Изобретение относится к области горного дела, в частности к способу и устройству для создания разветвленных скважин из исходной скважины углеводородного сырья. Более конкретно изобретение относится к созданию многочисленных разветвленных скважин из общей глубинной точки, названной узлом, глубоко в скважине.
Многочисленные скважины пробурены из общего местоположения, в частности пробурены с морской платформы, где должны быть пробурены многочисленные скважины для покрытия больших расходов морского бурения. Такие скважины бурят через общую направляющую трубу, и каждая скважина включает вкладыши поверхностной обсадной трубы, промежуточную обсадную трубу и исходную обсадную трубу, как это хорошо известно в области морского бурения скважин углеводородного сырья.
Разветвленные скважины являются хорошо известными в области бурения скважин. Разветвленные скважины создают из исходной скважины, но обязательно исходную скважину расширяют ниже точки разветвления первичной скважины. В результате, ответвленная скважина имеет обычно меньший диаметр, чем диаметр первичной скважины, которую расширяют ниже точки разветвления. Кроме того, перед специалистами возникают проблемы, связанные с трудностями уплотнения для установления связи между ответвленной скважиной и первичной скважиной.
Например, патент США 5388648 описывает способы, касающиеся уплотнения соединения скважины различными вариантами воплощения таких уплотнений. Этот патент предлагает решения некоторых серьезных проблем, связанных с уплотнением, с которыми сталкиваются, когда создают разветвления в скважине. Такие проблемы уплотнения касаются требования обеспечения соединимости вкладыша разветвленной обсадной трубы с исходной обсадной трубой и поддержания гидравлической изоляции соединения при различных давлениях.
Существует фундаментальная проблема в создании разветвленных скважин на глубине в первичной скважине, состоящая в том, что должно быть опущено устройство для создания таких разветвленных скважин в исходную обсадную трубу, которая должна быть смонтирована внутри промежуточной обсадной трубы скважины. Таким образом, любое такое устройство для создания разветвленных скважин должно иметь внешний диаметр, который является, по существу, не больше, чем диаметр исходной обсадной трубы. Кроме того, желательно, чтобы когда создают разветвленные скважины, они имели бы такой большой диаметр, насколько это возможно. Далее, желательно, чтобы такие разветвленные скважины были обсажены обсадной трубой, которая может быть установлена и уплотнена с помощью разветвляющего оборудования с обычными подвесными хомутами для обсадной трубы.
Целью настоящего изобретения является создание устройства и способа, с помощью которого многочисленные разветвления соединяют с первичной скважиной на одной глубине в скважине, откуда разветвленные скважины контролируют и уплотняют по отношению к первичной скважине обычными соединениями вкладыш-обсадная труба.
Второй целью настоящего изобретения является создание разветвляющей втулки с многочисленными выводными отверстиями, имеющей внешний диаметр такой, что она может быть опущена в скважину к развернутому местоположению через первичную обсадную трубу.
Третьей целью настоящего изобретения является создание разветвляющей втулки с многочисленными выводными отверстиями, в которой выводные отверстия формируют в отведенном положении и расширяют в нисходящей скважине в разветвляющем развернутом местоположении с получением максимально округленных диаметров разветвленной скважины для обеспечения обычных соединений вкладыш-обсадная труба.
Четвертой целью настоящего изобретения является создание устройства для расширения в нисходящей скважине элементов отведенного выводного отверстия для направления каждого элемента выводного отверстия по дугообразной траектории за пределы от оси первичной скважины и для расширения элементов выводных отверстий, в основном, до круглой формы, так что затем разветвленную скважину бурят через выводное отверстие, обычные соединения вкладыш-обсадная труба могут быть применены для таких элементов выводных отверстий.
Указанные цели достигаются тем, что устройство для крепления обсадной трубой ствола скважины содержит обсадную трубу и разветвляющую втулку, расположенную на нижнем конце обсадной трубы и включающую разветвляющую камеру, имеющую открытый цилиндрический первый конец и второй конец и предназначенную для уплотненного соединения своим первым концом с обсадной трубой в стволе скважины, и элементы выводных отверстий, каждый из которых соединен за одно целое со вторым концом разветвляющей камеры и сообщен с разветвляющей камерой. Согласно изобретению в отведенном положении для введения в ствол скважины каждый из элементов выводных отверстий расположен, по существу, полностью внутри воображаемого цилиндра, коаксиального с первым концом разветвляющей камеры, и имеет тот же радиус, что этот конец, в расширенном положении, по крайней мере, один элемент выводных отверстий проходит от разветвляющей камеры снаружи воображаемого цилиндра.
В расширенном положении каждый элемент выводных отверстий может проходить по дугообразной траектории от разветвляющей камеры снаружи воображаемого цилиндра.
По крайней мере, один из элементов выводных отверстий в отведенном положении может иметь некруглую форму радиального поперечного сечения и, по крайней мере, один указанный элемент в расширенном положении может иметь, по существу, круглую форму радиального поперечного сечения.
Каждый элемент выводных отверстий в отведенном положении может иметь некруглую форму радиального поперечного сечения и, по крайней мере, один указанный элемент в расширенном положении может иметь, по существу, круглую радиальную форму поперечного сечения.
Элементы выводных отверстий могут быть выполнены из материала, способного пластично деформироваться за счет холодного формования. Материал может представлять собой легированную сталь с аустенитной структурой. Материал может представлять собой никелевый сплав.
Элементы выводных отверстий могут иметь, по существу, одинаковую площадь радиального поперечного сечения.
По крайней мере, один элемент выводных отверстий может иметь площадь радиального поперечного сечения большую, чем, по крайней мере, любой другой из указанных элементов.
Элементы выводных отверстий могут включать пять выводных отверстий, одно из которых имеет площадь радиального поперечного сечения меньшую, чем площадь четырех из указанных элементов.
Устройство может иметь стойку, расположенную, по существу, аксиально снаружи второго конца разветвляющей камеры, и опору, расположенную на отдаленном от центра конце стойки.
Центральная опорная область образована во втором конце разветвляющей камеры между интегральными соединениями элементов выводных отверстий со вторым концом, и имеется вытянутая стойка, проходящая от центральной опорной области, которая проходит аксиально выше элементов выводных отверстий, и опора, расположенная на отдаленном от центра конце стойки.
Указанные цели достигаются и тем, что в способе установки в ствол скважины разветвляющей втулки, включающей разветвляющую камеру, имеющую цилиндрический первый конец, и второй конец, и элементы выводных отверстий, соединенные со вторым концом разветвляющей камеры и расположенные в отведенном положении, по существу, полностью внутри воображаемого цилиндра, коаксиального с цилиндрическим первым концом разветвляющей камеры и имеющего радиус, равный радиусу этого конца, согласно изобретению соединяют первый конец разветвляющей камеры втулки с нижним концом обсадной трубы, спускают обсадную трубу и втулку в ствол скважины к положению узла, где должен быть создан разветвленный ствол скважины, спускают формирующий инструмент через обсадную трубу в разветвляющую камеру втулки, ориентируют формирующий инструмент внутри втулки для введения его в, по крайней мере, один элемент выводных отверстий ко второму концу разветвляющей камеры, и расширяют, по крайней мере, один элемент выводных отверстий этим инструментом до выхода, по крайней мере, одного из указанных элементов из соединения со вторым концом разветвляющей камеры наружу от воображаемого цилиндра.
По крайней мере, один элемент выводных отверстий в отведенном положении может иметь некруглую форму радиального поперечного сечения, и стадия расширения может включать расширение, по крайней мере, одного элемента выводных отверстий формирующим инструментом до достижения, по крайней мере, одним элементом выводных отверстий, по существу, круглую форму радиального поперечного сечения.
Стадия расширения может включать также расширение элементов выводных отверстий формирующим инструментом до достижения каждым элементом выводных отверстий, по существу, круглой формы радиального поперечного сечения и выхода его из соединения со вторым концом разветвляющей камеры по дугообразной траектории наружу от воображаемого цилиндра. Расширение элементов выводных отверстий формирующим инструментом может выполняться одновременно.
Расширение может включать множество стадий расширения втулки, первая из которых начинается в месте соединения, по крайней мере, одного элемента выводных отверстий в разветвляющей камере, а множество дополнительных стадий расширения втулки можно выполнить на соответственно большем расстоянии от места соединения, по крайней мере, одного элемента выводных отверстий в разветвляющей камере.
Указанные цели достигаются и тем, что устройство для расширения элементов выводных отверстий разветвляющей втулки в обсаженном стволе скважины, включающей разветвляющую камеру, имеющую первый конец, второй конец и элементы выводных отверстий, присоединенные ко второму концу разветвляющей камеры и расположенные в отведенном положении, по существу, полностью внутри воображаемого цилиндра, коаксиального с первым концом разветвляющей камеры и имеющим, по существу, такой же радиус, как этот конец, согласно изобретению содержит узел подачи энергии и контроля восходящей скважины, операционный узел нисходящей скважины, электрическое проволочное средство, соединенное между узлом подачи энергии и контроля и операционным узлом для подачи электрической энергии и электрических коммуникационных сигналов между ними, при этом операционный узел включает формирующий механизм для введения в отведенный элемент выводных отверстий втулки для расширения, по крайней мере, одного элемента выводных отверстий таким образом, что он проходит по дугообразной траектории от разветвляющей камеры снаружи от воображаемого цилиндра.
Операционный узел может включать средство для его фиксирования в заранее заданном аксиальном положении внутри разветвляющейся втулки и средство для радиального ориентирования формирующего механизма, обеспечивающее выравнивание механизма с выбранным элементом разветвляющего выводного отверстия втулки.
Операционный узел может включать также гидравлический насос для нагнетания гидравлической жидкости под давлением, головку, включающую линии гидравлической жидкости, присоединенные к гидравлическому насосу, а формирующий механизм включает гидравлически приводимую фасонную прокладку и шатун, расположенный между фасонной прокладкой и головкой для подачи гидравлической жидкости под давлением на фасонную прокладку.
Формирующий механизм может включать поршень для ускорения движения фасонной прокладки снаружи к элементу выводного отверстия.
Фасонная прокладка может включать наклонную внутреннюю поверхность, и формирующий механизм может включать ролики, присоединенные к шатуну для взаимодействия с наклонной внутренней поверхностью для ускорения движения фасонной прокладки снаружи к элементу выводного отверстия.
Устройство может включать расширяющий рабочий орган, имеющий цилиндр, присоединенный к фасонной прокладке с помощью поворотного шатуна, и поршень, присоединенный к роликам с помощью стержня. Устройство может также включать двигающийся рабочий орган, включающий поршень, соединенный и гидравлически связанный с цилиндром расширяющего рабочего органа.
Указанные цели достигаются и тем, что в способе создания разветвленных скважин из исходной скважины согласно изобретению пропускают разветвляющую втулку, имеющую разветвляющую камеру и элементы выводных отверстий, с исходной обсадной трубой через исходную скважину до места разветвления, ориентируют разветвляющую втулку до расположения ее элементов выводных отверстий в заранее заданном положении, расширяют и формируют, по крайней мере, один элемент выводных отверстий до его расширения больше диаметра разветвляющей камеры и достижения, по существу, круглой формы.
Расширение и формирование можно проводить в элементах выводных отверстий до расширения каждого из элементов по дугообразной траектории больше диаметра разветвляющей камеры. Можно закрывать пробкой каждый элемент выводных отверстий, сформировать разветвленный ствол скважины через выбранный один элемент выводных отверстий, установить, по существу, круглый вкладыш в разветвленный ствол скважины и уплотнить конец вкладыша с выбранным одним элементом выводных отверстий. Уплотнение конца вкладыша с соответствующим выбранным элементом можно осуществить с помощью подвесного пакера вкладыша.
Можно формировать разветвленный ствол скважины через элементы выводных отверстий, устанавливать, по существу, круглый вкладыш в каждый элемент выводных отверстий и уплотнять конец каждого вкладыша с соответствующим концом одного элемента выводных отверстий.
Можно устанавливать трубопровод с ответвлениями нисходящей скважины в разветвляющую камеру, завершить каждый разветвленный ствол скважины и контролировать добычу разветвленной скважины в исходную скважину трубопроводом с ответвлениями.
Можно замедлить формирование разветвленного ствола скважины через, по крайней мере, один элемент выводных отверстий и, тем самым, резервировать элемент выводных отверстий для дальнейшей разработки скважины.
Можно нагнетать нагретую текучую среду в, по крайней мере, одну разветвленную скважину для усиления потока из резервуара и добывать углеводородную текучую среду из другой разветвленной скважины из резервуара, в который была закачана нагретая текучая среда.
Указанные цели достигаются и тем, что способ создания разветвленных скважин из исходной скважины согласно изобретению пропускают разветвляющую втулку, содержащую разветвляющую камеру и элементы выводных отверстий, с исходной обсадной трубой через исходную скважину до места разветвления и расширяют и формируют, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий до достижения им, по существу, круглой формы.
Расширять и формировать можно все элементы выводных отверстий.
Возможно закупоривать каждый элемент выводных отверстий, формировать ответвление скважины через выбранный один элемент выводных отверстий, устанавливать вкладыш в сформированном ответвлении скважины и герметически крепить конец вкладыша к выбранному одному элементу выводных отверстий. Герметическое крепление конца вкладыша к выбранному одному элементу выводных отверстий можно осуществить с помощью подвижного вкладыша.
Можно формировать ответвление скважины через элементы выводных отверстий, устанавливать вкладыш в каждом элементе выводных отверстий и герметически крепить конец каждого вкладыша к соответствующему концу одного элемента выводных отверстий.
Можно устанавливать скважинный трубопровод в разветвляющей камере, завершать каждое ответвление и контролировать продукцию каждого ответвления скважины, поступающей в исходную скважину по скважинному трубопроводу.
Возможно ориентировать разветвляющую втулку посредством подвижного стыка между этой втулкой и исходной обсадной трубой до достижения элементами выводных отверстий заданной ориентации.
Указанные цели достигаются и тем, что в способе создания разветвленных скважин из исходной скважины согласно изобретению пропускают разветвляющую втулку с исходной обсадной трубой через исходную скважину до места разветвления, причем разветвляющая втулка содержит разветвляющую камеру и элементы выводных отверстий, по меньшей мере, один из которых имеет некруглое поперечное сечение, и придают круглую форму, по меньшей мере, одному элементу выводных отверстий с помощью приложения механического давления.
Возможно бурить ответвление скважины через, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий.
Указанные цели достигаются и тем, что в способе создания разветвленных скважин из исходной скважины согласно изобретению пропускают разветвляющую втулку, содержащую разветвляющую камеру и элементы выводных отверстий с исходной обсадной трубой через исходную скважину до места разветвления, расширяют и формируют, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий до его расширения в область за пределами диаметра разветвляющей камеры. Расширение и формирование, по меньшей мере, одного элемента выводных отверстий можно выполнять посредством формирующего инструмента. Можно использовать формирующий инструмент, снабженный гидравлическим приводом.
Можно бурить ответвление скважины через, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий и устанавливать вкладыш в ответвлении скважины.
Можно установить скважинный трубопровод в разветвляющей камере таким образом, что впускное отверстие в трубопроводе совмещается с ответвлением скважины и пропускать добывающую подъемную трубу через выпускное отверстие в скважинном трубопроводе через исходную скважину на поверхность.
Указанные цели достигаются и тем, что в способе крепления скважины обсадными трубами согласно изобретению деформируют с приданием некруглой формы поперечного сечения, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий разветвляющей втулки, содержащей множество элементов выводных отверстий, крепят разветвляющую втулку к исходной обсадной трубе, размещают исходную обсадную трубу и разветвляющую втулку в скважине, расширяют и изменяют форму, по меньшей мере, одного деформированного элемента выводных отверстий с приданием ему, по существу, формы круглого поперечного сечения.
Можно установить пакер в каждом элементе выводных отверстий разветвляющей втулки.
Указанные цели достигаются и тем, что в способе расширения и формирования в скважине, по меньшей мере, одного элемента выводных отверстий разветвляющей втулки, содержащей множество элементов выводных отверстий согласно изобретению размещают в разветвляющей втулке формирующий инструмент и приводят его в действие для расширения и формирования, по меньшей мере, одного элемента выводных отверстий. По меньшей мере, один формирующий инструмент можно снабдить гидравлическим приводом.
Возможно перемещать формирующий инструмент в другое положение поступательно в, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий и приводить в действие формирующий инструмент для дальнейшего расширения и формирования, по меньшей мере, одного элемента выводных отверстий.
Указанные цели достигаются и тем, что разветвляющая втулка, предназначенная для развертывания в стволе скважины, содержит разветвляющую камеру с открытым первым концом цилиндрической формы и вторым концом, спроектированную для герметичного соединения с первым концом обсадной трубы в стволе скважины, элементы выводных отверстий, каждый из которых соединен за одно целое со вторым концов разветвляющей камеры и сообщен с разветвляющей камерой, опорную область, расположенную, по меньшей мере, на соединении между двумя элементами выводных отверстий. Согласно изобретению разветвляющая втулка имеет отведенное назад положение для ввода в ствол скважины, в котором каждый элемент выводных отверстий располагается полностью внутри воображаемого цилиндра, соосного с первым концом разветвляющей камеры и имеющего одинаковый с ней диаметр, и расширенное положение, в котором, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий проходит от разветвляющей камеры снаружи воображаемого цилиндра.
Указанные цели достигаются и тем, что разветвляющая втулка, предназначенная для развертывания в стволе скважины, содержит открытый первый конец цилиндрической формы, приспособленный для соединения с исходной обсадной трубой, элемент выводных отверстий, сообщающиеся с первым концом, причем, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий способен расширяться и в отведенном назад положении имеет некруглое поперечное сечение, и, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий приспособлен для расширения и формирования с приданием круглой формы поперечного сечения.
Разветвляющая втулка может иметь средство для расширения и формирования, содержащее опорную область между, по меньшей мере, двумя элементами выводных отверстий.
Опорная область может быть расположена по центру относительно элементов выводных отверстий.
Указанные цели достигаются и тем, что разветвляющая втулка, предназначенная для развертывания в стволе скважины, содержит открытый первый конец цилиндрической формы, приспособленный для соединения с исходной обсадной трубой, элементы выводных отверстий, сообщающиеся с первым концом, причем, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий способен расширяться и в отведенном назад положении имеет некруглое поперечное сечение, и, по меньшей мере, один элемент выводных отверстий приспособлен для расширения и формирования с приданием ему круглой формы поперечного сечения.
Разветвляющая втулка может иметь средство для расширения и формирования, содержащее опорную область между, по меньшей мере, двумя элементами выводных отверстий.
Опорная область может быть расположена по центру относительно элементов выводных отверстий.
Указанные цели достигаются и тем, что разветвляющая втулка, предназначенная для развертывания в исходной скважине, содержит открытый первый конец, имеющий, в общем, цилиндрическую форму и приспособленный для крепления к обсадной трубе, элементы выводных отверстий, приспособленные для обеспечения сообщения через них и сообщенные с первым концом и предварительно деформированные таким образом, чтобы иметь, по существу, одинаковую площадь поперечного сечения.
Цели, преимущества и особенности настоящего изобретения будут более очевидными из описания выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых
фиг. 1А и 1В иллюстрируют известный ранее тройной вкладыш, уплотненный в окончании направляющей обсадной трубы, в которой элементы выводного отверстия располагают вокруг в процессе установки и уплотняют с установкой внутри направляющей обсадной трубы;
фиг. 2 иллюстрирует известную ранее исходную или вертикальную скважину и боковые ответвленные скважины, которые расширяют из исходной скважины;
фиг. 3А, 3В и 3С иллюстрируют разветвляющую втулку с тремя выводными отверстиями согласно настоящему изобретению, где
фиг. 3А представляет радиальное поперечное сечение через разветвляющие выводные отверстия втулки с расположением одного из выводных отверстий полностью в отведенном положении, другого выводного отверстия в положении между его отведенным положением и его полностью расширенным положением и третьего выводного отверстия в полностью расширенном положении,
фиг.3В представляет радиальное поперечное сечение через выводные отверстия втулки, полностью расширенные после развертывания в исходной скважине,
фиг. 3С представляет осевое поперечное сечение разветвляющей втулки, показывающее два выводных отверстия, полностью расширенных до круглой формы, в которых обсадную трубу опускают в разветвленную скважину и уплотняют по отношению к разветвляющим выводным отверстиям с помощью обычных подвесных пакеров вкладыша;
фиг. 4 представляет перспективный вид разветвляющей втулки согласно настоящему изобретению с тремя симметричными выводными отверстиями с расширенными разветвлениями выводного отверстия;
Фиг.5А, 5В, 5С и 5D иллюстрируют конфигурации втулок согласно настоящему изобретению с асимметричными разветвляющими выводными отверстиями с, по крайней мере, одним выводным отверстием, имеющим большие внутренние размеры, чем у двух других, где
фиг. 5А иллюстрирует радиальное поперечное сечение через выводные отверстия вдоль линии 5А-5А в отведенном положении,
фиг. 5В представляет аксиальное поперечное сечение через линии 5В-5В на фиг.5А,
фиг. 5С представляет радиальное поперечное сечение вдоль линий 5С-5С на фиг.5D с выводными отверстиями в расширенном положении,
фиг. 5D представляет аксиальное поперечное сечение вдоль линий 5D-5D на фиг.5С с выводными отверстиями в расширенном положении;
фиг.6А-6Е иллюстрируют радиальное поперечное сечение нескольких примеров конфигураций выводного отверстия разветвляющей втулки согласно изобретению со всеми выводными отверстиями, полностью расширенными из их отведенного состояния в процессе развертывания в исходной скважине, где
фиг. 6А иллюстрирует разветвления с двумя одинаковыми диаметрами выводного отверстия,
фиг. 6В иллюстрирует разветвления с тремя равными диаметрами выводного отверстия,
фиг. 6С иллюстрирует три разветвления выводного отверстия с одним разветвлением, имеющим больший диаметр, чем у двух других,
фиг.6D иллюстрирует разветвления с четырьмя равными диаметрами выводного отверстия,
фиг. 6Е иллюстрирует разветвления с пятью выводными отверстиями с центральным разветвлением, которое имеет меньший диаметр, чем четыре других;
фиг. 7А-7Е иллюстрируют стадии расширения элементов выводного отверстия расширяемой разветвляющей втулки, согласно настоящему изобретению, где
фиг.7А иллюстрирует осевое поперечное сечение втулки, показывающее выводные отверстия, одно из которых находится в отведенном положении, другое расширяется, начиная от его соединения с разветвляющей головкой и с продолжением расширения вниз по отношению к нижним отверстиям разветвляющих выводных отверстий,
фиг.7В иллюстрирует радиальное поперечное сечение в аксиальном положении В на фиг.7А, при котором три симметричных разветвляющих выводных отверстия являются расширенными одновременно,
фиг. 7С-7Е показывают различные стадии расширения в виде функции аксиального расстояния вдоль разветвляющих выводных отверстий;
фиг. 8А и 8В иллюстрируют соответственно в осевом поперечном сечении и радиальном поперечном сечении вдоль линий 8В-8В профили захвата и ориентации разветвляющей камеры разветвляющей втулки, и фиг.8А иллюстрирует также удлинительную стойку и опорную плиту для развертывания в исходной скважине и для обеспечения стабильности разветвляющей втулки во время расширения разветвляющих выводных отверстий из их отведенного положения;
фиг.9 схематически иллюстрирует устройство для расширения выводных отверстий разветвляющей втулки нисходящей и восходящей скважин;
фиг. 10 иллюстрирует стадии способа расширения и формирования разветвляющих выводных отверстий фасонной прокладкой под давлением с помощью устройства, показанного на фиг.9;
фиг. 11А-11Н иллюстрируют последовательные стадии установки узловой разветвляющей втулки и создания разветвленных скважин из исходной скважины согласно изобретению.
фиг. 12 иллюстрирует разветвляющую втулку, развернутую в исходной скважине, вкладыши разветвленной скважины, подвешенные из разветвляющих выводных отверстий, и эксплуатационное устройство, развернутое в разветвляющей втулке для контролирования процесса добычи из разветвленных скважин в исходную скважину;
фиг. 13А и 13В геометрически иллюстрируют увеличение размера в разветвленной скважине, достигаемого для этого изобретения по сравнению с ранее известными обычными аксиальными разветвленными скважинами из вкладышей, уплотненных в конце исходной обсадной трубы;
фиг. 14А-14D иллюстрируют схемы узлового разветвления согласно изобретению, где
фиг.14А иллюстрирует установку узла в исходной скважине и создание разветвленных скважин в общей глубинной точке в исходной скважине, связанных с исходной скважиной в узле исходной скважины,
фиг. 14В иллюстрирует расширенную разветвляющую втулку с ее разветвляющими выводными отверстиями, расширенными выше диаметра исходной обсадной трубы до круглой формы,
фиг.14С иллюстрирует использование первичного узла и вторичных узлов для добычи углеводородного сырья из единичной формации,
фиг. 14D иллюстрирует использование расширенной разветвляющей втулки из первичного узла для достижения множества подземных целей;
фиг. 15А иллюстрирует вариант двух выводных отверстий разветвляющей втулки согласно изобретению;
фиг. 15В, ISB', 15C и 15D иллюстрируют профили поперечного сечения варианта двух выводных отверстий разветвляющей втулки, показанного на фиг.15А, с альтернативным фасонным постформовочным инструментом в различных глубинных местоположениях в элементах выводного отверстия;
фиг.16 иллюстрирует два рычага альтернативного варианта постформовочного инструмента;
фиг. 17А-17D иллюстрируют функционирование альтернативного постформовочного инструмента.
Как описано выше, фиг. 1А и 1В иллюстрируют проблемы ранее известного устройства и способов для создания разветвленных скважин из исходной скважины. Фиг.1А и 1В показывают радиальное и осевое поперечное сечение вкладышей 12 многочисленных выводных отверстий, подвешенных и уплотненных из направляющей трубы 10 большого диаметра. Выводные отверстия являются круглыми для того, чтобы облегчить использование обычных облицованных подвесных пакеров 14 для уплотнения втулок 12 выводного отверстия для соединения с направляющей трубой 10. Устройство, показанное на фиг.1А и 1В, требует, чтобы многочисленные круглые выводные отверстия диаметра Do располагались внутри направляющей трубы 10 с диаметром Ds1. Во многих случаях, особенно там, где направляющая труба должна быть развернута в глубине скважины, а не на поверхности скважины, невозможно обеспечить ствол скважины достаточным внешним диаметром для обеспечения создания разветвленной скважины с выводными отверстиями достаточного диаметра.
Способ создания разветвленных скважин согласно ранее известному устройству, изображенному на фиг.2, обеспечивает получение разветвленных скважин 22, 24 из первичной скважины 20. Специальные уплотняющие средства 26, в отличие от обычных подвесных хомутов для обсадных труб, должны быть использованы для уплотнения соединенной разветвленной скважины 22, 24 с первичной скважиной 20.
Фиг. 3А, 3В и 3С иллюстрируют разветвляющую втулку 30 согласно изобретению. Разветвляющая втулка 30 включает разветвляющую камеру 32, которая может быть соединена с обсадной трубой исходной скважины и поддерживаться обсадной трубой исходной скважины (см. исходную обсадную трубу 604 на фиг.12), и элементы выводных отверстий, например, элементы трех выводных отверстий 34, 36, 38, показанных на фиг.3А, 3В и 3С. Фиг.3А представляет вид радиального поперечного сечения через разветвляющую камеру 32, который иллюстрирует элемент 34 одного из выводных отверстий в отведенном положении, и второй элемент 36 выводного отверстия в положении, которое является расширенным снаружи, и третий элемент 38 выводного отверстия, который является полностью расширенным снаружи. (Фиг.3А представлена для иллюстративных целей, потому что согласно изобретению предпочтительно расширяют и округляют каждое из выводных отверстий одновременно). В отведенном положении каждое выводное отверстие деформируют, как конкретно показано для элемента 34 выводного отверстия. Круглую трубу деформируют таким образом, что внутренняя площадь ее поперечного сечения остается, по существу, такой же, как у круглой трубы, но ее внешняя форма является такой, что ее устанавливают кооперативно с деформированной формой других элементов выводного отверстия в пределах воображаемого цилиндра, имеющего диаметр, по существу, такой же, как у разветвляющей камеры 32. Таким образом, разветвляющая камера 32 и ее отведенные элементы выводного отверстия имеют эффективный наружный диаметр, который позволяет ему проходить в исходную скважину к развернутому местоположению во время присоединения к исходной обсадной трубе. Элемент 34 выводного отверстия в его отведенном положении показан продолговатой формы, но доказано, что другие формы в отведенном положении также могут иметь преимущественные характеристики. Например, вогнутая центральная площадь деформации в наружной части отведенного элемента выводного отверстия может быть предпочтительной для обеспечения большей жесткости элемента выводного отверстия. Такая деформация является поступательно больше и глубже, начиная от вершины к нижней части элемента выводного отверстия.
Фиг. 3А показывает элемент 36 выводного отверстия в состоянии, которое является расширенным по дугообразной траектории за пределы от разветвляющей камеры 32, в то время как одновременно округляется с помощью фасонного расширяющего резца нисходящей скважины, который описывают ниже. Стрелки, помеченные буквой F, представляют силы, которые прикладываются от внутренней части элемента 36 выводного отверстия для того, чтобы расширить элемент выводного отверстия снаружи по дугообразной траектории за пределы от разветвляющей камеры 32 и для округления его из его отведенного положения (по мере того, как он принимает состояние элемента 34 выводного отверстия) до его расширенного или полностью развернутого состояния, аналогичного элементу 38 выводного отверстия.
Фиг.3В представляет радиальное поперечное сечение по линии В-В на фиг.3С через разветвляющую втулку 30 на уровне элементов 36, 38 выводного отверстия. Фиг.3С иллюстрирует обычные вкладыши 42, 44 обсадной трубы, которые были введены через разветвляющую камеру 32 и соответственно в элементы 36, 38 выводного отверстия. Обычные подвесные пакеры вкладыша 46, 48 уплотняют вкладыши 42, 44 обсадной трубы с элементами 36, 38 выводного отверстия. Как показано на фиг.3В и 3С, если диаметр Ds2 разветвляющей камеры 32 является таким же, как диаметр Ds1 направляющей трубы, известной ранее и представленной на фиг. 1В, тогда диаметр Dc выводного отверстия фиг.3С является в 1,35 раз больше наружного диаметра Do фиг.1В. Площадь поперечного сечения Sc вкладыша втулки фиг.3С является в 1,82 раза больше площади поперечного сечения So вкладыша фиг.1А. Когда элементы являются полностью расширенными, эффективный диаметр элементов 34, 36, 38 расширенных выводных отверстий превышает диаметр разветвляющей камеры 32.
Фиг.4 представляет перспективный вид разветвляющей втулки 30, показанной на фиг. 3А, 3В, 3С, где разветвляющая втулка показана после расширения. Резьбовые соединения 31 расположены в верхней части разветвляющей камеры 32. Резьбовые соединения 31 дают возможность разветвляющей втулке 30 соединяться с исходной обсадной трубой для развертывания в подземном местоположении. Элементы 34, 36, 38 выводного отверстия показаны расширенными, как они будут выглядеть в конце исходной скважины.
Фиг. 5А-5D иллюстрируют альтернативные разветвляющие втулки 301 трех выводных отверстий согласно изобретению. Фиг.5А и 5В иллюстрируют вид втулки 301 в радиальном и осевом поперечном сечении в ее отведенном положении. Элементы 341, 361 и 381 выводного отверстия показаны с элементом 361 выводного отверстия, который равен практически объединенной площади радиального поперечного сечения объединенных элементов 341 и 381 выводного отверстия. Каждый из элементов выводного отверстия деформируют внутри от круглой трубчатой формы до форм, показанных на фиг.5А, тем самым объединенные деформированные площади элементов 341, 361, 381 выводного отверстия, по существу, заполняют круговую площадь разветвляющей камеры 321. Могут быть предпочтительными другие формы деформации, как упомянуто выше. Каждая деформированная форма элементов 341, 361, 381 выводного отверстия фиг.5А имеет (например, элемента 341 выводного отверстия) круглую внешнюю секцию 342 и одну или более соединяющих, некруглых секций 343, 345. Такие некруглые секции 343, 345 совместно образованы секцией 362 элемента 361 выводного отверстия и 382 элемента 381 выводного отверстия таким образом, чтобы свести к минимуму внутренние площади радиального поперечного сечения элементов 341, 361, 381 выводного отверстия.
Фиг. 5С и 5D иллюстрируют разветвляющую втулку 301, показанную на фиг.5А и 5В после того, как ее элементы выводного отверстия были полностью расширены после развертывания в исходной скважине. Элементы 361 и 381 выводного отверстия показаны одновременно расширенными по плавно искривляющему пути снаружи от оси разветвляющей камеры 321 и расширенными радиально с образованием круглых трубчатых форм из деформированного отведенного положения фиг. 5А и 5В.
Фиг. 6А-6Е показывают в схематической форме размер расширенных элементов выводного отверстия по сравнению с размером разветвляющей камеры. Фиг.6А показывает два элемента 241, 242 выводного отверстия, которые были расширены из деформированного отведенного положения. Диаметры элементов 241 и 242 выводного отверстия, по существу, являются больше в расширенном состоянии, по сравнению с их круговыми диаметрами, когда они не могут быть расширенными. Фиг. 6В повторяет вариант фиг. 3В. Фиг.6С повторяет неровную конфигурацию тройного выводного отверстия, как показано на фиг.5А-5D. Фиг.6D иллюстрирует четыре элемента расширяемого выводного отверстия из разветвляющей камеры 422. Каждый из элементов 441, 442, 443, 445 выводного отверстия имеет одинаковый диаметр. Фиг.6Е иллюстрирует пять элементов выводного отверстия, где элемент 545 выводного отверстия является меньше, чем другие четыре элемента 541, 542, 543, 544 выводного отверстия. Элемент 545 выводного отверстия может быть, а может и не быть деформированным в отведенном положении разветвляющей втулки.
Фиг. 7А-7Е иллюстрируют фасонные головки 122, 124, 126, работающие на различных глубинах в элементах 38, 34, 36 выводного отверстия. Как показано на правой стороне фиг.7А, обобщенную фасонную головку 122 показывают, как она вводит деформированный элемент отведенного выводного отверстия, например элемент 38 выводного отверстия, в местоположение В. Каждая из фасонных головок 122, 124, 126 пока не достигла элемента выводного отверстия, но головки уже начинают расширять стенку выводного отверстия разветвляющей камеры 32 извне, как показано на фиг.7В. Фасонные головки 122, 124, 126 продолжают расширять элементы выводного отверстия снаружи, как показано, в местоположение С. Фиг. 7С показывает фасонные головки 122, 124, 126, расширяющие элементы выводного отверстия снаружи, в то же время одновременно округляя их. Фасонные прокладки 123, 125, 127 прижимают снаружи с помощью поршня в каждой из фасонных головок 122, 124, 126. Фасонные головки одновременно продвигают вдоль центральной части стенки 150, которая выступает, как реакционный корпус, так, что одновременно расширяет и образует элементы 38, 34, 36 выводного отверстия, в то же время балансируя реакционные силы во время расширения. Фиг. 7D и 7Е иллюстрируют стадию образования местоположений D и Е фиг.7А.
Фиг. 8А и 8В иллюстрируют аксиально расширяемый паз 160 в разветвляющей камере 32 разветвляющей втулки 30. Такой паз 160 объединяется с ориентирующей и захватывающей втулкой формирующего инструмента нисходящей скважины для радиального позиционирования такой ориентирующей и захватывающей втулки для формирования и расширения многочисленных элементов выводного отверстия нисходящей скважины. Выемку 162 в разветвляющей камере 32 используют для размещения формирующего инструмента нисходящей скважины в предварительно заданное аксиальное положение.
Расширяемая стойка 170 выступает книзу из центральной части стенки 150 разветвляющей втулки 30. Опора 172 выполнена в конце стойки 170. Во время операции опора 172 опускается вниз ствола скважины в развернутое местоположение. Это обеспечивает поддержку разветвляющей втулке 30 в процессе расширения формирующего инструмента и других операций.
Фиг. 9 и 10 иллюстрируют формирующий инструмент, использованный для расширения элементов многочисленных выводных отверстий, например элементов 34, 36, 38 выводного отверстия фиг.3А, 3В и 3С и фиг.7В, 7С, 7D и 7Е. Формирующий инструмент включает устройство 100 восходящей скважины и устройство 200 нисходящей скважины. Устройство 100 скважины включает обычный компьютер 102, снабженный программным обеспечением для контроля узла 104 подачи энергии и дистанционного измерения и приема команд и информации на дисплее для оператора. Узел лебедки 106 нисходящей скважины имеет электрический провод 110, намотанный на ней для спуска устройства 200 через исходную обсадную трубу скважины и в разветвляющую камеру 32 разветвляющей втулки 30, которую соединяют и выводят к концу исходной обсадной трубы.
Устройство 200 нисходящей скважины включает обычную кабельную головку 202, которая обеспечивает механическое или электрическое соединение с проводом 110. Модуль 204 дистанционного измерения подачи энергии и контроля включает обычные цепи дистанционного измерения, подачи энергии и контроля, которые функционируют для обеспечения связи с компьютером 102 нисходящей скважины через провод 110 и для передачи энергии и контрольных сигналов к модулям нисходящей скважины. Гидравлический силовой узел 206 включает обычный электрический гидравлический насос для подачи под давлением гидравлической жидкости нисходящей скважины. Ориентирующая и фиксирующая втулка 208 включает захватывающее приспособление 210 (показано схематически) для установки внутри выемки 162 разветвляющей камеры 32 фиг.8А и ориентирующее приспособление 212 (проиллюстрировано схематически) для взаимодействия с пазом 160 разветвляющей камеры 32. Когда устройство 200 опускают в разветвляющую втулку 30, ориентирующее приспособление 212 входит в паз 160, и устройство 200 опускают далее до тех пор, пока оно не войдет в захватывающее приспособление 210 и не защелкнется внутри выемки 162.
Фиксированная движущаяся головка 213 обеспечивает сообщение гидравлической жидкости между гидравлическим силовым узлом 206 и движущимися фасонными головками 122, 124, 126, например. Телескопические шатуны 180 обеспечивают сжимание гидравлической жидкости в движущихся фасонных головках 122, 124, 126, так как головки 122, 124, 126 движутся снаружи в пределах элементов множества выводных отверстий, например элементов 34, 36, 38 выводного отверстия фиг.7В-7Е. Мониторные (наблюдающие) головки 182, 184, 186 устанавливают для определения радиального расстояния, которое образуется во время процесса радиального формования элемента выводного отверстия.
Фиг. 10 иллюстрирует движение фасонных головок 126, 124, 122 в различных стадиях формирования элемента выводного отверстия разветвляющей втулки 30. Фасонная головка 126 показана в элементе выводного отверстия 36, изображенного с помощью жирной линии, до радиального формования в элементе 36 отведенного выводного отверстия. Элемент выводного отверстия показан нежирными линиями 36' и 36". Элемент выводного отверстия изображен позицией 36' в промежуточной стадии формования и позицией 36" в его конечной сформованной стадии.
Фасонная головка 124 показана, когда она радиально формует элемент отведенного выводного отверстия 34 (нежирной линией) до промежуточной стадии 34'. Конечная стадия показана как округленный элемент 34'' выводного отверстия. Фасонная головка 124, подобно двум другим фасонным головкам 126, 122, включает поршень 151, на котором устанавливают фасонную прокладку 125. Поршень 151 сжимают снаружи с помощью гидравлической жидкости, подаваемой к открытой гидравлической линии 152, и сжимают извне с помощью гидравлической жидкости, подаваемой к закрываемой гидравлической линии 154. Измеритель 184 устанавливают для определения, например, величины радиального перемещения поршня 151 и фасонной прокладки 125. Между поршнем 151 и фасонной головкой 124 расположены соответствующие уплотнения.
Фасонная головка 124 и фасонная прокладка 123 показаны на фиг.10 для указания на то, что при определенных обстоятельствах форма элемента 38 выводного отверстия может быть "сверхрасширенной" для создания слегка продолговатого очертания выводного отверстия, такого, что когда радиально формирующее усилие с фасонной прокладки 123 и фасонной головки 122 снимают, выводное отверстие будет возвращаться обратно к круглой форме благодаря остаточной эластичности стального элемента выводного отверстия.
На уровне разветвляющей камеры 32 фасонные головки 122, 124, 126 балансируют друг относительно друга в зависимости от реакционных сил во время разрушения стенок камеры снаружи. Таким образом, фасонные головки 122, 124, 126 действуют одновременно, например, на уровне В фиг.7А во время разрушения нижнего конца стенки разветвляющей камеры 32 снаружи. Когда фасонная головка 122, например, входит, например, в элемент 38 выводного отверстия, реакционные силы прокладки равномерно поддерживают с помощью области 150 центральной стенки разветвляющей камеры 32. Телескопические шатуны 180 могут быть повернуты в небольшой степени, так что фасонные прокладки 127, 125, 123 могут прикладывать давление вправо или влево от нормальной оси и тем самым улучшать закругленность или округлость элементов выводного отверстия. После того как выполняют последовательность формирования, например, в местоположении D на фиг.7А, давление высвобождают из поршня 151, и телескопические шатуны 180 опускают фасонные головки 122, например, вниз одним шагом. Затем давление поднимают вновь для формирования элементов выводного отверстия и так далее.
В качестве материала, из которого выполняют разветвляющую втулку 30, предпочтительно используют легированную сталь с аустенитной структурой, такую как марганцевая сталь, сплавы никеля,
такие как серии "Monel" и "Inconel". Такие материалы обеспечивают существенную пластическую деформацию при холодном формовании, обеспечивая тем самым упрочнение.
Альтернативный постформовочный инструмент показан на фиг.15А, 15В, 15В', 15С, 15D, 16 и 17А-17D. Этот инструмент 1500 поддерживается обычными компонентами нисходящей скважины на фиг.9, включающими кабельную головку 202, модуль 202 телеметрического измерения, подачи энергии и контроля, гидравлический насос 206 и ориентирующую и фиксирующую втулку 208. На фиг.16 показано, что инструмент 1500 включает передвигаемый рабочий орган 1510. Поршень 1520 рабочего органа 1510 перемещается из верхнего приподнятого положения, как показано на фиг.17А, к нижнему расширенному положению, как показано на фиг. 17С и 17D. Фиг.17В показывает поршень 1512 в промежуточном положении. Поршень 1512 перемещается к промежуточным положениям в зависимости от желаемых положений движения фасонных головок элементов выводного отверстия.
Фиг.16 и 17D иллюстрируют два варианта фасонной головки постформовочного инструмента 1500, где иллюстрируют два элемента выводного отверстия (например, см. элементы 1560 и 1562 выводного отверстия фиг.15А-15D). Три или более элементов выводного отверстия могут быть снабжены соответствующим количеством фасонных головок и рабочими органами. Шатуны 1514 соединяют поршень 1512 с цилиндрами 1516. Таким образом, цилиндры 1516 принуждают к движению элементы 1560, 1562 выводного отверстия вниз, когда поршень 1512 движется книзу.
Каждый цилиндр 1516 включает перемещаемый гидравлически поршень 1518, который принимает сжатую гидравлическую жидкость из гидравлического насоса 206 (фиг.9) через движущийся рабочий орган 1510 и шатуны 1514. Поршень 1518 находится в верхнем положении, как показано на фиг.17А и 17С, и в нижнем положении, как показано на фиг.17В и 17D.
Цилиндры 1516 шарнирно связаны через шатуны 1524 с фасонными прокладками 1520. Поршни 1518 присоединены через стержни 1526 с расширяющимися роликами 1522. Как показано на фиг.17А и 15В', фасонные прокладки 1520 входят в отверстие двух приподнятых элементов выводного отверстия, как показано на фиг. 15В. Расширяющиеся ролики 1522 и фасонные прокладки 1520 находятся в приподнятом положении внутри приподнятых элементов 1560, 1562 выводного отверстия.
Ход поршня 1512 вниз в небольшой степени приводит к небольшому перемещению цилиндров 1516 вниз. Затем, ход поршня 1518 вниз вызывает движение расширяющихся роликов вдоль наклонной внутренней поверхности фасонных прокладок 1520, заставляя прокладки выталкиваться наружу относительно внутренних стенок приподнятых элементов 1560, 1562 выводного отверстия до тех пор, пока элементы выводного отверстия не достигнут круглой формы на этом уровне. Одновременно элементы выводного отверстия заставляют выходить наружу от оси многочисленные втулки 1550 выводного отверстия. Затем движение поршней 1518 вверх возвращает тем самым расширяющиеся ролики 1522 к положениям, как показано на фиг. 15С. Движение поршня 1512 на другое небольшое расстояние вниз вызывает движение фасонных прокладок 1520 далее вниз в элементы 1560, 1562 выводного отверстия. Вновь ход поршней 1518 вниз приводит к дальнейшему расширению элементов 1560, 1562 выводного отверстия наружу и к закруглению выводных отверстий. Процесс продолжают до тех пор, пока положения фиг.15D и 17D не достигнут такого положения, которое иллюстрирует положение фасонных прокладок 1520 и приводных цилиндров 1516 на отдаленном конце элементов 1560, 1562 с многочисленными выводными отверстиями.
Фиг.11А-11Н и 12 раскрывают способ для создания разветвленных скважин из разветвляющей втулки 30 в скважине. Разветвляющая втулка 30 имеет три элемента 34, 36, 38 выводного отверстия (на примере фиг.3А, 3В, 3С и 7А-7Е), но может быть также использовано любое количество выводных отверстий, как проиллюстрировано на фиг. 6А-6Е. Показаны только выводные отверстия 38,36, представленные в виде осевого поперечного сечения, но конечно существует третье выводное отверстие 34 для трех примеров выводного отверстия, но оно является невидимым на фиг.11А-11Н или 12.
Фиг. 11А показывает, что разветвляющую втулку 30 сначала соединяют с нижним концом исходной обсадной трубы 604, которую проводят через промежуточную обсадную трубу 602, если она присутствует. Промежуточную обсадную трубу 602 пропускают в ствол скважины и обычно опускают через поверхностную обсадную трубу 600. Исходная обсадная труба 604 может быть подвешена из промежуточной обсадной трубы 602 или из устья скважины у поверхности земли или на добывающей платформе.
Выводные элементы 36, 38 (34 не показан) находятся в отведенном положении. В разветвляющей камере 32 разветвляющей втулки 30 (фиг.12) выполняют паз 160 и выемку 162 для взаимодействия с ориентирующим приспособлением 212 и захватывающим приспособлением 210 ориентирующей и захватывающей втулки 208 устройства 200 нисходящей скважины (фиг.9). Когда исходную обсадную трубу 604 устанавливают в нисходящей скважине, разветвляющая втулка 30 может быть ориентирована за счет вращения исходной обсадной трубы 604 или за счет вращения только разветвляющей втулки 30, в которую вводят шарнирное соединение (на чертеже не показано) в соединение разветвляющей втулки 30 с исходной обсадной трубой скважины 604. Процесс ориентации может быть управляемым и контролируемым с помощью гироскопического или инклинометрического методов наблюдений.
Фиг. 11В иллюстрирует стадию формования, описанную выше, фасонными головками 122, 126 и показывает формирование элементов 38, 36 выводного отверстия гидравлической жидкостью, которая подается телескопическими шатунами 180 от гидравлического насоса 206, и фиксированной движущейся головкой 213. Элементы 38, 36 выводного отверстия закругляют для достижения максимального диаметра разветвленных скважин и взаимодействия с помощью установки подвесок или пакеров вкладыша в стадиях, описанных ниже. Стадия формования фиг.11В также упрочняет выводные элементы 36, 38 за счет того, что они являются сформованными в холодном состоянии. Как описано выше, в качестве предпочтительного материала выводных элементов 36, 38 разветвляющей втулки используют легированную сталь с аустенитной структурой, такую как марганцевая сталь, которая обеспечивает постоянную пластическую деформацию и высокую прочность. Холодное формование (пластическая деформация) никелевой легированной стали, такой как "Inconel", увеличивает, таким образом, предел текучести основного материала в нижней части разветвляющей камеры 32 и элементов 36, 38 выводного отверстия. Элементы выводного отверстия формуют в окончательное, по существу, круглое поперечное сечение за счет пластической деформации.
Как описано выше, предпочтительным для большинства условий является передвижение и контроль скважинного устройства 200 нисходящей скважины с помощью провода 110, но при определенных условиях, например при сбалансированных условиях в стволе скважины (или в сильно отклоненной или горизонтальной скважине), спирально свернутые подъемные трубы, оборудованные проводом, могут заменить один провод. Как проиллюстрировано на фиг.11В и описано выше, формующее устройство 200 нисходящей скважины ориентируют, устанавливают и располагают в разветвляющей втулке 30. Захватывающее приспособление 210 защелкивают в выемку 162, как показано на фиг.11В (см. также фиг.12). Гидравлическое давление, созданное с помощью гидравлического насоса 206, подают к поршням в фасонных головках 122, 126, которые поддерживаются с помощью телескопических шарниров 180. После проведения последовательности формования, сбрасывают давление из поршней, и телескопические шарниры 180 опускают фасонные прокладки вниз одним этапом. Затем давление поднимают вновь, и так до тех пор, пока не закончат стадию формования закругленными выводными элементами. После расширения выводных элементов формующее устройство 200 удаляют из исходной обсадной трубы 604.
Фиг.11С и 11D иллюстрируют стадии цементирования для соединения исходной обсадной трубы 604 и разветвляющей втулки 30 в скважине. Вводят пробки или пакеры 800 в элементы 36, 38 выводного отверстия. Предпочтительный способ установки пакеров 800 - это использование шарнирного отклонителя (стингера) 802 с множественной головкой, передвигаемого либо с помощью цементирующей колонны труб 804, либо с помощью спирально свернутых подъемных труб (на чертеже не показаны). Шарнирный отклонитель с множественной головкой включает многочисленные головки, каждая из которых оборудована башмаком с цементирующей жидкостью. Шарнирный отклонитель 802 захватывают и ориентируют в разветвляющей камере 32 разветвляющей втулки 30 способом, аналогичным тому, который описан выше в отношении фиг.11В. Как проиллюстрировано на фиг.11D, цемент 900 нагнетают через цементирующую колонну труб 804 в пакеры 800, и после нагнетания пакеры 800 пропускают через обычные контрольные клапаны (на чертеже не показаны) в затрубное пространство исходной обсадной трубы 604, включая нижнюю разветвляющую секцию 1000. Затем цементирующую колонну труб 804 вытаскивают из скважины после разъединения и оставляют пакеры 800 на месте, как показано на фиг.11Е.
Как показано на фиг.11F, индивидуальные разветвленные скважины (например 802) выборочно бурят, используя любую пригодную буровую технику. После выбуривания разветвленной скважины вставляют вкладыш 805, соединяют и изолируют, например, в элементе 36 выводного отверстия обычным подвесным хомутом для обсадной трубы 806 в выводном отверстии разветвляющей втулки 30 (фиг.11G и 11Н). Вкладыш может быть зацементирован, как показано на фиг.11G, или может быть восстанавливаемым в зависимости от параметров добычи или нагнетания, и может быть пробурена вторая ответвленная скважина 808, как проиллюстрировано на фиг.11Н.
Фиг. 12 иллюстрирует завершение разветвленных скважин из разветвляющей втулки в узле исходной скважины, имеющей исходную обсадную трубу 604, опущенную через промежуточную обсадную трубу 602 и поверхностную обсадную трубу 600 из устья 610 скважины. Как упоминалось выше, исходная обсадная труба 604 может быть подвешена скорее из промежуточной обсадной трубы 602, чем из устья 610 скважины, как показано. Предпочтительный способ завершения скважины связан с соединением разветвленных скважин 802, 808 с трубопроводом 612 с разветвлениями нисходящей скважины, установленными в разветвляющей камере 32 выше соединения разветвленных скважин 802, 808. Трубопровод 612 ориентируют и размещают в разветвляющей камере 32 способом, аналогичным способу размещения формирующего инструмента нисходящей скважины, как показано на фиг. 8А, 8В и 11В. Трубопровод 612 позволяет контролировать добычу каждой соответствующей разветвленной скважины и обеспечивает избирательное повторное вхождение в разветвленные скважины 802, 808 с испытательным или обслуживающим оборудованием, которое может быть опущено через добывающие подъемные трубы 820 с поверхности.
В случае ремонтных работ в исходной обсадной трубе 604, трубопровод 612 с разветвлениями может изолировать исходную скважину от разветвляющих скважин 802, 808 с помощью затыкания пробкой выходного отверстия трубопровода 612. Эту операцию проводят путем проведения пакера через добывающие подъемные трубы 820 и установления его в выходном отверстии трубопровода 612 до разъединения и удаления добывающих подъемных труб 820. Клапаны, контролируемые с поверхности, и испытательное оборудование могут быть также помещены в оборудование нисходящей скважины. Трубопровод 612 может быть также соединен с многочисленными заканчивающими подъемными трубами, так что каждая разветвленная скважина 802, 808 может быть независимо присоединена к поверхности устья скважины.
Использование разветвляющей втулки для формирования разветвленной скважины, как описано выше, для конфигурации тройной разветвленной скважины позволяет использование предельно малой исходной обсадной трубы по сравнению с требуемым ранее в этой области устройством, показанным на фиг.1А и 1В. Связи между диаметром Ds разветвляющей втулки, диаметром Do максимально расширенного выводного отверстия, и максимальным диаметром обычного осевого разветвления Dc для случая двух выводных отверстий показаны на фиг.13А, а для случая трех выводных отверстий - на фиг.13В. Такого типа анализ применяют для других устройств с множественными выводными отверстиями. По сравнению с эквивалентным осевым разветвлением, которое может быть проведено установкой вкладышей в конец исходной обсадной трубы, способы создания разветвляющих скважин и устройств настоящего изобретения позволяют проводить увеличение в площади поперечного сечения разветвления в области от 20 до 80 процентов.
Фиг. 14А-14D иллюстрируют различное использование конфигураций двухузловой разветвленной скважины, согласно изобретению. Фиг.14А и 14В иллюстрируют разветвляющую втулку в узле согласно изобретению. Фиг.14С иллюстрирует, как разветвленная скважина может быть использована для дренирования единичного напластования или резервуара 1100, в то время как фиг.14D иллюстрирует использование единичного узла, с помощью которого многочисленные разветвленные скважины направляют к различным зонам 1120, 1140, 1160. Любая разветвленная скважина может быть обработана как единичная скважина для любого вмешательства, заглушения или ликвидации, отдельно от других скважин.
Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к разработкам, предназначенным для создания сети разветвленных кустовых скважин из исходной скважины при добыче углеводородного сырья. Изобретение включает описание нескольких вариантов способа создания разветвленных скважин из исходной скважины, описание нескольких вариантов разветвляющей втулки, посредством которой осуществляют бурение разветвленной сети скважин, в изобретении раскрывается способ установки разветвляющей втулки в ствол исходной скважины, раскрывается устройство, посредством которого производят установку этой втулки путем расширения и формирования элементов выводных отверстий разветвляющей втулки, а также раскрывается способ крепления скважины обсадными трубами с использованием в составе колонны обсадных труб разветвляющей втулки и устройство для осуществления способа. Изобретение обеспечивает повышение эффективности бурения разветвленной сети скважин при одновременном снижении затрат при освоении месторождений углеводородного сырья. 13 с. и 46 з.п. ф-лы, 17 ил.
Приоритет по пунктам:
11.03.1996 по пп. 1-6, 8-10, 13-21, 25-27, 29-31, 33-35, 37-59;
27.08.1996 по пп. 7, 11, 12, 22-24, 28, 32, 36.
| US 5388648 А, 14.02.1995 | |||
| Многоствольное направление для бурения скважин | 1978 |
|
SU767337A1 |
| Способ строительства многоствольной скважины | 1989 |
|
SU1798466A1 |
| КОНСТРУКЦИЯ ПОДЗЕМНОЙ МНОГОЗАБОЙНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ, СПОСОБ ЕЕ СООРУЖЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЮДИНА | 1992 |
|
RU2054530C1 |
| US 4396075 А, 02.08.1983 | |||
| US 5435400 А, 25.07.1995 | |||
| US 5462120 А, 31.10.1995 | |||
| Экономайзер | 0 |
|
SU94A1 |
