников (23S Фиг.42-44) с радиальным проходом уменьшенного диаметра, применимых с множеством укороченных обычных регуляторов (61 Фиг.39-41) потока создает средство для глубинных критичных регулировок, которые могут быть необходимы, когда в операциях добычи растворением сталкиваются с неожиданными элементами подземной залежи соли, или где вода с высокими скоростями нагнетания подлежит распределению по различным глубинам через несколько распределительных переводников (23S), вместо нагнетания через большой канал на одной глубине.
Различные распределительные переводники каналов увеличенного диаметра, например, переводник 23Z Фиг.38, могут включаться в состав для измерительных устройств гидролокации для выхода из системы трубных колонн, входящей в каверну, для выполнения измерений гидролокации. Альтернативно, измерения могут проводиться через трубы системы трубных колонн для корректировки операций добычи растворением и управления при встрече с неожиданными подземными элементами во время добычи растворением.
На Фиг.11 и 12, показаны схемы подземного продольного сечения вариантов осуществления способа (CS6) строительства и способа (CO5) комбинированных операций с углеводородами, которые могут применяться с системой (76N) трубных колонн и распределительными переводниками (23F, 23T). На Фигурах показана соединительная камера (43) завершающей обсадной колонны (3) с возможным цементированием (20) в обсадной колонне (14) направления для образования одного основного ствола (6) и оборудование (7) устья скважины для соединения с фонтанной арматурой (10A). На Фигуре показано множество стволов (17) в пластах, пробуренных через залежь (5) соли для пересечения на ее нижнем конце. Фигуры включают в себя множество хвостовиков (19) трубной колонны (2) с подвесками и эксплуатационными пакерами (40), которые соединяются с трубами (39) выходных каналов соединительной камеры (43), после чего компоновка распределительных переводников (23F, 23T) может соединяться позицией (137), например, с пакерными креплениями, скрепленными с эксплуатационными пакерами (40) фонтанной арматурой (10A), которая может соединяться с верхним концом оборудования устья скважины, закрепляя верх различных трубных колонн (2, 2A, 3 и 14).
Комбинированный способ (CO5) подземного хранения и добычи растворением может применяться для нагнетания (31) пресной воды в левую скважину с отбором шлама (34) через правую сторону скважины, при этом, пробка (25A) в распределительном переводнике (23T) может направлять поток из правой скважины в концентрический проход (24) для входа в ближайший к осевой линии проход (25) выше регулятора (61) потока в верхнем распределительном переводнике (23F). Верхний распределительный переводник (23F) может содержать, например, пробку (25A Фиг.15) или насос (69A Фиг.29) текучей среды, которые могут применяться как для отведения, так и для выборочного регулирования потока текучей среды через управляемый подземной задвижкой (74) верхний распределительный переводник (23F), при этом, сообщение текучей средой дополнительно выборочно регулируется задвижками (64) фонтанной арматуры (10A).
Вода и инертная к соли текучая среда нагнетаются, позиция (31) и удерживаются под эксплуатационными пакерами и башмаком (16) обсадной колонны или в одной или в обеих трубообразных кавернах, образованных скважинами, выходящими из соединительной камеры (43), если распределительный переводник (23S Фиг.10) адаптирован к инструменту (123 Фиг.10) ступенчатого цементирования и цементировочный пакер (139 Фиг.10) используется в одной или обеих трубообразных кавернах. Когда, уровень, по существу, водной поверхности (117) раздела перемещается аксиально вверх, левая труба может последовательно отрезаться, позиция (140) для регулирования уровня, на котором вода устанавливается в промежуточных стенах каверны и обеспечивает беспрепятственные измерения сонаром.
Одна или обе скважины, выходящие из соединительной камеры (43), могут применяться для выщелачивания объема (147 Фиг.10, 13, 14, 76 и 80) хранения для буферной текучей среды инертной к соли и может дополнительно применяться для хранения текучей среды во время объединенной эксплуатации (CO5). Поверхность раздела между жидкостями (117) может выборочно перемещаться рабочим давлением, и уровень поверхности (117) раздела может подниматься вверх при образовании объема (1B, 1C, 1D) каверны растворением соли. Водонерастворимая порода пластов может падать вниз и накапливаться, позиция (1G) на нижнем конце каверны с извлечением (34) через дроссельные отверстия (59) в трубе (2) правой скважины, с извлечением мелких частиц и мелких твердых частиц, и оставлением более крупных частиц (133) для образования вторичной проницаемости (132 Фиг.2), в нерастворимых веществах, накапливающихся, позиция (1G) на подошве каверны.
На Фиг.3, 5-6, 9-14, 76 и 80-83 показаны различные предпочтительные варианты осуществления способов (1S, CS1-CS7, CO1-CO7, 1T, 157), при этом, различные способы и устройства, описанные в данном документе, могут применяться и комбинироваться с различными другими способами и устройствами настоящего изобретения для образования других вариантов осуществления, которые могут применяться для выборочного управления давлением во время строительства и/или операций с углеводородами, хранения или добычи растворением для одной или нескольких, по существу, углеводородных и/или, по существу, водных скважин от одного основного ствола (6).
Как демонстрируют различные описанные способы (CS1-CS3) строительства и способы (CO1-CO2) объединенных операций, настоящее изобретение может применяться для выполнения различных операций в процессе заканчивания одной или нескольких скважин через один основной ствол (6), и дополнительно адаптирования для выполнения, например, любой циркуляции текучих сред через колонну заканчивания с управлением давлением для кислотной очистки, кислотной обработки скелета породы с гидроразрывом или гидроразрывом с проппантом, установки гравийных фильтров, операций струйного насоса, газлифтных операций, других операций с подачей текучих сред через колонну заканчивания, в нормальных условиях, требующих циркуляции, например, с помощью гибкой насосно-компрессорной трубы.
На Фиг.15 и 16, показаны обычная устанавливаемая на тросе пробка (25A) и тросовый подъемник (4A), соответственно. На фигурах показан регулятор (61) потока, устанавливаемый с помощью соединения с тросом (11) из проволочного каната или проволоки (4A) подъемником (4), с грузоподъемным устройством (12) для спускоподъема через лубрикатор (8) и противовыбросовый превентор (9), соединенные с верхом фонтанной арматуры (10), закрепленной на оборудовании (7) устья скважины, сообщающемся с ближайшим к осевой линии проходом системы трубных колонн, для установки в проход через подземные пласты для выборочного управления потоком текучей среды под давлением. Различные показанные примеры регуляторов (61) потока содержат: пробку (25A) с соединяющимся с тросом соединительным устройством (68) и манжетами (89), сдвоенный пакер (22 Фиг.39-44), поршень (128 Фиг.27-28) с дроссельным отверстием, насос (69A Фиг.29) и селектор (47 Фиг.37, 51-53 и 47A Фиг.35-36) каналов, которые могут устанавливаться, применяться и извлекаться из ближайшего к осевой линии прохода (25), настоящего изобретения для выборочного управления потоком текучей среды под давлением, при этом, другие обычные устройства и регуляторы потока настоящего изобретателя также являются применимыми.
На Фиг.17, 21, 32, 38, 42 и 71, показаны виды в плане, пунктирными линии показаны дополнительные трубы (2B, 2C, 2D), применимые для образования дополнительных концентрических проходов (24A, 24B, 24C), которые могут соединяться с другими распределительными переводниками, 23C Фиг.17-20, 23F Фиг.21-26, 23I Фиг.31-34, 23Z Фиг.38, 23S Фиг.42- 44 и 23V Фиг.71-73, например, для образования различных других вариантов осуществления распределительного переводника (23) и/или систем трубных колонн. Аналогично системе (70W) трубных колонн Фиг.31, любое число дополнительных концентрических труб и/или трубных колонн, соединяющиеся с различными распределительными переводниками могут в различных устройствах получать конфигурацию для выборочного управления под давлением прохождением потока текучей смеси через множество концентрических проходов с использованием задвижки, расположенной поперек ближайшего к осевой линии прохода, при этом, сохраняется доступ через ближайший к осевой линии проход для спуска регулятора (61) потока.
На Фиг.17-20 вариант осуществления распределительного переводника (23C) показан в разных видах, показаны концентрические трубы (2, 2A) на верхнем и нижнем концах наружной концентрической трубы (2A) увеличенного диаметра, с наклонными стенками для относительно высокой скорости потока и с увеличенным внутренним диаметром для образования сечения с равной или большей рабочей площадью потока, например, для уменьшения риска эрозии или разрезания потоком стенок распределительных переводников (23C), применимых для образования вариантов осуществления управляемых задвижкой переводников(23F Фиг.21-26, например).
На Фиг.17, показан вид в плане с линией A-A соответствующего сечения Фиг.18, распределительного переводника (23), варианта (23C) осуществления, показаны разделенные, не сообщающиеся текучей средой между собой промежуточные концентрические проходы (24X и 24Y), образованные в промежуточном концентрическом проходе (24) вокруг ближайшего к осевой линии прохода (25).
На Фиг.18 показано продольное сечение по линии A-A Фиг.17, переводника (23C) манифольда. На Фигуре показан левый отдельный проход (24Y) текучей среды, заканчивающийся на нижнем конце стенки для отведения сообщения текучей средой через нижние радиальные проходы (75), и правый отдельный проход (24X) текучей среды заканчивающийся на верхнем конце стенки для отведения сообщения текучей средой через верхние радиальные проходы (75). Соединение регулятора потока, например пробки (25A Фиг.15), в приемном гнезде (45) между дроссельными отверстиями (59) верхнего и нижнего радиального прохода (75) может эффективно отводить сообщение текучей средой из концентрического прохода (24) в ближайший к осевой линии проход (25) и наоборот.
На Фиг.19, показано в виде изометрии сечение Фиг.18 по A-A Фиг.17, с линией выделения детали В, соответствующей Фиг.20 распределительного переводника (23C). На Фигуре показаны концы (90) распределительного переводника, соединяющиеся между трубами (2, 2A) системы трубных колонн, при этом, ближайший к осевой линии проход может применяться для спуска регуляторов потока через колонну. Промежуточный концентрический проход (24) показан с разделением текучей среды на потоки в проходах (24X и 24Y) для перевода сообщения текучей средой из ближайшего к осевой линии прохода (25) в концентрический проход (24), и наоборот, когда регулятор потока соединяется с приемным гнездом (45) между дроссельными отверстиями (59) радиального прохода (75). Переводник (23C) манифольда может применяться с управляемым задвижкой распределительным переводником (23F Фиг.21-26), при этом, проход (141) линии управления задвижкой может быть установлен в стенках между разделенными проходами (24X, 24Y) текучей среды для последующего продолжения в концентрическом проходе (24) или для наружного соединения с колонной, как показано на Фиг.17.
На Фиг.20 показан с увеличением вид участка распределительного переводника (23C) в линии выделения детали B Фиг.19, пунктирными линиями показаны невидимые поверхности, и дополнительно показано устройство проходов (24, 25, 24X, 24Y и 141) вблизи и вокруг дроссельных отверстий (59) радиального прохода, соединяющего проходы (24, 25 Фиг.18), образованные во внутренней трубе (2) и наружной трубе (2А).
На Фиг.21-26 показаны различные виды варианта осуществления управляемого задвижкой распределительного переводника (23F). Фигуры включают в себя обычные задвижки (74), которые могут подходить для подземного использования. Задвижки показаны в качестве примеров, в виде подземных предохранительных задвижек с гарантией срабатывания при аварии заслонок (127), с линией (79) управления, которые могут соединяться с верхним и нижним концами (90 Фиг.17-20) распределительного переводника (23C Фиг.17-20) для образования управляемого задвижкой распределительного переводника (23F), с верхним и нижним концами, соединяющимися между трубами (2, 2A) более крупной системы трубных колонн.
На Фиг.21, 22 и 23, показан вид в плане, продольное сечение и вид сечения в изометрии, соответственно, линиями разрыва показаны удаленные секции сечения Фиг.22 по линии C-C Фиг.21, и сечения в изометрии Фиг.23, с линиями выделения деталей D, E и F Фиг.24, 25 и 26, соответственно, управляемого задвижкой распределительного переводника (23F). На Фигуре показана обычная задвижка (74) с дроссельной заслонкой (127), через которую регулятор потока может спускаться, и через которую регулятор потока с пробкой (25A) может устанавливаться в приемное гнездо (45) для отведения сообщения текучей средой между верхним ближайшим к осевой линии проходом (25) через верхний радиальный проход (75) и отделенный для исключения сообщения текучей средой с ним концентрически расположенный проход (24X) к нижнему промежуточному проходу (24). В то же время или одновременно, сообщение текучей средой может отводиться через верхний концентрический проход (24), через отделенный для исключения сообщения текучей средой с ним концентрический проход (24Y) и нижний радиальный проход (75), в нижний ближайший к осевой линии проход (25). Поток текучей среды к обоим сообщающимся текучей средой потокам может выборочно управляться верхней и нижней задвижками (74) и по линиям (79) управления.
На Фиг.24 показан с увеличением вид участка распределительного переводника (23F) в линии выделения детали D Фиг.22. На Фигуре показана верхняя обычная задвижка (74) с дроссельной заслонкой (127) с трубой (142) потока, которая может соединяться с дроссельной заслонкой (127), поджимаемой поршнем (143) с передачей давления через линию (79) управления аксиально вниз для удержания задвижки открытой. Потеря гидравлического давления в линии (79) управления может снимать силу давления на поршень (143), и пружину (144) можно использовать для закрытия задвижки, при этом, давление под заслонкой содействует закрытию. Задвижка может соединяться с внутренней концентрической трубной колонной (2) и удерживаться в наружной концентрической трубной колонне (2A), с использованием линии управления нижней задвижки, проходящей через концентрический проход (24) или, альтернативно, снаружи показанной компоновки.
Аналогично переводнику (23C) манифольда, диаметр колонны труб (2, 2A) можно корректировать в любых ограниченных пространствах для приспособления к потере площади сечения. Например, диаметр трубы (2A) Фиг.21-26 увеличивается для создания улучшенных свойств потока, проходящего через детали задвижки (74), выступающие в, и частично блокирующие, показанный концентрический проход (24).
На Фиг.25 показан с увеличением вид участка распределительных переводников (23C и 23F) в линии выделения детали F Фиг.23. На Фигуре показано соединяющееся с тросом соединительное устройство (68) пробки (25A), развертываемой через, и соединяющейся в верхнем ближайшем к осевой линии проходе (25) для отведения сообщения текучей средой от ближайшего к осевой линии прохода к дроссельным отверстия (59) верхнего радиального прохода (75).
На Фигуре показаны линии (79) управления и/или измерений, которые могут применяться, например, для приведения в действие задвижки (74) и эксплуатации измерительных устройств для по существу, водной поверхности раздела в разработке растворением и/или буфера подземного хранения, с каналом передачи гидравлических или электрических сигналов, проходящим через стену между разделенными между собой проходами (24X, 24Y) текучей среды и промежуточным концентрическим проходом (24) или, альтернативно, с помощью соединения с наружным диаметром наружной трубной колонны (2A). Кабель управления или измерений или линия (79) может проходить через концентрический проход, между концентрическими трубами (2 и 2A), или входить в окружающий проход вокруг распределительного переводника (23).
Аналогичные устройства могут применяться для прохода трубных или кабельных линий (79) управления и/или измерений из окружающего прохода (55 Фиг.3, 6 и 9-12) в концентрический проход (24 Фиг.3, 6 и 9-12) для обхода, например, пакера (40 Фиг.3, 6, и 9-12). После этого, кабели могут повторно входить в окружающий проходом и подключаться к компоновке, установленной в проходе через подземные пласты (52 Фиг.3, 6 и 9-12).
На Фиг.26 показан с увеличением вид участка распределительных переводников (23C и 23F) в линии выделения детали E Фиг.22. На Фигуре показана пробка, отводящая сообщение текучей средой от нижнего ближайшего к осевой линии прохода (25) к дроссельным отверстиям (59) радиального прохода (75), с линиями (79) управления, выходящими снизу стенки между разделенными для исключения сообщения текучей средой между собой проходами (24X, 24Y) текучей среды, как внутри, так и снаружи наружной трубы (2A).
На Фиг.27 и 28, показан вид в плане с линией G-G и продольное сечение по линии G-G, соответственно, варианта осуществления поршня (128) с дроссельным отверстием. На Фигурах показан кожух (114) с уплотнениями (66) наружного диаметра, верхним и нижним дроссельными отверстиями (59) на концах соответствующего прохода, который может применяться для прохода трубы или троса (11 Фиг.15). Проход дроссельных отверстий (59) может быть уплотненным или создавать частичное сообщение текучей средой для содействия установке, удалению и использования в способе. Способы использования включают в себя, например, установку в приемные гнезда распределительного переводника (23C, 23F, 23I, 23T, 23Z) между дроссельными отверстиями ближайшего к осевой линии прохода, при этом, соединительные устройства, показанные для примера, как манжеты (89), соединяются с приемными гнездами для отведения всего или части сообщения текучей средой из ближайшего к осевой линии прохода от пересечения радиальных проходов потоков текучей среды выше и ниже поршня с дроссельным отверстием между промежуточным и ближайшим к осевой линии проходам, аналогично штуцеру или пробке (25A Фиг.21-23 и 25 -26), когда трос или трубы пропускают через поршень (128) с дроссельным отверстием регулятора (61) потока и ближайший к осевой линии проход. Перепад давления на верхней и нижней поверхностях поршня может применяться для установки и/или удержания поршня (128) с дроссельным отверстием на месте или способствовать его удалению во время, например, перфорирования на тросе на депрессии Фиг.3 и 6; бурения на гибкой насосно-компрессорной трубе на депрессии Фиг.3; или промывки на гибкой насосно-компрессорной трубе нерастворимого блокирования системы трубных колонн при разработке растворением и в способах комбинированной операции Фиг.9-14.
На Фиг.29 показан изометрический вид гидравлического двигателя и насоса (69A) текучей среды регулятора (61) потока с тросовым соединением (68) для установки и удаления через ближайший к осевой линии проход. Насос может применяться в приемных гнездах в различных распределительных переводниках (23C, 23F, 23I, 23T, 23Z, например), с верхней и нижней гидравлическими турбинами (112), устанавливаемыми между пересекающимися проходами, создающими сообщение текучей средой. Энергия от одного потока текучей смеси может частично передаваться другому через вал (113), соединяющий два устройства с турбинами или крыльчатками (112), например, энергия расширение газа из каверны подземного хранения приводящая во вращение одну крыльчатку также приводит во вращение другую крыльчатку, которая может применяться для перекачки воды в каверну хранения для операций добычи растворением и, наоборот, текучая среда, перекачиваемая в каверну во время добычи растворением содействует извлечению текучей среды хранения или рассола из каверны. Например, температура расширения газа может уменьшаться с помощью уменьшения декомпрессии газа хранения, при этом увеличиваются периоды отбора, достижимые во время сезонного выпуска из каверны, до закрытия на минимальных температурах эксплуатации оборудования. Если требуется изменение скоростей вращения между крыльчатками, например, когда расширяющийся газ, проходящий через одну турбину, приводит в действие другую крыльчатку перекачки жидкости с требуемым более высоким крутящим моментом, зубчатые передающие устройства, такие как планетарная передача, могут применяться в кожухе (114).
На Фиг.30 и 31, показаны схемы распределительного переводника (23F) Фиг.21-26, образующего вариант осуществления системы (70U) трубных колонн, Фиг.30, и распределительного переводника (23F Фиг.21-26), комбинируемого с распределительным переводником (23I Фиг.32-34; 23T Фиг.6, 11-12 и 54-58; 23Z Фиг.38; 23S Фиг.10 и 42-44; и 23V Фиг.71-73) и получающего конфигурацию в различных устройств для воспроизведения управляемый задвижкой системы (70W) трубных колонн варианта осуществления Фиг.31. Фигуры включают в себя различные применимые пути потока и изменения потоков текучей смеси с множеством конфигураций задвижек (74), при этом, дополнительные варианты осуществления возможны с добавлением труб, проходов и задвижек.
На Фиг.30 в системе (70U) трубных колонн показан поток F1, проходящий аксиально вверх в нижнем конце концентрического прохода (24) и переходящий выше регулятора (61) потока, ниже верхней задвижки (74A), в верхний конец ближайшего к осевой линии прохода (25). Кроме того, на Фигуре показан поток F2, проходящий аксиально вниз в верхний конец концентрического прохода (24) и переходящий ниже регулятора (61) потока, выше нижней задвижки (74B), для продолжения прохода через нижний конец ближайшего к осевой линии прохода (25).
На Фиг.31 в системе (70W) трубных колонн показан поток F1, проходящий аксиально вниз в верхний конец ближайшего к осевой линии прохода и переходящий выше верхнего регулятора (61) потока ниже верхней задвижки (74A) в нижний конец концентрического прохода (24). Кроме того, на фигуре показан поток F2, проходящий аксиально вверх в нижний конец дополнительного концентрического прохода (24A) и переходящий выше нижнего регулятора (61) потока, выше нижней задвижки (74C) в ближайший к осевой линии проход (25) и переходящий опять ниже верхнего регулятора (61) потока в верхний конец концентрического прохода (24). Дополнительно, Фигура включает в себя поток F3, проходящий аксиально вверх через нижний конец ближайшего к осевой линии прохода (25) и переходящий ниже нижнего регулятора (61) потока для продолжения прохождения через верхний конец дополнительного концентрического прохода (24A). Все потоки (F1, F2, F3) могут управляться выборочно управляемыми задвижками (74A, 74B, 74C) ближайшего к осевой линии прохода (25).
На Фиг.32, 33 и 34 показан вид в плане, продольное сечение и вид сечения в изометрии, соответственно, пунктирными линиями показаны невидимые поверхности и ломаными линиями показаны удаленные секции сечения Фиг.33 по линии H-H Фиг.32, в изометрии вид Фиг.34 варианта осуществления распределительного переводника (23I) с дополнительными промежуточными концентрическими проходами (24A, 24B Фиг.32). На Фигурах показаны внутренняя труба (2), промежуточная труба (2A) и наружная труба (2B), образующие ближайший к осевой линии проход (25), промежуточный концентрический проход (24) и дополнительные промежуточные концентрические проходы, которые могут применяться для сообщения текучей средой.
В зависимости от числа промежуточных проходов между ближайшим к осевой линии проходом (25) и концентрическим проходом (24A), который может сообщаться текучей средой с радиальным проходом (75), один проход (24X) или несколько проходов (24Y) разделенных для исключения сообщения текучей средой между собой могут проходить через распределительный переводник (23I) без отведения для сообщения текучей средой между одним проходом (24) или несколькими верхними и нижними промежуточными проходами. Третий отделенный для исключения сообщения текучей средой проход (24Z) может создавать сообщение текучей средой от концентрического прохода (24A) через дроссельные отверстия (59) радиального прохода (75) в ближайший к осевой линии проход (25) на противоположных сторонах приемного гнезда (45) для соединения регулятора потока. Соединение регулятора потока в приемном гнезде (45) между дроссельными отверстиями (59) радиального прохода, может применяться для отведения или перевода всей или части потоков текучей смеси, сообщающихся через ближайший к осевой линии проход (25) и соединенных текучей средой, позиций (59, 75) концентрического прохода (24 A).
На Фиг.35 и 36 показаны виды в плане с линией I-I и продольное сечение по линии I-I, соответственно, линиями разрыва показаны удаленные участки варианта осуществления селектора (47A) канала регулятора (61). Показанный вариант осуществления может применяться для выборочного отведения потока текучей среды и/или дополнительных регуляторов потока через множество дроссельных отверстий. На Фигурах показано разветвление стенки верхнего сдвоенного пакера (22) во множество дроссельных отверстий (59) с направляющими поверхностями (87), которое может применяться для дополнительных дроссельных отверстий соединительной камеры (43 Фиг.38) для передачи устройств и/или текучих сред. Селектор (47) канала может соединяться в приемном гнезде (45B) для установки с манжетами (60), соединяющимися с соответствующим приемным гнездом (45 Фиг.38). Стенки верхнего и нижнего сдвоенного пакера (22) могут применяться для управления потоком дроссельных отверстий (23, 59 Фиг.38), окружающих трубу с каналом текучих сред, проходящим через, например, внутреннюю задвижку (84) одностороннего прохода или другой внутренний регулятор (61) потока для содействия установке, удалению и/или использованию селектора канала.
На Фиг.37, показан вид в плане с линией J-J сверху от продольного сечения по линии J-J, линией разрыва показан удаленный участок селектора (47) канала и регулятора (61) потока. На Фигуре показана направляющая поверхность (87) для текучих сред или устройств, проходящих через дроссельное отверстие (59) селектора канала, которое может совмещаться с соответствующей соединительной камерой (43 Фиг.38, например), при этом, стенка направляющей поверхности (87) может блокировать доступ к дополнительному дроссельному отверстию и выходному каналу, аксиально совмещенному с ближайшим к осевой линии проходом, и/или другим радиально расположенным дополнительным дроссельным отверстиям. Удлинение наружной стенки селектора (47) канала может также образовывать сдвоенный пакер (22), который может применяться для блокирования смежных дроссельных отверстий распределительного переводника (23, 59 Фиг.38).
На Фиг.32-34, 38 и 42-44, показаны распределительные переводники (23), которые могут применяться для отведения потока между ближайшим к осевой линии проходом (25), через промежуточный концентрический проход (24) в проход, расположенный проходящим радиально наружу, такой как дополнительный концентрический проход (24A) или проход, окружающий наружную трубу (2A). Радиальный проход (75) содержит разделенные с исключением сообщения текучей средой между собой проходы (24X, 24Y) или канал трубы (39).
На Фиг.38 показан вид в плане с линией K-K сверху от продольного сечения по линии K-K варианта осуществления распределительного переводника (23Z), в системе (70G) трубных колонн, линиями разрыва показаны удаленные участки. На Фигуре показана соединительная камера (43) с тремя радиально расположенному трубами (39) выходных каналов со срезами (46) на окружающей концентрической трубе (2A), образующими радиальные проходы (75), соединяющиеся через дроссельные отверстия (59) радиального прохода с камерой (41) для образования ближайшего к осевой линии канала (25) с четвертой трубой (39) выходного канала, аксиально совмещенной с верхним внутренним проходом (25), которая показана соединенной с нижним концом внутренней трубы (2) и концентрически расположенной в концентрической трубе (2A). На Фигуре показан распределительный переводник (23Z) с устройством (21) отведения потока, и концы (90) распределительного переводника (23Z) могут соединяться между трубами системы (70G) трубных колонн.
Пример системы (70) трубных колонн имеет переводники (23) множества смежных проходов с дроссельными отверстиями (59), аксиально ниже соединительной камеры (43) с соответствующими приемными гнездами (45) для соединения регуляторов потока, таких как селекторы (47A Фиг.35-36 или 47 Фиг.37) канала или сдвоенные пакеры (22 Фиг.39-41). Устройства могут отводить текучую среду из ближайшего к осевой линии прохода (25) в концентрический проход (24) через смежные переводники (23) прохода дроссельных отверстий (59) с помощью блокирования участка ближайшего к осевой линии прохода (25), или устройства могут предотвращать сообщение между проходами разнесением дроссельных отверстий (59).
Пример организации потока текучей смеси включает в себя нагнетание (31) текучей среды через ближайший к осевой линии канал (25) верхнего конца и его отведение с помощью селектора (47A Фиг.36-36) канала через три радиальных прохода (75) в проход, окружающий наружную трубу (2A). Поток текучей среды (34), проходящий через нижний ближайший к осевой линии проход (25), может переходить на позиции (23) на дроссельные отверстия (59) смежного прохода ниже селектора канала и продолжать движение аксиально вверх, позиция (34) в концентрическом проходе (24).
На Фиг.39, 40 и 41, показаны вид в плане, сечения и виды деталей с увеличением, соответственно, с участком в линии выделения детали М Фиг.40, сечения по линии L-L Фиг.39, с увеличением на Фиг.41 адаптированного известного регулятора (61) потока, который может применяться, как селектор (47A) канала. На Фигуре показан сдвоенный пакер (22) с соединением (96) регулятора потока, показанным для примера, как встраиваемая манжета (60) с пружинным запирающим устройством (144) для предотвращения смещения во время сообщения текучей средой. Установочное приемное гнездо (45B) может применяться для соединения и спускоподъема устройства через ближайший к осевой линии проход для соединения с соответствующим приемным гнездом.
Внутренний канал (25) участка сдвоенного пакера (22) может применяться, как радиальный проход, когда блокирующиеся дроссельные отверстия распределительного переводника (23S Фиг.42-44, например) или внутренние каналы могут открываться, или быть частично или полностью блокированными для выборочного отведения текучей среды в дроссельные отверстия (59) в стенке сдвоенного пакера (22), применимые, как фиксированный штуцер и/или защита от разрезания потоком поверхностей уплотнения, в котором сдвоенный пакер или селектор канала соединяются. Уплотнения (66), например, шевронные уплотнения (97), могут применяться для блокирования потока, проходящего мимо стенки сдвоенного пакера (22), или для отведения через дроссельные отверстия (59) защитного и/или фиксированного штуцера. Любое средство ориентирования, подходящее для подземного использования, например, со шпонками и пазами или спиральными поверхностями может применяться для совмещения фиксированного штуцера и/или защитных дроссельных отверстий (59) селектора (47A) канала с радиальными проходами труб (39) выходных каналов.
На Фиг.42, 43 и 44 показаны вид в плане, продольное сечение и вид сечения в изометрии, соответственно, с сечением на Фиг.43 по линии N-N Фиг.42 и сечениями в изометрии на Фиг.44, варианта осуществления распределительного переводника (23S). На Фигурах пунктирной линией показана дополнительная концентрическая труба (2B), которая может применяться для образования дополнительного концентрического прохода (24A Фиг.42) вокруг концентрической трубы (2), которая показана соединенной с адаптированной соединительной камерой (43) для образования концентрического прохода (24) через который труба (39) выходных каналов с внутренними радиальными проходами (75), может создавать сообщение текучей средой между ближайшим к осевой линии проходом (25) и дополнительным проходом (24A Фиг.42) или окружающим проходом, образующимся, когда компоновка устанавливается в проходе через подземные пласты. Компоновка может соединяться между трубами системы трубных колонн на верхнем и нижнем концах (90). Аксиально совмещенная труба (39) выходного канала диаметра, ближайшего к осевой линии канала (25) может быть расположена непосредственно под радиально выступающей трубой (39) выходного канала, при этом, селектор (47A Фиг.39-41) канала может соединяться с приемным гнездом (45) для выборочного управления потоком текучей среды, проходящим через радиальные проходы (75) и устанавливаться через аксиально совмещенную трубу выходного канала для соединения с другим распределительным переводником.
Регуляторы (61) потока могут применяться в качестве селектора (47A) канала. Например, сдвоенный пакер (22) Фиг.39-41, может устанавливаться и соединяться с внутренним приемным гнездом (45B) для соединения с приемным гнездом (45) распределительного переводника. Регулятор потока может применяться для образования аксиально совмещенного радиального прохода (75A), который может отделяться для исключения сообщения текучей средой от радиальных проходов (75) с помощью различных уплотнений (66), включающих в себя, например, блокирующиеся уплотнения (97), которые могут применяться для удержания давления вокруг дроссельных отверстий (59) для защиты от разрезания потоком и/или абразивного действия текучей смеси. На Фиг.43 и 44 показано соединение (96) регулятора потока, которое может применяться для ориентирования дроссельного отверстия (59) селектора канала в проходы канала.
Сравнения показанных на Фиг.3, 6, 9-14, 16-38, 42 -44, различных распределительных переводников (23), имеющих множество концентрических труб (2, 2A, 2B, 2C, 2D, 39, 148, 149) верхнего конца и нижнего конца, с показанными на Фиг.45-73, распределительными переводниками (23) имеющими множество концентрических труб верхнего конца и множество концентрических и/или не концентрических труб (2, 39, 148, 149, 150) нижнего конца, показывают ряд вариантов осуществления с различными устройствами аксиально параллельных и/или концентрических труб в одном основном стволе, которые могут применяться с распределительными переводниками настоящего изобретения. Трубы в одном стволе в пластах от, например, обычного с двумя каналами оборудования устья скважины и фонтанной арматуры или оборудования устья скважины и фонтанной арматуры с традиционными концентрическими трубами, могут соединяться с концентрическими и/или не концентрическими трубами для образования одного основного ствола, который может дополнительно соединяться с распределительным переводником и/или соединительной камерой с множеством труб на нижнем конце для образования системы трубных колонн.
На Фиг.45 и 46, также показаны изометрические и изометрические с увеличением виды, соответственно, пунктирными линиями показаны невидимые поверхности и в линиях выделения детали P, показан вариант осуществления соединительной камеры (43). Показанная соединительная камера (43) содержит камеру (41) и соединенные позицией (44) трубы (39) выходных каналов с ближайшими к осевой линии проходами (25), проходящие вниз от дна (42) камеры, которая может применяться для способов (CS2 Фиг.5, например) строительства. Соединение селектора (47 Фиг.47, например) канала применимо для бурения и/или сообщения текучей средой. Верхний конец (90) соединительной камеры может соединяться с трубой множества концентрических труб системы трубных колонн, с нижними концами, соединяющимися с множеств трубных колонн.
На Фиг.47 показан изометрический вид регулятора (61) потока с селектором (47) канала, которое может применяться с соединительной камерой Фиг.45-46 и 48-50, пунктирными линиями показаны невидимые поверхности. На Фигуре показана направляющая поверхность (87) для устройств и/или текучих сред, передающихся дроссельным отверстием (88), соединяющимся с каналом трубы выходного канала с помощью установки, например, с соединением (45B) в приемном гнезде, которая может совмещаться с пазом (65) и соответствующей шпонкой, которая может быть закреплена на соединительной камере, при этом, нижний конец соединяется с дном соединительной камеры.
На Фиг.48, 49 и 50, показан изометрический вид с линиями выделения деталей Q и R, с увеличением вид в детали Q Фиг.48 и с увеличением вид детали R Фиг.48, соответственно, пунктирными линиями показаны невидимые поверхности варианта осуществления соединительной камеры (43). Показанная соединительная камера (43) включает в себя верхний конец (90), который может соединяться с трубами одного основного ствола и устанавливаться в или применяться для бурения прохода в пластах, и разбуривания бурового долота на нижнем конце обсадной колонны или башмака (125) расширителя. После установки трубы (39) выходных каналов могут применяться, как основные барьеры (149) для соединения, например, подвесок хвостовика или пакеров с вторичным барьером (148), проходящим вниз от камеры (41). Сообщающиеся текучей средой дроссельные отверстия (59) труб (150, как показано на Фиг.67)) могут применяться для совмещения селекторов канала или соединения последующих соединительных камер, и сообщения текучей средой через дроссельные отверстия (59 нижнего конца, связанного с буровым долотом или башмаком (125) расширителя во время бурения или установки. После установки, направляющая поверхность селектора канала может применяться для установки бурильных компоновок через трубу (39) выходных каналов, для устройства (124) зарезки бокового ствола на нижнем конце, которое может дополнительно применяться для разделения в плане и отделения исключающего сообщение текучей средой между собой разделенных стволов скважин под одним основным стволом.
На Фиг.51, 52 и 53 показан изометрический вид сверху от вида сбоку, и вид спереди сбоку, соответственно, пунктирными линиями показаны невидимые поверхности селектора (47) канала регулятора (61) потока. Показанный селектор (47) канала регулятора (61) потока может применяться с соединительными камерами, аналогичными показанным на Фиг.54-58, с направляющей поверхностью (87) для устройств и/или текучих сред, при этом, соединение (96) регулятора потока, показанное как спиральный совмещаемый шпиндель, может применяться для ориентирования дроссельного отверстия (59) селектора канала в проход выходного канала. Фигура включает в себя совмещенное с ближайшим к осевой линии каналом приемное гнездо (45B) в направляющей поверхности, которое может применяться для установки и извлечения селектора канала.
На Фиг.54-58, вариант осуществления распределительного переводника (23T), применимого как система (76H) трубных колонн, которая может применяться для минимизации фрикционного сопротивления потоку в средах высоких скоростей или высокой эрозии.
На Фиг.54 показан изометрический вид адаптированного распределительного переводника (23T) соединительной камеры, соответствующего Фиг.55-58. На Фиг.54 показана внутренняя концентрическая трубная колонна (2), наружная концентрическая трубная колонна (2A) или вторая труба основного ствола с концами (90) соединяющимися с трубными колоннами одного основного ствола. Соединительная камера (43) может быть адаптирована для образования манифольда (43A) с добавлением блистера приемных гнезд и радиального прохода (75), расположенного между трубами (39) выходных каналов и дном (42) соединительной камеры, вокруг которого проходит верхняя наружная концентрическая трубная колонна (2A) и соединяется текучей средой с блистером.
На Фиг.55 и 57 показаны виды в плане сверху от продольных сечений по линиям S-S и T-T, соответственно, линиями разрыва показаны удаленные участки компоновки, соответствующие изометрическим видам сечений на Фиг.56 и 58 распределительного переводника (23T) Фиг.54. На Фигурах для примера показана установка элемента регулирования потока в виде устанавливаемой и извлекаемой на тросе (11 Фиг.16) блокирующей пробки (25A), которая может спускаться и подниматься через ближайший к осевой линии проход (25) внутренней концентрической трубной колонны (2) с направляющей поверхностью селектора (47 Фиг.51-53) канала, которая может применяться для завершения направляющей поверхности (87) ближайшего к осевой линии прохода соединительной камеры, исключая другие выходные каналы. Отводящий элемент регулирования потока может соединяться с приемным гнездом (45) ниппельного профиля для блокирования сообщения текучей средой через ближайший к осевой линии проход (25) трубы (39) выходного канала.
Поток (F1) концентрического прохода (24) сообщается текучей средой, через блистер (75) радиального прохода с нижним концом трубы (39) одного прохода выходного канала, с трубой (39) противоположного выходного канала сообщающейся текучей средой потока (F2) с камерой (41) и ближайшим к осевой линии проходом (25) камеры (41).
Соединенный поток в манифольде (43A) соединительной камеры (41) из обоих выходных каналов (39) может работать с установкой сдвоенного пакера (22 Фиг.39-40 без дроссельных отверстий штуцера) в дроссельном отверстии (59) радиального прохода (75).
На Фиг.56 и 58, показаны изометрический виды с сечениями соответствующими Фиг.55 и 57 и линиям разрыва распределительного переводника (23T) Фиг.54. На Фигуре показаны изометрические виды с различной ориентацией блистера радиального прохода (75) вокруг регулятора (61) потока, показанного как блокирующая пробка (25A).
Другие элементы регулирования потока, такие как активируемая давлением задвижка одностороннего прохода, могут применяться для подачи, по существу, потока текучей среды более низкой относительной плотности из концентрического прохода (24) в поток с более высокой относительной плотностью из трубы выходного канала для уменьшения гидростатического давления на второй скважине и, таким образом, увеличения скорости подачи и/или создания депрессии.
Для операций добычи растворением распределительный переводник (23T) может применяться для разделения с исключением сообщения текучей средой между собой потоков нагнетания и извлечения рассола, поддерживая доступ в ближайший к осевой линии проход для спуска других устройств, таких как срезающие устройства или измерительные устройства для измерения формы соляной каверны или выполнения опрессовки башмака последней обсадной колонны с цементированием.
Распределительный переводник (23T) Фиг.54-58 может адаптироваться с дополнительными трубами, содержащими, например, переводник (23 Фиг.38) дроссельного отверстия смежного прохода поперек дроссельного отверстия (59) радиального прохода (75) трубы (39) выходного канала, или к концентрическим и поддерживающим трубам Фиг.71-73, для образования распределительного переводника (23V Фиг.71-73). Доступ к ближайшим к осевой линии проходам поддерживающих труб (150, как показано на Фиг.67) потока, установленным ниже камеры (41), не требуется. Альтернативно, число дополнительных труб (39) выходных каналов может увеличиваться с двух до четырех с помощью адаптирования дополнительной соединительной камеры с дополнительными дроссельными отверстиями, совмещенными с поддерживающими трубами (150, как показано на Фиг.67) потока для создания доступа к их ближайшему к осевой линии проходу.
На Фиг.59-71 показаны различные конфигурации и/или устройства для варианта осуществления способа (CS8) строительства. Варианты осуществления способа (CS8) могут применяться с множеством устройств выходного канала (39), которые могут быть выборочно доступны через соединительную камеру (43) с одним или несколькими селекторами (47) канала, соединяющимися с соответствующим множеством дополнительных дроссельных отверстий. Дополнительные трубы (150), поддерживающие сообщение текучей средой с одним основным стволом, могут устанавливаться вблизи труб выходных каналов устройства соединительной камеры для, например, создания сообщения текучей средой с концентрическими проходами, не требующего доступа в ближайший к осевой линии канал, или для совмещения селекторов каналов или соединения трубных устройств с большими площадями сечения и соответствующими усилиями в случае нарушения основного барьера (149), при этом применимый вторичный барьер (148) имеется в наличии.
Известные пересечения из расширяемого металла, описанные выше и показанные на Фиг.4, и обычные технологии многоствольных скважин, в общем, не способны создать боковые стволы скважин с двумя барьерами, основной трубой (2, 39, 149) и с вторичной трубой (2A, 148), с соответствующими применимыми концентрическими или кольцевыми проходами для мониторинга давления между данными барьерами через сообщение текучей средой. Концентрические проходы между трубными барьерами давления, могут применяться для различных соответствующих скважинных операций, например, циркуляции текучей среды глушения более высокой относительной плотности для вышедшего из строя основного трубного барьера (2, 39, 149).
Системы (70, 76) трубных колонн и/или распределительные переводники (23) могут применяться в способе (C8) строительства для создания выборочного управления сообщением текучей средой под давлением в данных барьерах и вокруг них для одной или нескольких скважин ниже одного основного ствола через одно оборудование устья скважины и фонтанную арматуру, например, для создания одной подводной фонтанной арматуры, которая может применяться с газлифтом и/или водонагнетанием для добычи из нескольких скважин. Альтернативно, варианты использования могут включать в себя выборочное управление множеством скважины, одной или нескольких каверн подземного хранения во время добычи растворением и/или операций подземного хранения.
На Фиг.59 показан изометрический вид устройства (146) селектора (47) канала, компоновки (145A) верхней соединительной камеры, и компоновки (145B) нижней соединительной камеры для способа (CS8) строительства. Труба выше верхнего соединения (137) снята для показа селектора (47) канала Фиг.63-64, который может устанавливаться через один основной ствол и соединяться с верхней соединительной камерой (43) Фиг.61 и Фиг.66-67, соединенной соединительным устройством (137) с нижней соединительной камерой (43), показанной на виде в плане Фиг.60, при этом, вся компоновка (146) показана на виде в плане Фиг.62.
На Фиг.60, 61 и 62, показаны виды в плане компоновки (145B) нижней соединительной камеры, компоновки (145A) верхней соединительной камеры и полностью собранного устройства (146) Фиг.59, соответственно. На Фигурах показан предпочтительный способ (CS8) строительства с соединительной камерой (43) фиг.60 аналогичной конструкции с соединительными камерами Фиг.45-46 и 48, и без перекрывания внутренних диаметров выходных каналов для создания разделения для исключения сообщения текучей средой направляющих поверхностей (87) выходных каналов и ближайших к осевой линии проходов (25) с сообщающимися текучей средой трубами (150, как показано на Фиг.67). Создающие сообщение текучей средой трубы могут применяться для сообщения текучей средой, например, с разделенными для исключения сообщения текучей средой между собой проходами (24X, 24Y и 24Z) из разделенного на сегменты по окружности концентрического прохода, или применяться, как приемные гнезда (45A) для селектора канала, аналогичного показанному на Фиг.47. Кроме того, создающие сообщение текучей средой трубы могут применяться для соединения и/или создания сообщения текучей средой с верхней соединительной камерой (43), как показано на Фиг.61. Внутренние диаметры выходных каналов перекрываются в форме листа клевера, которая может применяться с селектором канала, Фиг.63-64, для выбора самого правого прохода выходного канала, как показано на виде в плане Фиг.62. Удлинитель (48) направляющих поверхностей (87) селектора канала может соединяться в форме листа клевера для завершения периметра самого правого канала.
На Фиг.63, 64 и 65 показан вид в плане, продольное сечение и вид сечения в изометрии, соответственно, селектора (47) канала регулятора (61) потока Фиг.59 и 62, линиями разрыва показаны удаленные участки на Фиг.64 сечения по линии V-V Фиг.63 и виде сечений в изометрии Фиг.65. На Фигурах показана направляющая поверхность (87), проходящая к удлинителю (48), который может применяться для завершения, например, периметра выходных каналов соединительной камеры Фиг.61 для спуска-подъема устройств и/или для сообщения текучей средой с выбранным каналом, при этом исключая другие каналы. Селектор (47) канала может поворачиваться в разные каналы и соединяться соединительными устройствами (96) с приемными гнездами (45A Фиг.61).
На Фиг.61, 66 и 67, показан вид в плане, продольное сечение и вид сечения в изометрии, соответственно, соединительной камеры (43) способа (CS8) строительства, линиями разрыва показаны удаленные участки на Фиг.66 в сечении по линии U-U Фиг.61, сечений в изометрии Фиг.67 компоновки верхней соединительной камеры (43) Фиг.59 и 62. На Фигурах показано соединительное устройство (137) верхнего конца, которое может соединяться с трубой одного основного ствола, и соединительное устройство (137) нижнего конца, которое может соединяться, например, с верхним концом нижней соединительной камеры Фиг.59-60 или другой компоновкой в одном основном стволе. Камера (41) и выходные каналы (39) могут образовывать трубы основного барьера (149) с нижними концевыми наборами (66) уплотнений, соединенными с верхними концами каналов Фиг.60 во вторичном трубном барьере (148). Текучая среда, например, из кольцевых пространств нижнего конца, соответствующих стволу скважины, проходящему из соединительной камеры (43 Фиг.60), может сообщаться через поддерживающие сообщение текучей средой трубы (150) для измерений (13 Фиг.1) на оборудовании устья скважины на верхнем конце одного основного ствола.
На Фиг.68, 69 и 70 показаны виды в плане различных примеров комбинаций трубных конфигураций с обычными размерами, включающими в себя конфигурации основного барьера с четырьмя трубами диаметра 13 3/8 дюйм (35 см), тремя трубами диаметра 13 3/8 дюйм (35 см), и двумя тубами диаметра 13 3/8 дюйм (35 см), соответственно, способа (CS8) строительства, которые могут применяться для адаптирования соединительных камер Фиг.45-46, 48-50, 54-58, 59-62 и 66-67. На Фиг.68 показаны четыре трубы с наружным диаметром 13 3/8 дюйм (35 см) основного барьера (149) в трубе с наружным диаметром 36 дюймов (91 см) с вторичным трубным барьером (148) с пятью трубами с наружным диаметром 5 дюймов (13 см), поддерживающими сообщение текучей средой под давлением труб (150). На Фиг.69 показаны три трубы с наружным диаметром 13 3/8 дюйм (35 см) основного барьера (149) в трубе с наружным диаметром 32 дюйма (81 см) вторичного трубного барьера (148), с тремя трубами с наружным диаметром 6 дюймов (15 см), поддерживающими сообщение текучей средой под давлением труб (150). На Фиг.70 показаны две трубы с наружным диаметром 13 3/8 дюйм (35 см) основного барьера (149) в трубе с наружным диаметром 30 дюймов (76 см) вторичного трубного барьера (148), с четырьмя трубами с наружным диаметром 5 дюйм (13 см) и двумя трубами с наружным диаметром 8 5/8 дюйм (22 см) поддерживающими сообщение текучей средой под давлением труб (150). Показанные примеры наружных и внутренних диаметров являются с возможностью изменения конфигурации для создания различных расчетных скоростей сообщения текучей средой под давлением с кольцевыми пространствами между наружными диаметрами труб (149, 150) и во внутреннем диаметре трубы (148) вторичного барьера, также применимом для сообщения текучей средой.
Практика строительства скважин и эксплуатации, в общем, диктует использование обычного сортамента труб для обеспечения использования обычных инструментов и устройств. Такое использование включает в себя обычные регуляторы потока, которые могут устанавливаться через ближайший к осевой линии проход настоящего изобретения, при этом, трубы с наружным диаметром 13 3/8 дюйм (35 см) можно обычно использовать для промежуточной обсадной колонны, и они могут представлять концептуальную точку ниже которой имеется большой выбор обычных устройств для комбинаций подземных давлений, диаметров устройств и площадей сечения устройств. Вместе с тем, при использовании труб с наружным диаметром выше 13 3/8 дюйм (35 см) трубные давления, приложенные к увеличенным площадям сечения, в общем, дают в результате значительные силы, ограничивающие возможности применения обычных устройств.
В варианте осуществления способа (CS8) строительства настоящего изобретения создается вторичный барьер (148), который может поддерживать трубы и пространственное устройство, применимые для выборочного управления под давлением подземными потоками текучей смеси, если основной барьер (149) выходит из строя. Например, в устройствах подвески и пакера Фиг.3, 6 или 12 или соединительных камерах Фиг.59-62, 66-67 и 71, где давления, прикладываемые к большим площадям сечения регулируются трубами (150), применимыми как прочные или трубного вида соединительные устройства для скрепления трубных компоновок с большими площадями сечения и для действия с уравновешиванием давления проходов для исключения приложения давления на большие площади сечения. Кроме того, данные большие площади сечения могут действовать, как проходы сброса давления в случае нарушения основного барьера (149) для ограничения давлений, установленных на вторичном барьере, например, соединения труб с подземным пластом с градиентом гидроразрыва, меньше вторичного барьера для образования в подземных пластах механизма сброса давления.
Уменьшенные диаметры и соответствующие более высокие расчетные давления труб (150) сброса давления способа (CS8) строительства могут применяться с плитами, разделяя для исключения сообщения текучей средой проход между трубами (149, 150) и внутренний диаметр вторичного барьера (148). Интегральные плиты могут применяться для усиления и улучшения герметичности вторичного барьера (148) большого диаметра с трубами (150) сброса давления, передающими давление текучей среды в регуляторы потока для сброса давления в случае нарушения основного барьера в коллектор поглощения давления или механизм уравнивания давления для, при использовании, предотвращения нарушения вторичного барьера перед ремонтом основного барьера.
На Фиг.71, 72, 73 и 74, показаны в плане вариант осуществления распределительного переводника (23V), продольное сечение, изометрические виды сечений и виды деталей с увеличением, соответственно, линиями разрыва показаны удаленные участки на Фиг.72 сечения по линии W-W Фиг.71, сечения в изометрии Фиг.73, детали с увеличением в линии выделения X на Фиг.74. Показанный распределительный переводник (23V) варианта осуществления адаптирован из манифольда (23T) соединительной камеры Фиг.54-58. На Фигурах показан способ (CS8) строительства с дополнительной концентрической трубой (2D Фиг.71), показанной пунктирной линией, применимой как вторичный барьер для образования концентрического прохода (24C) вокруг основных барьеров. Как показано, основные барьеры содержат трубу (2C), образующую концентрический проход (24B) вокруг концентрической трубы (2B), которая образует промежуточный концентрический проход (24A) вокруг концентрической трубы (2A), которая окружает промежуточный концентрический проход (24), расположенный вокруг ближайшей к осевой линии трубы (2) и ближайшего к осевой линии прохода (25). Верхние концы (90) труб показаны соединяющиеся с концентрическими трубами одного основного ствола, а нижние концы (90) показаны соединяющимися, для примера, с трубами пересечения скважин или другими трубами одного основного ствола, так как показано на Фиг.68.
Концентрические трубы (2, 2A) ближайшие к осевой линии верхнего конца могут соединяться с пересечением (43) камеры (41), образующим трубы (39) выходных каналов нижнего конца, которые могут сообщаться текучей средой через радиальный проход (75) с промежуточным концентрическим проходом (24), расположенным вокруг ближайшей к осевой линии трубы (2). Самые дальние от осевой линии концентрические трубы (2B, 2C), разделяющие для исключения сообщения текучей средой между собой концентрические проходы (24A, 24B), могут переходить в разделенные для исключения сообщения текучей средой между собой радиально расположенные герметичные трубы (150)сообщения текучей средой нижнего конца.
Как показано на Фиг.3, 6, 9-14 и 17-73, варианты осуществления настоящего изобретения создают способы и устройства системы (70, 76) трубных колонн, представляющие собой распределительные переводники (23), задвижки (74), регуляторы (61) потока и линии (79) управления и/или измерений, которые могут применяться в устройстве с выполнение любой конфигурации и устанавливаться в одном основном стволе, и/или ориентироваться для выборочного управления под давлением потоками текучей смеси одной или нескольких, по существу, углеводородных и/или по существу, водных скважин от одного основного ствола во время строительства скважины и/или скважинных операций.
На Фиг.74, показаны вид продольного сечения через подземные пласты подземной каверны хранения жидкости и наземные устройства с бассейном рассола. На Фигуре показаны концентрические трубы (2, 2A), проходящие через проход в подземных пластах (52), содержащие обсадные колонны и канал в пластах, образующий трубообразное пространство выше каверны со стенами (1A), образованными в залежи (5) соли. Трубные колонны применяются сообщения рассолом с бассейном для хранения и вытеснения текучих сред в каверну и из каверны; при этом, после начальной осушки каверны, состояние техники предусматривает вытеснение хранящейся жидкости только рассолом.
Наземные и подземные компоненты, содержащие проход через подземные пласты (52), проходящий в залежь (5) соли, описаны ниже для обычного проекта (CM3 Фиг.80) добычи растворением и хранения газа по обычной конструктивной схеме (CM4 Фиг.79) заканчивания.
Текучие среды хранения можно нагнетать (31) в верхнее пространство в стенах (1A) каверны для вытеснения (34) рассола из пространства нижнего конца, ниже, по существу, уровня водной поверхности (117) раздела в бассейн (152) рассола или другое сооружение хранения рассола, такое как другая каверна подземного хранения.
В сравнении, состояние техники может предусматривать хранение насыщенного рассола в подземной каверне после вытеснения жидкости хранения. Вместе с тем, вырабатывание рассола для вытеснения (1T) во время одновременной добычи растворением и операций (1S Фиг.76, 80 и 81) хранения, например, с хранением жидкостей в буфере резервуара рассола и хранения и с хранящимся рассолом, функционирующим, как поверхность раздела в сообщении текучей средой по U-образной трубе, с рассолом на нижнем конце буфера хранения газа коллектора рассола и хранения, не является общепринятой практикой.
Наземные устройства насосов (116) и двигателей, с наземными манифольдами (155), содержащими трубы и задвижки, могут применяться для выполнения операций нагнетания или извлечения из пространств в стенах (1A) каверны, бассейна (152) рассола или других сооружений хранения. На Фигуре показано использование трубы (153) перекачивания, сообщающейся с насосами (116) с двигателями, для извлечения текучей среды из бассейна (152) рассола. Кроме того, на Фиг.74 показаны наземные устройства насосов (116) с двигателями, сообщающиеся с трубой (154) для операций хранения, применимые для вытеснения хранящихся текучих сред.
Текучие среды хранения могут вытесняться (34) из верхнего конца пространства в стенах (1A) каверны, с помощью нагнетания (31) рассола в нижний конец пространства ниже, по существу, уровня водной поверхности (117) раздела из бассейна (152) рассола или другого пространства хранения рассола, через наземные манифольды (155) с помощью насосов (116) и двигателей.
На Фиг.75, 76, и 80-83, показаны варианты (1T, 157) настоящего изобретения, где каверны (158) хранения сообщаются текучей средой с резервуарами (159) рассола через U-образное трубное устройство, при этом, те и другие представляют собой резервуары (158, 159) рассола и хранения. Резервуары (159) рассола могут применяться для вырабатывания рассола во время операций вытеснения продукта хранения из каверн (158) и операций хранения рассола, до достижения резервуаром (159) рассола и/или каверной (158) хранения, при получении недонасыщенного рассола максимального эффективного стабильного диаметра; после чего, каверны (158, 159) могут применяться для полностью насыщенного рассола и/или продукта хранения на глубинах, соответствующих максимальному эффективному диаметру.
Резервуары (159) рассола могут применяться для улучшения экономики по чистой приведенной стоимости разработок больших соляных каверн хранения, благодаря созданию текучей среды непрерывного вытеснения рассола во время операций (1, 1S) разработки растворением резервуара (159) рассола, для операции вытеснения продукта каверны (158) подземного хранения, или вытеснения продуктом каверны (158) хранения недонасыщенного рассола в резервуар (159) рассола. После этого, резервуары (158, 159) рассола и хранения могут взаимозаменяемо использоваться, как каверны (158) хранения или каверны (159) вырабатывания рассола, применимые для текучих сред недонасыщенного или полностью насыщенного рассола, для разделения хранения, по существу, текучих сред водного раствора соли, по существу, с углеводородными текучими средами отличающегося цикла потребления, например, необработанной нефти, дизельного топлива и/или бензина от, например, природного газа противоположного цикла потребления.
Варианты осуществления настоящего изобретения (1T) могут применяться с другим устройством (21, 23, 23F и 70R Фиг.80, например) и способами (C03, CS4, C06 и C07 Фиг.80 и 81, например) для выборочного доступа к текучим средам между множеством поверхностей (117 и/или 117A) раздела текучих сред для создания возможности выборочного доступа к различным продуктам, отличающимся относительной плотностью, которые могут храниться в одном или множестве подземных соляных каверн резервуаров рассола и хранения.
На Фиг.75 схематично показаны продольные сечения через подземные пласты для варианта осуществления способа (1T) эксплуатации каверны (158) хранения с рассолом из подземного резервуара (159) рассола. На Фигуре показано U-образное устройство между скважинами, где более тяжелый рассол находится в нижнем конце обеих каверн и расположен ниже, по существу, водной поверхности (117) раздела, передаваемой из одной каверны в другую рабочими давлениями (WP1-WP2). Пунктирными линии в кавернах представлено воображаемое устройство U-образной трубы, с рассолом или другими более тяжелыми текучими средами хранения увеличенной плотности, гравитационно разделенными и расположенными ниже более легких текучих сред, по существу, с водной поверхностью раздела (117) и/или поверхностью раздела (117A) текучей среды, которые могут храниться в верхней буферной части каждого резервуара рассола и соляной каверны (158, 159) хранения.
Резервуар (159) рассола разрабатывается (1) растворением, и/или применяется для хранения при разработке (1S) растворением, для получения рассола, который может выводиться (34) через трубу (153A) утилизации до, например, достижения каверной нужного размера для эксплуатации каверны (159) подземного хранения. Рассол добывается из несущего резервуара (159) через передающую трубу (153) и устройство с U-образной трубой, с уровнем насыщения солью, при непрерывной подаче рассола, зависящим от температуры, давления, объема и времени пребывания воды нагнетания (31), проходящей через трубу (156) подачи в резервуар (159) рассола, и в данном случае, падающей, по существу, на водную поверхность (117) раздела.
Во время добычи (1) растворением, вода может подаваться через трубу (156) подачи с любой текучей средой, например, сжатым воздухом, азотом, дизельным топливом, инертными к соли и/или другими хранящимися продуктами. Вода может нагнетаться (31) через трубу (156) подачи в буфер выше, по существу, водной поверхности (117) раздела или поверхности раздела (117A) текучих сред резервуара (159) рассола, во время операций (1S) комбинированной добычи и хранения для производства рабочего давления (WP1) на поверхность (117 или 117A) раздела, которое через устройство с U-образной трубой, вытесняет (34) рассол через трубу (153A) утилизации или нагнетает (31) рассол через передающую трубу (153), в нижний конец каверны (159) подземного хранения, которое производит рабочее давление (WP2) на поверхность (117 или 117A) раздела текучих сред для вытеснения (34) хранящейся текучей среды из каверны (158) подземного хранения в трубу (154) операций хранения или трубопровод.
Рабочие давления (WP1, WP2) могут зависеть от гидростатического и динамического давления для стационарных и подвижных столбов текучей среды в кавернах, с различными возможными уровнями насыщенности рассола и жидкостей или газов, хранящихся как в буфере, так и выше или ниже поверхностей (117, 117A) раздела, по существу, водной или текучих сред.
Если сжимаемые текучие среды, например, воздух, азот или природный газ используются для приложения рабочего давления (WP1), последующий выпуск сжатой текучей среды может использоваться для привода, например, турбин или пневматических двигателей, которые могут дополнительно применяться для содействия операциям хранения. Теплопередача (160) от сжатия текучих сред может дополнительно применяться для нагрева каверны и частично компенсации уменьшения температуры, связанного с разработкой растворением и/или расширением сжатой текучей среды.
Если одна или несколько текучих сред и/или продукты хранения более низкой относительной плотности размещаются в каверне, текучие среды должны гравитационно разделяться при условии достаточного времени пребывания, от более тяжелого рассола, размещенного в U-образной трубе между нижними концами обеих каверн (158, 159), и образовывать одну или несколько поверхностей (117 или 117A) раздела текучих сред более низкой относительной плотности, например, разделенных текучих сред в операции с внутритрубным снарядом.
Обычные заканчивания (CM5 Фиг.81) с двумя трубными колоннами могут применяться для эксплуатации с устройством одной, по существу, водной поверхности (117) раздела в каждой каверне. Альтернативно, две трубных колонны заканчивания могут применяться для эксплуатации систем (70 Фиг.80) трубных колонн с концентрическими трубными колоннами (2, 2A Фиг.80), вместо одной колонны (2), как показано, для выборочного доступа к множеству гравитационно разделенных текучих сред между множеством поверхностей (117 и 117A) раздела текучих сред, с распределительными переводниками (21 и 23 Фиг.80), образующими часть системы трубных колонн в каждой из каверн (158, 159).
Вода может нагнетаться (31) в трубу (156) разработки и/или операций хранения резервуара (159) рассола с инертной к соли текучей средой, такой как азот, углеводородный газ или дизельное топливо, которая может размещаться и флотировать над нагнетаемой водой для защиты башмака последней обсадной колонны с цементированием. Воду можно использовать для получения рассола растворением соли способами, аналогичными описанным выше и показанным на Фиг.76, 80 и 81, для вытеснения буфера верхнего конца каверны (158) хранения во время операций извлечения из хранилища.
В кавернах хранения газа, например, можно извлекать (34) газ хранения из каверны (158) со значительно уменьшенным падением температуры с помощью вытеснения для регулирования объема, поддерживая давление сжатого газа с помощью рассола, добываемого из резервуара (159) рассола через соединительную U-образную трубу (153), при заполнении (31) резервуара рассола водой для получения дополнительного рассола.
Для хранения жидкости или газа, вытеснение рассолом может применяться во время цикла потребления при разработке растворением резервуара рассола. Рассол из каверны (158) хранения можно утилизировать, например, в океан с последующим повторным заполнением каверны продуктом хранения, при продолжении растворения соли или добычи растворением в резервуаре (159) рассола. Альтернативно, рассол может вытесняться обратно в резервуар рассола, вытесняя буфер (1S) хранения и/или недонасыщенный рассол в резервуаре рассола.
Если сжатый воздух или азот использовался для подачи по U-образной трубе рассола из резервуара (159) рассола в текучие среды (34) вытеснения, такие как газ из каверны (158) хранения, тогда сжатый воздух или азот в резервуаре (159) рассола может применяться для привода турбины или пневматического двигателя для содействия операциям хранения и может выпускаться в атмосферу.
Резервуар рассола может применяться для образования рассола непрерывно во время операций вытеснения, если вода является текучей средой вытеснения, при этом, уровень концентрации соли являются функцией времени пребывания, давления и температуры. Частично насыщенный рассол может применяться для минимизации растворения соли в каверне (158) хранения во время комбинированной добычи растворением, и операций (1S) хранения, при условии наличия достаточного эффективного диаметра для таких вытеснений с недонасыщением до достижения критичного для устойчивости каверны диаметра.
За загрузкой (31) на хранение, например, необработанной нефти, бензина или дизельного топлива в правой каверне (159) рассола в буфере верхнего конца с подачей рассола по U-образной трубе, который частично и/или полностью насыщен, в каверну (158) хранения для вытеснения газа во время высокого зимнего сезонного потребления и более низкого сезонного потребления необработанной нефти, бензина и/или дизельного топлива, может следовать осушение каверны (158) сжатым природным газом, во время весеннего или летнего сезонного низкого потребления газа, с помощью подачи по U-образной трубе насыщенного или частично насыщенного рассола обратно в резервуар (159) рассола для вытеснения необработанной нефти, бензина и/или дизельного топлива во время весеннего или летнего сезонного цикла высокого потребления.
Вытеснение частично насыщенного рассола между соляными кавернами может применяться до достижения максимального эффективного диаметра для устойчивости соляной каверны на соответствующих подземных глубинах в резервуаре (159) рассола, применимом для хранения рассола и/или продуктов и каверне (158) хранения, применимой для хранения рассола и/или продуктов. Одна или несколько поверхностей (117A) раздела текучих сред может присутствовать между продуктами отличающейся относительной плотности, эффективно флотирующих друг над другом. Текучие среды между поверхностями раздела отличающихся текучих сред, могут являться доступными для системы (70 Фиг.80) трубных колонн.
На Фиг.76, показан схематичный вид сбоку сечения, через подземные пласты варианта осуществления способа (1T) эксплуатации каверны хранения с подземным резервуаром рассола. На Фигуре показано устройство с U-образной трубой, аналогичное Фиг.75, которое может применяться для эксплуатации каверны (158) хранения с рассолом, полученным при разработке (1) растворением и комбинированной операции (1S) в резервуаре (159) рассола с одной из двух труб (2) в каждой каверне (158, 159). Насосы (116), турбины, двигатели и манифольды (155) с задвижками показаны и могут применяться для нагнетания текучих сред в и отбора текучих сред из соляной каверны.
Различные способы добычи (1) растворением, содержащие нагнетание воды для регулирования уровня, по существу, водной поверхности (117) раздела, применимые для подъема кровли каверны от фиксированного диаметра вверх (1B-1C-1A), увеличивающие диаметр каверны после добычи растворением с уменьшением диаметра по направлению вверх (1B-1C-1A), или их комбинации, могут применяться для образования промежуточных форм (147) каверны, применимых для комбинированных операций (1S) комбинированной добычи (1) растворением и хранения, перед достижение конечной конструктивной схемы стен (1A) каверны на максимальном эффективном диаметре для устойчивости соляной каверны.
Комбинированные операции (1S) хранения и добычи растворением могут проходить от увеличения диаметра каверны после добычи растворением с уменьшением диаметра по направлению вверх (1B-1C-1A), например, содержащей нагнетание (31) воды из трубы (156) подачи в верхнем конце каверны ниже уровня верхней показанной, по существу, водной поверхности (117) раздела или, например, от фиксированного диаметра по направлению вверх (1B-1C-1A) с нагнетаемой (31) водой, падающей на нижнюю показанную, по существу, водную поверхность (117) раздела. Комбинированные операции (1S) могут применяться для получения рассола растворением соли, проходящим между промежуточными стенами (147) каверны и конечными стенами (1A) каверны, для эксплуатации каверны (158) хранения с вытеснением текучей среды, с помощью получения (34) рассола через внутреннюю трубу (2) нижнего конца резервуара (159) рассола, передающие трубы (153)и манифольд (155) на поверхности с использованием наземных насосов (116), применимых для нагнетания рассола в нижний конец каверны (158) хранения, через ее внутреннюю трубу(2),с получением флотирующего продукта хранения из каверны выше уровня, по существу, водной поверхности (117) раздела или поверхности (117A) раздела текучих сред. Рабочие давления (WP2) и перекачка насосом (116) могут применяться для перемещения в каверне (158) хранения по существу, водной поверхности (117) раздела или поверхности (117A) раздела текучей среды вверх, выборочное регулируя рабочее давление (WP1) с помощью фонтанной арматуры, для получения (34) хранящихся текучих сред из верхнего конца каверны (158) хранения.
Описанный способ может реверсироваться с помощью организации потока из каверны (158) хранения в резервуар (159) рассола, при этом, продукт может перемещаться по перекачивающей трубе (153) или эксплуатационной трубе (154) из верхнего или нижнего конца одной каверны в другую. Продукт хранения из верхнего конца каверны (158) хранения, в общем, применим как инертный к соли буфер добычи растворением на верхнем конце резервуара (159) рассола, или рассол в нижнем конце каверны (158) хранения может возвращаться в нижний конец резервуара (159) рассола.
Если, например, сжатый воздух из ветровой турбины или другие сжимаемые текучие среды, такие как азот из генератора азота, используются для вытеснения рассола из коллектора (159) в операции вытеснения каверны (158) хранения во время повторного нагнетания (31) продукта в каверну (158) хранения, сжатые текучие среды верхнего конца резервуара (159) рассола могут выпускаться в атмосферу и/или применяться для привода, например, пневматического двигателя (116) на поверхности или работы турбин через манифольд (155) на поверхности для содействия операциям хранения.
Где приемлемо, в различных способах работ между резервуаром (159) рассола и каверной (158) хранения можно использовать подземную теплопередачу (160) в операциях хранения, например, для поддержания температуры в каверне (158) хранения газа, который вытесняется рассолом, нагретым в подземных пластах за время нахождения в резервуаре (159) рассола.
На Фиг.77 показан пример графического представления обычной концепции увеличения применимого объема рабочего газа от нижнего конца вертикальной оси по направлению вверх, с увеличением периода в годах по горизонтальной оси слева направо, в результате подземной теплопередачи (160) в подземную каверну хранения газа. На Фигуре показано, что вследствие более низких температур воды, используемой в разработке растворением за период в годах, и химического процесса растворения соли пласты вокруг каверн охлаждаются ниже естественного состояния, и, для данного конкретного примера требуется несколько лет для возврата к начальной температуре.
Хотя в известной технике для извлечения жидкости подземного хранения можно использовать вытеснение рассолом, как описано выше и показано на Фиг.74, в известной технике не используют вытеснение рассолом для извлечения газа, хранящегося в подземной соляной каверне. Таким образом, график фиг.77 применим для объяснения возможного воздействия температуры каверны на рабочие объемы газа в подземной соляной каверне, и почему вытеснения рассолом может применяться для увеличения рабочего объема в первые годы с более низкими температурами каверны, когда, например, подземные предохранительные задвижки применяются для сдерживания сжатого газа (CS4 Фиг.80, CM5 Фиг.81).
Обычные способы использования объема рабочего газа требуют увеличения объема расширением сжатого газа для его извлечения из каверны с уравнением для идеального газа [P1*V1)/T1=(P2*V2)/T2], устанавливающим, что с увеличением объема при относительно постоянном давлении, реализуется пропорциональное падение температуры. Поскольку в обычном хранении газа используют расширение сжатых газов во время извлечения, начальная температура, переданная сжатому газу от холодной каверны, укорачивает период извлечения, поскольку снижение температуры сжатого газа начинается от более низкой температуры. При нагреве каверны за несколько лет, от нее передается тепло (160) сжатому газу, вызывая увеличение времени отбора от начальной более высокой температуры сжатого газа, таким образом, увеличивается применимый объем рабочего газа как показано на графике Фиг.77. Поскольку декомпрессия газа начинается с более высокой температурой в более поздние годы, увеличенный объем каверны может применяться до достижения предельной температуры для соответствующего оборудования и башмака последней обсадной колонны с цементированием, соответствующей декомпрессии газа.
Варианты осуществления(1T Фиг.75, 76 и 80-83) хранения газа настоящего изобретения увеличивают период извлечения и применим объем рабочего газа в холодной каверне с помощью вытеснения сжатого газа рассолом способом, аналогичным обычному способу извлечения хранящейся под землей жидкости. Это объясняется соотношением уравнения для идеального газа [P1*V1)/T1=(P2*V2)/T2], которое устанавливает, что извлечение при относительно постоянном давлении и объеме обуславливает относительно постоянную температуру извлечения. Таким образом, пределы температуры соответствующего оборудования и башмака обсадной колонны не достигаются также быстро, и зависят от скорости заполнения рассолом и скорости извлечения газа, и применимый объем рабочего газа увеличивается в ранние годы, когда каверна холодная.
В случаях, где объемы не могут поддерживаться с помощью нагнетания рассола во время извлечения газа из хранилища и присутствует действие охлаждения при расширении газа, периоды извлечения, по меньшей мере, увеличиваются, при этом, увеличивается применимый объем рабочего газа.
На Фиг.78 показан пример графического представления обычной концепции использования рабочего объема во время короткого цикла (161) и более длинного цикла (162) потребления, на вертикальной оси показан увеличивающийся вверх процент использования, и на горизонтальной оси показано увеличивающееся слева направо число недель за год. На Фигуре показано, что в обычных операциях хранения данного примера, более короткий по числу недель уровень потребления требует приблизительно 10% газа рабочего объема каверны, а сезонные колебания представляют использование рабочего объема полностью.
В начальные годы хранения газа в случаях, где залежь соли расположена на относительно небольшой глубине с соответствующими низкими температурами, в особенности после годов добычи растворением и растворения соли, выравнивание уровня краткосрочного потребления газа требует только части рабочего объема и на него меньше влияют низкие начальные температуры каверны. Вместе с тем, на более длительную сезонную подачу значительно влияют более низкие температуры каверны, поскольку требуется весь рабочий объем, и в наличии имеется меньше рабочего объема, как показано на Фиг.77. Поскольку расположенные на малой глубине соляные каверны, в общем, имеют более низкие температуры, чем более глубокие истощенные песчаные коллекторы хранения газа, обычная подача газа и потребление, в общем, основаны на использовании соляных каверн для выравнивания кратковременных пиков потребления газа и истощенных песчаных газовых коллекторов, менее подверженных влиянию температурных ограничений, для сезонных колебаний потребления.
Способы (1T Фиг.75, 76 и 80-81) настоящего изобретения могут применяться для удлинения периодов извлечения газа, таким образом, увеличивая объем рабочего газа, имеющегося в наличии для сезонного потребления, благодаря вытеснению рассолом, что может устранять необходимость безвозвратных издержек на буферный газ для противодействия оползанию соли и для поддержания целостности кровли соляной каверны и стен. Увеличение уровней рабочего газа, таким образом, дает средство для удовлетворения сезонного спроса с помощью больших сооружений газонепроницаемых соляных каверн хранения, обычно ограниченного для сооружений хранения в истощенных песчаных коллекторах с недостаточной газонепроницаемостью, в которых, газонепроницаемость породы кровли и точки максимальной насыщенности невозможно протестировать.
Для левой каверны и обычной скважины на Фиг.80 и на Фиг.79, показан обычный способ (CM4) заканчивания Фиг.79, применимый после, например, обычной добычи (1) растворением способа (CM3) Фиг.80.
Альтернативно, обычная конфигурация (CM3 Фиг.80) применяется, как для добычи растворением, так и обычной эксплуатации хранения жидкости, со способом вытеснения рассола, аналогичным показанному на Фиг.74.
В обычных скважинах хранения жидкости, аналогичных показанным на Фиг.74 и 80, где продукты хранения не создают значительного риска утечки при испарении или расширении (например, необработанная нефть или дизельное топливо), в общем, подземная задвижка (74 Фиг.79) отсутствует и колонна (2 Фиг.74 или Фиг.80, левая скважина) осушки остается установленной через эксплуатационную обсадную колонну (2A Фиг.74, Фиг.80 левая скважина), при этом продукт нагнетается или извлекается не напрямую через проход между колонной осушки и эксплуатационной обсадной колонной, и рассол извлекается или нагнетается через колонну осушки. Жидкие продукты хранения, в общем, вытесняют рассол из пространства в стенах (1A) каверны во время хранения или могут извлекаться из хранилища с помощью прямого нагнетания рассола из бассейна или сооружения хранения через колонну осушки, для флотирования продукта с более низкой относительной плотностью для удаления из каверны, как показано на Фиг.74.
На Фиг.79 показана схема продольного сечения через подземные пласты обычного способа (CM4) заканчивания для эксплуатации соляной каверны хранения газа. На Фигуре пунктирной линией показана колонна (2) осушки, установленная через подземную предохранительную задвижку (74).
Свободноподвешенные колонны (2, 2A Фиг.80, левая скважина) выщелачивания удалены и оборудование заканчивания, содержащее эксплуатационную обсадную колонну (2), которая может соединяться с эксплуатационным пакером (40), дополнительно соединенным с последней обсадной колонной (3) с цементированием, прикреплена на верхнем конце к оборудованию (7) устья скважины и фонтанной арматуре (10A) с наземными задвижками (64) для управления нагнетанием и извлечением текучих сред, которые размещены.
В случаях хранения расширяющейся или летучей текучей среды, например, хранения сжатого газа, подземная задвижка (74) с гарантированным закрытием при аварии, в общем, может устанавливаться в эксплуатационной обсадной колонне (2), через которую устанавливается колонна осушки (позиция 138, показана пунктирной линией). Расширяющиеся или летучие текучие среды могут затем использоваться для вытеснения рассола из каверны непрямым нагнетанием (31) через проход, между колонной (138) осушки и эксплуатационной обсадной колонной (2), принимающей рассол, вытесненный (34) из каверны, через колонну (138) осушки; после чего, колонна (138) осушки должна быть поднята или сброшена из скважины в относительно высокорискованной операции, где персонал находится вблизи барьеров под давлением, для обеспечения функционирования предохранительной задвижки (74) с гарантированным закрытием при аварии.
Если каверна является холодной от, например, добычи после растворения, объемы рабочего газа должны увеличиваться, поскольку передача подземного тепла нагревает каверну, как описано выше и показано на Фиг.77. В известной технике, в общем, рассол не подается обратно в каверну, оставаясь высыхать для исключения высокорискованных операций спускоподъема и сбрасывания под давлением, необходимых для удаления колонны осушки из подземной предохранительной задвижки. Обычные заканчивания с двойной трубой, такие как показанные на Фиг.81 могут, вместе с тем, применяться для создания колонны осушки с подземной предохранительной задвижкой.
Обычные способы (CM3 Фиг.80 и CM4) для строительства соляных каверн и установки в исходное состояние газа или летучих жидкостей подземного хранения являются трудоемкими и потенциально опасными, занимая несколько лет для завершения перед реализацией прибыли на инвестиции. Кроме того, известная техника требует значительного объема сжатого буферного газа, дающего безвозвратные издержки, который должен оставаться в каверне для противодействия оползанию соли и разрушению стен и кровли каверны.
На Фиг.80 показана схема продольного сечения через подземные пласты варианта осуществления способа (1T) эксплуатации каверны хранения с подземным резервуаром рассола. На Фигуре показана левая скважина обычной конструкции (CM3), которая может применяться для добычи растворением и/или хранения жидкости, соединяющаяся с правой скважиной (CS4) с устройствами (21, 23, 23F, 70, 70R) и способами (CO3) настоящего изобретателя, которые могут применяться для осушки и выборочного доступа к жидкости и/или газу хранения, для замены обычных устройств Фиг.79 хранения газа, например, во время комбинированной добычи (1) растворением и операций (1S) хранения. Скважины могут быть выполнены с направлениями (14), промежуточными обсадными колоннами (15), и последними обсадными колоннами (3) с цементированием, уплотненными в трубообразной каверне, с башмаком (16) обсадной колонны ниже которого пробурен проход в пластах (17) и установлены колонны (2, 2A) для операций добычи растворением.
В обычном способе добычи (1) растворением левой скважины (CM3), свободноподвешенная внутренняя колонна (2) установлена в наружной свободноподвешенной колонне (2A), которые можно выставлять с использование буровой установки большой грузоподъемности в процессе повторной установки точки, в которой пресная вода входит в зону добычи растворением залежи (5) соли, и/или для обеспечения улучшенного измерения сонаром, чем возможно через обсадные колонны (2, 2A). Инертный к соли буфер из азота или дизельного топлива, в общем, вытесняется между последней обсадной колонной (3) с цементированием и наружной колонной (2A) выщелачивания для регулирования уровня, по существу, водной поверхности (117) раздела и для защиты башмака (16) последней обсадной колонны (3) с цементированием.
Являющиеся примером устройства (21, 23, 23F, 70, 70R) и способы (CO3) настоящего изобретения в правой скважине (CS4) создают доступ через переводники (21, 23) на нижнем конце внутренней трубной колонны (2) и наружной трубной колонны (2A) к различным зонам в промежуточном объеме (147) каверны, применимым для комбинированной добычи (1) растворением и хранения (1S) и для конечных стен (1A) каверны.
Либо правая скважина (CS4) или левая скважина (CM3) может применяться, как резервуар (159) рассола или каверна (158) подземного хранения, в способе (1T) для резервуаров (158, 159) рассола и хранения.
Разработка растворением и вырабатывание (1) рассола могут применяться с нагнетанием питьевой воды, воды из бассейна, дренажной воды, морской воды, и/или других видов воды, в общем, именуемых пресной водой вследствие недонасыщения солью в сравнении с получаемым насыщенным рассолом. Вода может нагнетаться через ближайший к осевой линии проход (25) или промежуточный концентрический проход (24), между свободноподвешенными внутренней трубной колонной (2) и наружной трубной колонной (2A), или наоборот, с использованием прямой или обратной циркуляции с буфером. Буфер обычно, содержит дизельное топливо или азот. Затем, вода может подаваться под давлением в дополнительный промежуточный концентрический проход (24A) между наружной трубной колонной (2A) и последней обсадной колонной (3) с цементированием, для левой скважины (CM3), или вода может подаваться под давлением через проход (24, 25) правой скважины (CS4) и обеспечивать флотирование вверх до башмака последней обсадной колонны с цементированием, для регулирования уровня водной поверхности (117) раздела, при этом, начальное пространство добычи растворением может быть образовано для падения нерастворимых пород пластов через, по существу, водную текучую среду на подошву (1E)каверны.
В общем, каверны разрабатываются (1) растворением снизу вверх с помощью разработки пространства (1B) с водной поверхностью (117) раздела. Затем, водная поверхность (117) раздела может подниматься, шаг за шагом, для создания пространств (1C и 1D) увеличенного объема, при этом, порода водонерастворимых пластов падает через текучие среды и поднимает на уровень (1E, 1F, 1G) подошву каверны, при непрерывном нагнетании (31) пресной воды и извлечении (34) насыщенного или близкого к насыщению рассола, в зависимости от времени пребывания, давления, объема и температуры способа растворения соли.
Способ (CO3) может применяться для одновременного выполнения операций (1S) хранения и разработки растворением, на первом этапе образуется начальное пространство в стенах каверны (1B, 1C, 147) с помощью прямой циркуляции пресной воды через ближайший к осевой линии проход (25), и возвратом насыщенного рассола через концентрический проход (24) с использованием самой нижней водной поверхности (117) раздела выше нижнего конца наружной трубной колонны (2A). Альтернативно и не напрямую рассол может возвращаться из концентрического прохода (24) в ближайший к осевой линии проход (25) с использованием устройства (21) отведения потока распределительного переводника (23) на выбранных глубинах, соответствующих различным уровням поверхностей (117) раздела текучих сред, во время которого буфер инертной к соли текучей среды может периодически нагнетаться через один из проходов (24, 24A, 25) и удерживаться под башмаком (16) обсадной колонны. Различные формы начального объема каверны могут быть образованы с помощью прямой или обратной циркуляции и регулирования буфера инертной к соли текучей среды, управляющего уровнем водной поверхностью раздела выборочно изменяемым с использованием распределительного переводника (23) и устройства (21) отведения потока, для правой скважины (CS4), или дополнительного концентрического прохода (24A) для левой скважины (CM3), для образования объема (147) с эффективным диаметром и объемом меньше, чем в конечных стенах (1A) каверны, для одновременных операций (1S) хранения и добычи растворением.
Различные начальные формы (147) каверн могут образовываться с помощью регулирования времени пребывания воды, упирающейся в поверхности кровли, боковых сторон и дна каверны с различными скоростями растворения соли для одновременного получения рассола из резервуара (159) рассола каверны, и вытеснения текучей среды и эксплуатации каверн (158) подземного хранения с не полностью насыщенным рассолом, если максимальный эффективный диаметр каверны в стенах (1A) еще не разработан растворением, или полностью насыщенным рассолом после достижения эффективного диаметра конечной стены (1A) каверны.
Способ (1T) может применяться, например, в хранении газа в газонепроницаемых соляных кавернах для увеличения числа оборачиваемости рабочих объемов и для рентабельности кратковременной торговли, с использованием промежуточного объема (147) каверны, до достижения объема каверны, достаточного для сезонных колебаний близких к полному рабочему объему.
Левая скважина (CM3) может применяться, например, как резервуар (159) рассола, который может соединяться через устройство U-образной трубы, с нижним концом правой скважины (CS4) каверны (158) хранения для комбинированных операций хранения (1S) и операций добычи (1) растворением, с краткосрочной продажей объема газа в верхнем конце буфера, который можно регулировать распределительным переводником (23F) с задвижкой выше поверхности (117) раздела текучих сред. Во время комбинированных операций (1S) хранения и добычи растворением вода может применяться для вытеснения объемов краткосрочной продажи газа с последовательным вытеснением газового продукта, который может подавать рассол из каверны перед возобновлением добычи растворением или во время следующих фаз. Когда эффективный диаметр стен (147) приближается к своему максимуму (1A), рассол из резервуара (159) рассола, может отводиться через устройство U-образной трубы в нижний конец каверны (158) подземного хранения для производства давления, содействующего извлечению для краткосрочных и долгосрочных продаж объемов газа.
Способ (CS4) строительства скважины с распределительным переводником (23F) и устройствами (21) отведения потока, может применяться, например, для выполнения как добычи растворением, так и операций (1S) хранения без привлечения буровой установки, которое, в общем, необходимо для регулирования наружной колонны (2A) выщелачивания обычных скважин (CM3), или для создания устройства (CM5 Фиг.81) колонны осушки с двумя скважинными задвижками. Уменьшенный объем каверны, образованный на первом этапе добычи растворением каверны уменьшенного диаметра по направлению аксиально вверх при более высокой скорости растворения кровли каверны, может применяться для образования объема (147) буфера хранения. После этого, водная поверхность раздела может опускаться объемом продукта хранения во время, например, периода уменьшенного использования газа в выходные дни который вытесняет рассол. Затем, продукт хранения может выпускаться во время суточных пиков потребления, при этом, пресная вода нагнетается для разработки растворением стен каверны до большего диаметра, снизу вверх, и при этом, извлечению хранящегося буфера продукта и соответствующим давлениям содействует нагнетание пресной воды.
На Фиг.81 схематично показано продольное сечение через подземные пласты варианта осуществления способа (1T), с обычными устройствами (CM5) колонн с двойными скважинными задвижками, применимыми для эксплуатации каверн (158) хранения с помощью рассола из подземного резервуара (159) рассола. На Фигуре показаны уменьшенные пространства (147) буфера каверны хранения, соответствующие увеличению диаметров меньше максимального эффективного диаметра для устойчивости каверны, разрабатываемой (1) растворением на первом этапе для одновременных операций (1S) хранения, и с рабочим давлением (WP), применимым для выборочного регулирования уровней, по существу, водных поверхностей (117) раздела, во время увеличения стен (1B, 1C, 1D) каверны. Могут применяться различные способы придания формы каверне, включающие в себя, способы (C07), например, с воображаемыми вертикальными стенами каверны или способы (C06) с наклоненными внутрь стенами каверн, создающими улучшенную поддержку кровли и обеспечивающие уменьшенное минимальное давление в каверне.
Каждая из каверн может применяться, как каверна (158) хранения. Оставшиеся каверны могут применяться, как резервуары (159) рассола для добычи растворением с подачей воды через трубу (156) подачи и задвижки (64) фонтанной арматуры (10). Рассол может вытесняться через трубу (153A) утилизации или передающую трубу (153), образующие передающее рассол устройство в виде U-образной трубы между нижними концами каверн, с подачей продукта через трубу (154) подачи или трубопровод для образования на верхнем конце буфера, который может защищать башмак (16) последней обсадной колонны (3) с цементированием. Выпуск буфера верхнего конца можно регулировать подземными предохранительными задвижками (74).
На Фиг.82-83, на различных схематичных видах в плане вариантов (157) осуществления устройств каверн (158) подземного хранения и подземных резервуаров (159) рассола, применимых в способах (1T) эксплуатации резервуаров рассола и хранения и комбинированной добычи растворением и операций (1S) хранения, показаны конфигурации каверн, применимые для создания опорных колонн залежи соли, согласно хранящемуся продукту и изменениям рабочего давления с зонами (1Z) исключения каверн.
Известная техника предусматривает разнос каверн, разрабатываемых с получением соли, расположенных в непосредственной близости, и для потенциального использования таких каверн для утилизации твердых отходов, для исключения требований герметизации. Такие расположенные в непосредственной близости каверны являются устойчивыми вследствие гидростатического давления столба насыщенного рассола, в общем, по меньшей мере, равного пластовому давлению покрывающей породы, вызывающего пластическую деформацию залежи соли. Дополнительное давление, приложенное через фонтанную арматуру и оборудование устья скважины, может создавать избыточное давление в каверне для предотвращения разрушения стен и кровли каверны.
Герметичность каверны, в общем, зависит от содержащейся текучей среды, при этом герметичность с жидкостью в общем, выше, например, газонепроницаемости в той же каверне, поскольку капиллярные и когезионные свойства жидкости проявляются сильнее, чем у газа, стремящегося мигрировать через микроскопические кольцевые зазоры и поры или проницаемые пространства в пластах.
Резервуары (159) рассола, использующие в верхнем конце жидкий буфер с водой, и с рассолом под их, по существу, водной поверхностью раздела, устанавливаются ближе, например, каверн (158) подземного хранения с газовым продуктом, при этом, более высокое давление поддерживается в каверне хранения жидкости, чем в каверне хранения газа для поддержания устойчивости каверны.
Способы (1S, 1T) настоящего изобретения могут применяться для эксплуатации каверны (158) хранения с рассолом из расположенных в непосредственной близости резервуаров (159) хранения жидкости с рассолом, соединенных трубопроводами (154) перекачки продукта хранения и трубопроводами (153) перекачки рассола с кавернами (158) хранения, выполненными с увеличенными зонами (1Z) исключения каверн и связанными с более крупными опорными колоннами покрывающей породы залежи соли между стенами (1A) каверны.
Устройства различной конфигурации и ориентации могут применяться с показанными устройствами централизованных резервуаров (159) хранения жидкости с рассолом, соединенных трубопроводом или трубой (154) перекачки, и дополнительно соединенных с различными другими резервуарами (159) рассола или кавернами (158) подземного хранения, что требует увеличенных зон (1Z) исключения для опорных колонн залежи соли, с трубами (154) подачи и трубами (153) перекачки.
Трубы подачи воды и трубы утилизации рассола, устанавливаемые централизованно или индивидуально для каждой каверны, например, в океанской окружающей среде, где морские платформы расположены над кавернами, и вода отбирается и рассол утилизируется в океан во время добычи растворением.
Доступ по трубопроводам (153, 154) создается в океане к каждой платформе и/или кораблю для погрузки и разгрузки, например, необработанной нефти из резервуара (159) рассола или каверны (158) хранения.
Как показано на Фиг.75-76 и 80-83, варианты осуществления настоящего изобретения создают системы и способы комбинированного или одновременного хранения и операций добычи растворением, которые могут применяться в любой конфигурации или устройстве, включающем в себя различные устройства и способы, которые могут применяться в подземных пластах, на суше или на море, и которые могут соединяться трубами, транспортирующими продукты, подлежащие хранению, воду для растворения соли, или рассол для выборочного вытеснения продукта хранения в другую каверну или буфер между башмаком последней обсадной колонны с цементированием и, по существу, водной поверхностью раздела. Данные системы и способы могут дополнительно применяться для образования подземного резервуара рассола и хранения с растворением соли, при этом, две или больше колонны, имеющие множество проходов, и фонтанная арматура могут применяться для выборочной эксплуатации или образования одного или нескольких подземных резервуаров хранения рассола с инертной к соли буферной текучей средой и водой для соответствующей эксплуатации одной или нескольких других подземных соляных каверн хранения с помощью выборочного создания сообщения текучей средой между кавернами с перекачкой, сжатием и/или выравниванием давления.
Хотя описаны различные конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, должно быть понятно, что в объеме прилагаемой формулы изобретения настоящее изобретение можно реализовать на практике иначе, чем описано в данном документе.