Настоящее изобретение в общем относится к сооружению скважин, предназначенных для добычи нефти, и, в частности, к сооружению и заканчиванию многочисленных боковых ответвлений от основного ствола скважины для обеспечения возможности добычи нефти из нескольких подземных зон. Более конкретно настоящее изобретение касается способов и устройства для соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины для достижения предсказуемой и стабильной механической связности боковых соединений стволов скважины, являющихся ответвлениями, с основным стволом скважины с целью устранения проблем нестабильности пласта в области соединения с ответвлением, которые могут вызвать частичное или полное засорение бокового или основного ствола на уровне бокового сочленения.
В области сооружения и производственной эксплуатации скважины с многочисленными боковыми ответвлениями одной из наиболее ценных характеристик соединения является связность боковых ответвлений с основным стволом. Частичная или полная потеря связности основного ствола с боковым ответвлением может вызвать снижение добычи текучей среды. Серьезные проблемы со связностью могут также в результате привести к возникновению частичного или полного засорения основного или бокового ствола на уровне бокового соединения. Последствиями возникновения таких проблем являются причинение существенного ущерба оператору скважины в форме упущенных возможностей, увеличенных эксплуатационных расходов или потери продукции. Основополагающие причины неспособности достижения или поддержания связности в области бокового соединения могут быть разделены на две основные группы: проблемы механической целостности и извлечение твердых веществ из пластов, окружающих сочленение. Проблемы механической целостности обычно представляют собой комбинацию конструктивных факторов, ограничивающих прочность соединяющего оборудования, и механических сил, действующих на соединяющее оборудование со стороны окружающих пластов. Извлечение твердых веществ из окружающих пластов происходит, если в результате применения технологии соединения, использующей методы механического прикрепления хвостовика, не достигнуто соединение с достаточной плотностью. Это может происходить в случае, когда хвостовик соединяется с основным стволом скважины при помощи цемента или с применением любого аналогичного способа стыкования, который не может противостоять силам растяжения или сдвига, которые могут возникать под действием давления или оседания пласта, либо любого другого перемещения пласта на уровне бокового сочленения.
Согласно известному уровню техники в данной области одной из форм является использование механического соединения, вмонтированного в секцию обсадной колонны, которая имеет одно или несколько предварительно изготовленных окон. Хотя такое решение предоставляет возможность соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины, оно требует, чтобы в обсадной колонне на определенной глубине по одной линии с ней была установлена специальная оболочка и, что более важно, чтобы она имела правильную ориентацию относительно направления силы земного тяготения для того, чтобы разместить предварительно изготовленное окно в направлении отходящего бокового ответвления. Этот способ требует очень тщательного планирования скважины и точного контроля за выполнением операций спуска основной обсадной колонны. Другим недостатком этого способа является то, что связующий шаблон и средства крепления спускаются с основной обсадной колонной и, следовательно, должны оставаться защищенными от любого механического воздействия во время бурения в основной секции или бурения бокового ответвления. Подобные способ и устройство в основном требуют другого дополнительного оборудования для заканчивания скважины с обеспечением возможности повторного входа в боковое ответвление. Такое устройство может представлять собой или быть аналогичным оборудованию, предназначенному для создания повторного входа с использованием сквозной прокладки труб при помощи второго шаблона. В результате полностью завершенное с применением подобного способа соединение в общем будет характеризоваться ограниченным диаметром, предоставляемым для доступа в расположенную ниже секцию родительской скважины.
Другая реализуемая в промышленном масштабе форма обеспечения связности с боковым ответвлением не требует предварительного ориентирования основной обсадной колонны, так как она осуществляется на практике путем фрезерования боковых окон в установленной в скважине обсадной колонне. Хвостовик бокового ответвления закрепляется в основном стволе скважины и цементируется в месте установки. Затем в хвостовике бокового ответвления фрезеруется окно для повторной установки сообщения между нижней секцией основного ствола и боковой, а также верхней секциями основного ствола. Однако механическая целостность бокового соединения обеспечивается большей частью за счет цемента или аналогичного заполняющего материала, размещенного в пространстве, окружающем соединение. Как рассмотрено выше, цемент не имеет достаточной структурной целостности, особенно тогда, когда сланец в пласте время от времени сдвигается по мере того, как пласт меняет свою плотность из-за извлечения из него текучей среды или из-за извлечения текучей среды из расположенного ниже или отличающегося от него пласта, в результате чего цемент растрескивается и ухудшает связность соединения с ответвлением.
Еще одна форма обеспечения связности с боковым ответвлением реализуется путем подачи хвостовика в боковое ответвление после фрезерования окна в основной обсадной колонне и после бурения бокового ответвления. Хвостовик цементируется в месте установки при удержании его в основной скважине с помощью кронштейна-подвески для хвостовика. После нанесения цемента его излишек удаляется, а верх хвостовика очищается при помощи соответствующего фрезерного и ловильного инструмента. Отклоняющий инструмент, оставленный в основной скважине, затем извлекается и после этого в обычном случае в основной скважине должно остаться отверстие исходного размера. Затем в соединение устанавливается оборудование заканчивания, при этом подразумевается, что ниже соединения оставляется индексирующий пакер. Основные недостатки такого способа сходны с описанными выше, так как механическая целостность соединения обеспечивается в том числе и за счет цемента или аналогичного заполняющего материала, который был нанесен при установке хвостовика бокового ответвления.
Другая форма обеспечения связности с боковым ответвлением реализуется в виде предварительно изготовленной насадки, механически монтируемой в специальной оболочке, которая соединяется в линию с основной обсадной колонной. Специальная оболочка несет профиль избирательного позиционирования и профиль ориентирования. Насадка подается вместе с основной обсадной колонной в собранном состоянии и развертывается в основном стволе под действием инструмента вытягивания, который растягивает насадку по окружности шарнира, размещенного на ней сверху. После того как насадка полностью растянута, насадка и оболочка взаимно блокируются и уплотняются. Хвостовик может быть установлен и закреплен в отверстии боковой насадки при помощи устройства, представляющего собой кронштейн-подвеску/пакер для хвостовика. Такой способ требует выполнения очень сложного процесса развертывания и, что более важно, требует, чтобы при спуске основной обсадной колонны специальная оболочка была размещена и ориентирована в позиции, точно соответствующей предварительно определенной, а также требует, чтобы насадка была растянута до цементирования. Кроме того, тот факт, что боковая насадка в соединении устанавливается предварительно, ограничивает размер прохода при бурении бокового ответвления с использованием обычных способов.
В публикации WO 94/03697 (1994 г.) раскрыт способ обеспечения связи ствола бокового ответвления, имеющего хвостовик, с обсаженным основным стволом скважины, находящимся в подземном пласте и имеющим окно для ствола бокового ответвления, согласно которому позиционируют шаблон для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины в положение совмещения с окном и стволом бокового ответвления, причем шаблон имеет средство направления соединителя, содержащее первое средство взаимной блокировки, перемещают соединитель для бокового ответвления, содержащий второе средство взаимной блокировки, в продольном направлении внутри шаблона для бокового ответвления в направленное положение относительно средства направления соединителя шаблона и осуществляют взаимную блокировку с первым средством взаимной блокировки, направляют посредством взаимной блокировки первого и второго средства взаимной блокировки часть соединителя для бокового ответвления из основного ствола скважины через окно в ствол бокового ответвления, прекращают продольное перемещение соединителя для бокового ответвления в положении соединения, которое обеспечивает связь с боковым ответвлением и создает путь потока продукции из ствола бокового ответвления.
В указанной публикации раскрыт также способ обеспечения связи имеющих хвостовики стволов боковых ответвлений с обсаженным основным стволом скважины в подземном пласте, имеющим окно для каждого бокового ответвления, согласно которому позиционируют извлекаемый шаблон для каждого бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины в положение совмещения с окном и стволом бокового ответвления, причем шаблон имеет первое средство взаимной блокировки, перемещают извлекаемый соединитель для бокового ответвления, имеющий второе средство взаимной блокировки, в продольном направлении относительно шаблона и направляют второе средство взаимной блокировки в положение взаимной блокировки с первым средством взаимной блокировки, чтобы привести соединитель и шаблон в состояние взаимного соединения и образовать извлекаемый узел, обеспечивающий связь, необходимую для перемещения текучей среды из бокового ответвления, при перемещении извлекаемого соединителя для бокового ответвления отклоняют часть соединителя от основного ствола скважины через окно в ствол бокового ответвления в положение соединения, обеспечивающее необходимую для перемещения текучей среды связь с хвостовиком бокового ответвления.
Из указанной публикации известно также устройство для обеспечения связи стволов боковых ответвлений, имеющих установленные хвостовики, с обсаженным основным стволом скважины в подземном пласте, имеющим, по меньшей мере, одно окно, из которого проходит ствол бокового ответвления, при этом устройство содержит шаблон для бокового ответвления, приспособленный для позиционирования и ориентирования внутри обсадной колонны основного ствола скважины с целью совмещения с окном и стволом бокового ответвления, причем шаблон имеет направляющее средство и первое средство взаимной блокировки, и соединитель для бокового ответвления, приспособленный для вхождения во взаимодействие с направляющим средством и перемещения в продольном направлении относительно шаблона в положение соединения, в котором часть соединителя для бокового ответвления размещается внутри ствола бокового ответвления, причем соединитель включает второе средство взаимной блокировки для сопряжения с первым средством взаимной блокировки для образования узла, обеспечивающего связь с боковым ответвлением, кабельные средства, обеспечивающие электрическое соединение с компонентами основного ствола скважины и ствола бокового ответвления для передачи сигналов эксплуатационному и управляющему оборудованию и снабжения электрической энергией эксплуатационного и управляющего оборудования, расположенного в основном стволе скважины и боковом стволе ответвления, для создания, таким образом, электрически управляемой сети контроля за потоком продукции из основного ствола скважины и ствола бокового ответвления.
В патенте США 5394951 (1995 г.) раскрыты устройство для подачи электрического сигнала из основного ствола скважины в оборудование, находящееся в боковом ответвлении, содержащее соединительный механизм, соединяющий оборудование, находящееся в основном стволе, с оборудованием, находящимся в боковом ответвлении, система заканчивания, предназначенная для использования в скважине, имеющей основной ствол и боковое ответвление, содержащая оборудование в основном стволе и в боковом ответвлении, и способ связи в скважине между оборудованием основного ствола и оборудованием бокового ответвления посредством передаваемых по электрическому кабелю электрических сигналов.
Целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины с предсказуемой механической стабильностью, устраняющего или значительно уменьшающего возможность потери связности на уровне бокового соединения с основным стволом скважины.
Целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для эффективного соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины, обеспечивающего возможность избирательного повторного входа в боковое ответвление контролируемым образом, используя профиль блокировки, который является компонентом соединителя/шаблона для хвостовика.
Целью настоящего изобретения является также создание новых способа и устройства для соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины, в которых предоставляется предварительно изготовленное соединение, состоящее из двух парных деталей, шаблона и соединителя, которые могут быть собраны и протестированы на поверхности, разобраны и затем повторно собраны внизу, используя обычные инструменты спуска.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины, в которых определенные направляющие средства являются также средствами взаимной блокировки, предотвращающими радиальное перемещение соединителя по направлению к шаблону соединения или от него под влиянием давления пласта или давления текучей среды.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для соединения бокового ответвления с основным стволом скважины, в которых направляющие средства обеспечивают возможность полного сцепления и окончательного размещения соединителя в шаблоне под действием сил сгибания для того, чтобы за счет упругости или пластичности придать на месте форму соединителю и, таким образом, завершить создание соединения с боковым ответвлением.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для соединения бокового ответвления с основным стволом скважины, в которых направляющие средства, которыми снабжены два соединяющих компонента, шаблон и соединитель, обеспечивают возможность точного размещения и ориентирования соединителя относительно шаблона, в результате чего может быть создано электрическое соединение, предназначенное для передачи сигналов и/или энергии в основной ствол или из основного ствола в боковое ответвление.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для соединения бокового ответвления с основным стволом скважины, при которых предварительно изготовленное сочленение, состоящее из шаблона и соединителя, может быть извлечено из скважины с использованием обычных инструментов извлечения, а затем повторно установлено внизу.
Одной из целей настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины, обеспечивающего проведение спуска и установки обсадной колонны для основного ствола скважины без необходимости контроля ориентации обсадной колонны и, кроме того, позволяющего впоследствии под контролируемым углом наклона и вдоль предварительно определенного азимута бурить одно или несколько боковых ответвлений от основного ствола скважины посредством использования индексирующих муфт или других индексирующих устройств, которые имеются в обсадной колонне основного ствола скважины.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины, которое предотвращает попадание в соединение мелких твердых частиц из окружающего пласта.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства для соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины, при которых устройство контроля ствола ответвления - шаблон и соединитель для соединения сконструированы для подачи на требуемую глубину в скважине при помощи инструментов спуска и установки, которые могут подаваться в скважину состыкованным трубопроводом или собранной в бухту лифтовой трубой.
Следующей целью настоящего изобретения является создание новых способа и устройства, предназначенных для использования в существующих скважинах для соединения хвостовика бокового ответвления с основным стволом скважины даже в обстоятельствах, когда обсадная колонна существующей скважины не снабжена индексирующей муфтой или другим индексирующим устройством.
Еще одной целью настоящего изобретения также является создание новых способа и устройства для соединения ствола бокового ответвления с основным стволом скважины с одновременным обеспечением электрической и/или гидравлической связи между системами основной и боковой скважин, чтобы посредством этого обеспечить возможность контролируемой добычи текучей среды из множества подземных зон добычи.
Указанные цели достигаются тем, что в способе обеспечения связи ствола бокового ответвления, имеющего хвостовик, с обсаженным основным стволом скважины, находящимся в подземном пласте и имеющим окно для ствола бокового ответвления, согласно которому позиционируют шаблон для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины в положение совмещения с окном и стволом бокового ответвления, причем шаблон имеет средство направления соединителя, содержащее первое средство взаимной блокировки, перемещают соединитель для бокового ответвления, содержащий второе средство взаимной блокировки, в продольном направлении внутри шаблона для бокового ответвления в направленное положение относительно средства направления соединителя шаблона и осуществляют взаимную блокировку с первым средством взаимной блокировки, направляют посредством взаимной блокировки первого и второго средства взаимной блокировки часть соединителя для бокового ответвления из основного ствола скважины через окно в ствол бокового ответвления, прекращают продольное перемещение соединителя для бокового ответвления в положении соединения, которое обеспечивает связь с боковым ответвлением и создает путь потока продукции из ствола бокового ответвления, согласно изобретению первое средство взаимной блокировки шаблона и второе средство взаимной блокировки соединителя располагают, по существу, соответственно продольно вдоль тела шаблона для бокового ответвления и продольно вдоль тела соединителя для бокового ответвления.
Способ может дополнительно содержать поддержание направленного положения соединителя для бокового ответвления относительно шаблона для бокового ответвления во время перемещения соединителя в продольном направлении относительно шаблона.
Способ может дополнительно содержать в положении соединения соединителя для бокового ответвления с шаблоном для бокового ответвления изолирование пути потока продукции от пласта для, по существу, предотвращения поступления твердых веществ на путь потока продукции.
Упомянутое изолирование может содержать создание гидравлического уплотнения между шаблоном для бокового ответвления и соединителем для бокового ответвления для предотвращения переноса текучей среды из пласта на путь потока продукции.
Первое средство взаимной блокировки может быть наклонено относительно продольной оси шаблона для бокового ответвления для обеспечения наклонной аппарели для направления части соединителя для бокового ответвления через окно в боковое ответвление.
Способ может дополнительно содержать перемещение второго средства взаимной блокировки в положение взаимной блокировки с первым средством взаимной блокировки во время перемещения соединителя для бокового ответвления относительно шаблона для бокового ответвления.
Способ может дополнительно содержать после позиционирования шаблона для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины и позиционирования соединителя для бокового ответвления для обеспечения связности с шаблоном установку и ориентирование отклоняющего элемента внутри шаблона для бокового ответвления и отклонение любого устройства, перемещаемого вперед относительно соединителя для бокового ответвления через окно в ствол бокового ответвления.
Способ может дополнительно содержать позиционирование и ориентирование шаблона для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины в положение совмещения с окном и стволом бокового ответвления.
Способ может дополнительно содержать ориентирование шаблона для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины при помощи средства позиционирования и ориентирования, создающего сигналы позиционирования и ориентирования.
Способ может дополнительно содержать ориентирование шаблона для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины при помощи механического средства позиционирования и ориентирования, размещенного внутри основной обсадной колонны скважины.
Можно использовать средство позиционирования и ориентирования, представляющее собой индексирующее устройство, размещенное внутри основной обсадной колонны скважины, и перед перемещением соединителя для бокового ответвления через основную обсадную колонну скважины позиционируют и ориентируют шаблон для бокового ответвления в позиционированном и ориентированном положении относительно индексирующего устройства с целью ориентирования шаблона в положение совмещения с окном и стволом бокового ответвления.
Можно использовать индексирующее устройство, представляющее собой компонент основной обсадной колонны скважины и включающее позиционирующий профиль и индексирующую прорезь, осуществляют установку шаблона для бокового ответвления, перед которой регулируют шаблон для вхождения в положение позиционирующего и ориентирующего сцепления с позиционирующим профилем и индексирующей прорезью, для осуществления его предварительно определенного позиционирования и ориентирования в положении совмещения с окном и стволом бокового ответвления и устанавливают шаблон бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины в положение позиционирующего и ориентирующего сцепления с позиционирующим профилем и индексирующей прорезью индексирующего устройства.
Можно использовать средство позиционирования и ориентирования, включающее позиционирующий профиль и ориентирующую прорезь, и размещают шаблон для бокового ответвления в позиционированном и ориентированном положении относительно индексирующего устройства для приведения шаблона в совмещение с окном основной обсадной колонны скважины и стволом бокового ответвления.
Можно использовать средство позиционирования и ориентирования, включающее позиционирующий профиль и ориентирующую прорезь, устанавливают шаблон для бокового ответвления внутри индексирующего устройства в позиционированное и ориентированное положение относительно окна основной обсадной колонны скважины и ствола бокового ответвления при помощи позиционирующего профиля и ориентирующей прорези, предварительно регулируют и тестируют шаблон для бокового ответвления и соединителя для бокового ответвления, собранных в обеспечивающий связь узел перед установкой шаблона для бокового ответвления внутри индексирующего устройства с целью предварительно определенного позиционирования и ориентирования шаблона для совмещения с окном основной обсадной колонны скважины и стволом бокового ответвления, осуществляют установку шаблона для бокового ответвления внутри основного ствола скважины, после которой проверяют предварительно определенное размещение шаблона относительно позиционирующего профиля и ориентирующей прорези.
Первое средство взаимной блокировки можно располагать вдоль боковой поверхности тела шаблона для бокового ответвления, и второе средство взаимной блокировки можно располагать вдоль боковой поверхности тела соединителя для бокового ответвления.
Можно использовать шаблон для бокового ответвления, включающий аппарельное средство, и во время перемещения соединителя для бокового ответвления, который при этом находится в сцеплении со средствами направления соединителя, в продольном направлении принудительно формируют достаточно целостный узел соединителя с шаблоном для бокового ответвления с целью обеспечения связности бокового сочленения и образования обеспечивающего связь узла, имеющего достаточную конструктивную целостность, чтобы противостоять внешним силам, возникающим из-за сдвига подземного пласта.
При перемещении соединителя для бокового ответвления, находящегося в сцеплении с направляющим средством, в продольном направлении можно принудительно формировать с использованием средства приложения силы плотный узел соединителя с шаблоном для бокового ответвления с целью обеспечения связности бокового сочленения и образования обеспечивающего связность узла, имеющего достаточную конструктивную целостность, чтобы противостоять внешним силам сдвига упомянутого подземного пласта.
Способ может дополнительно содержать установку шаблона для бокового ответвления и соединителя для бокового ответвления с образованием узла, обеспечивающего связность сочленения с боковым ответвлением и характеризующегося непрерывностью потока, и после указанной установки осуществляют ввод в пространство между узлом и окружающим подземным пластом жидкого состава, способного затвердевать и создавать герметизирующую и упрочняющую оболочку узла.
Направление посредством взаимной блокировки первого и второго средств взаимной блокировки может содержать направление посредством взаимного зацепления элементов “гребень - канавка”.
Указанные цели достигаются и тем, что в способе обеспечения связи имеющих хвостовики стволов боковых ответвлений с обсаженным основным стволом скважины в подземном пласте, имеющим окно для каждого бокового ответвления, согласно которому позиционируют извлекаемый шаблон для каждого бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины в положение совмещения с окном и стволом бокового ответвления, причем шаблон имеет первое средство взаимной блокировки, перемещают извлекаемый соединитель для бокового ответвления, имеющий второе средство взаимной блокировки, в продольном направлении относительно шаблона, и направляют второе средство взаимной блокировки в положение взаимной блокировки с первым средством взаимной блокировки, чтобы привести соединитель и шаблон в состояние взаимного соединения и образовать извлекаемый узел, обеспечивающий связь, необходимую для перемещения текучей среды из бокового ответвления, при перемещении извлекаемого соединителя для бокового ответвления отклоняют часть соединителя от основного ствола скважины через окно в ствол бокового ответвления в положение соединения, обеспечивающее необходимую для перемещения текучей среды связь с хвостовиком бокового ответвления, согласно изобретению первое средство взаимной блокировки шаблона и второе средство взаимной блокировки соединителя располагают, по существу, соответственно продольно вдоль тела шаблона для бокового ответвления и продольно вдоль тела соединителя для бокового ответвления.
Можно использовать шаблон для бокового ответвления, включающий наклонное направляющее средство, содержащее первое средство взаимной блокировки, и соединитель для бокового ответвления, имеющий передний конец, и при перемещении соединителя для бокового ответвления направляют передний конец соединителя при помощи направляющего средства таким образом, чтобы отвести передний конец вбок через окно в ствол бокового ответвления и привести в состояние связи с хвостовиком бокового ответвления.
Можно использовать шаблон для бокового ответвления, включающий наклонное аппарельное средство, содержащее первое средство взаимной блокировки, и соединитель для бокового ответвления, имеющий передний конец и включающий средство сцепления с наклонной аппарелью, образующей второе средство взаимной блокировки и приспособленное для входа в положение взаимной блокировки с шаблоном во время перемещения соединителя вперед внутри этого шаблона, после создания взаимоблокирующего сцепления средства сцепления с наклонной аппарелью с наклонным аппарельным средством перемещают средство сцепления с наклонной аппарелью вдоль наклонного аппарельного средства в положение соединения для создания положения взаимной блокировки соединителя с шаблоном с целью образования канала, создающего путь потока продукции, по существу, исключающего попадание твердых веществ и имеющего достаточную конструктивную целостность, чтобы противостоять силам сдвига подземного пласта, и во время перемещения вперед соединителя в шаблоне направляют передний конец соединителя вбок от основного ствола скважины через окно в ствол бокового ответвления.
Можно использовать шаблон для бокового ответвления, включающий наклонное аппарельное средство, имеющее первое средство взаимной блокировки, выполненное в виде элементов сцепления "гребень - канавка", и соединитель для бокового ответвления, имеющий передний конец и включающий второе средство взаимной блокировки, выполненное в виде парного средства сцепления с элементами сцепления "гребень - канавка" аппарели, при перемещении вперед соединителя внутри шаблона перемещают парное средство сцепления соединителя относительно элементов сцепления "гребень - канавка" аппарели шаблона из деблокируемого положения в положение взаимной блокировки и во время перемещения парного средства сцепления соединителя с элементами сцепления "гребень - канавка" аппарели направляют передний конец соединителя из основного ствола скважины через окно в ствол бокового ответвления и в состояние связности с хвостовиком бокового ответвления.
Способ может дополнительно содержать после позиционирования шаблона для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины и установки по отношению к нему соединителя для бокового ответвления в положение, обеспечивающее связь с ответвлением, установку и ориентирование отклоняющего элемента внутри шаблона и отклонение любого устройства, перемещаемого вперед внутри соединителя и шаблона через окно в ствол бокового ответвления.
Способ может дополнительно содержать позиционирование и ориентирование шаблона для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины при помощи средства позиционирования и ориентирования, создающего сигналы позиционирования и ориентирования.
Способ может дополнительно содержать позиционирование и ориентирование шаблона для бокового ответвления внутри основной обсадной колонны скважины при помощи механического средства позиционирования и ориентирования, размещенного внутри основной обсадной колонны скважины.
Средство позиционирования и ориентирования можно размещать внутри основной обсадной колонны скважины, и перед перемещением соединителя для бокового ответвления через основную обсадную колонну скважины позиционируют и ориентируют шаблон для бокового ответвления в позиционированном и ориентированном положении относительно средства позиционирования и ориентирования для совмещения шаблона для бокового ответвления с окном обсадной колонны и стволом бокового ответвления.
Указанные цели достигаются и тем, что в устройстве для обеспечения связи стволов боковых ответвлений, имеющих установленные хвостовики, с обсаженным основным стволом скважины в подземном пласте, имеющим, по меньшей мере, одно окно, из которого проходит ствол бокового ответвления, содержащем шаблон для бокового ответвления, приспособленный для позиционирования и ориентирования внутри обсадной колонны основного ствола скважины с целью совмещения с окном и стволом бокового ответвления, причем шаблон имеет направляющее средство и первое средство взаимной блокировки, и соединитель для бокового ответвления, приспособленный для вхождения во взаимодействие с направляющим средством и перемещения в продольном направлении относительно шаблона в положение соединения, в котором часть соединителя для бокового ответвления размещается внутри ствола бокового ответвления, причем соединитель включает второе средство взаимной блокировки для сопряжения с первым средством взаимной блокировки для образования узла, обеспечивающего связь с боковым ответвлением, создающего путь потока продукции, согласно изобретению первое средство взаимной блокировки шаблона и второе средство взаимной блокировки соединителя выполнены и расположены, по существу, соответственно продольно вдоль тела шаблона для бокового ответвления и продольно вдоль тела соединителя для бокового ответвления.
Устройство может дополнительно содержать средство, заставляющее шаблон для бокового ответвления и соединитель для бокового ответвления образовать плотный узел в ответ на продольное управляемое перемещение соединителя относительно шаблона, для, по существу, исключения поступления твердых веществ из окружающего подземного пласта на путь потока продукции.
Устройство может дополнительно содержать средство, уплотняющее шаблон для бокового ответвления и соединитель для бокового ответвления в узле и предотвращающее поступление твердых веществ из окружающего подземного пласта на путь потока продукции.
Устройство может дополнительно содержать, по меньшей мере, одно гидравлическое уплотнение, расположенное между шаблоном для бокового ответвления и соединителем для бокового ответвления в области положения соединения для предотвращения поступления текучей среды и твердых веществ из окружающего подземного пласта на путь потока продукции.
Направляющее средство шаблона для бокового ответвления может содержать направляющее аппарельное средство, и соединитель для бокового ответвления содержит средство сцепления с направляющей аппарелью, приспособленное для управляемого вхождения в сцепление с направляющим аппарельным средством, причем средство сцепления с направляющей аппарелью взаимодействует с направляющим аппарельным средством во время продольного перемещения соединителя внутри шаблона для направления части соединителя через окно обсадной колонны скважины в ствол бокового ответвления для обеспечения связности с хвостовиком ствола бокового ответвления.
Устройство может дополнительно содержать множество первых средств взаимной блокировки, размещенных по длине шаблона для бокового ответвления, и множество вторых средств взаимной блокировки, проходящих, по существу, продольно вдоль тела соединителя для бокового ответвления и образующих обеспечивающий взаимную блокировку узел с множеством первых элементов взаимной блокировки во время продольного перемещения соединителя для бокового ответвления в положение соединения относительно шаблона для бокового ответвления.
Шаблон для бокового ответвления может иметь продольную ось, которая, по существу, параллельна продольной оси основной обсадной колонны скважины, первое средство взаимной блокировки содержит первые удлиненные элементы сцепления "гребень - канавка", расположенные под наклоном относительно продольной оси шаблона для бокового ответвления, и второй элемент взаимной блокировки содержит вторые удлиненные элементы сцепления "гребень - канавка", приспособленные для вхождения во взаимоблокирующее сцепление с первыми удлиненными элементами сцепления "гребень - канавка" и при их нахождении в данном взаимоблокирующем сцеплении они обеспечивают относительную подвижность части соединителя для бокового ответвления и направляют ее вбок через окно в ствол бокового ответвления в положение соединения.
Устройство может дополнительно содержать состав, размещенный между узлом, обеспечивающим связь с боковым ответвлением, и окружающим подземным пластом для повышения способности узла предотвращать попадание твердых веществ.
Устройство может дополнительно содержать отклоняющее средство, размещенное внутри шаблона для бокового ответвления после узла соединителя для бокового ответвления с шаблоном и избирательно ориентируемое для направления скважинного устройства из основного ствола скважины через окно обсадной колонны скважины в ствол бокового ответвления.
Отклоняющее средство может содержать средство позиционирования отклонителя и средства ориентирования отклонителя, размещенные внутри шаблона для бокового ответвления, и отклоняющий элемент, имеющий избирательные фиксаторы, предназначенные для вхождения в сцепление с средством позиционирования отклонителя и средством ориентирования отклонителя для установки отклоняющего элемента с возможностью демонтажа внутри шаблона для бокового ответвления, причем отклоняющий элемент имеет наклонную поверхность отклонителя, приспособленную входить в сцепление с соединителем для бокового ответвления для отклонения любого устройства, спускаемого через соединитель и через окно обсадной колонны в ствол бокового ответвления.
Соединитель для бокового ответвления может иметь предварительно образованную изогнутую конфигурацию перед спуском в основной ствол скважины и установкой в обеспечивающий связь узел с шаблоном для бокового ответвления.
Основная обсадная колонна может включать средство индексации, предназначенное для позиционирования и ориентирования шаблона для бокового ответвления внутри колонны, шаблон для бокового ответвления включает первую секцию, которая служит в качестве опоры соединителя для бокового ответвления, вторую секцию, которая имеет средство позиционирования и ориентирования, предназначенное для осуществления позиционирующего и ориентирующего сцепления с средством индексации, и средство регулирования, обеспечивающее регулирование шаблона для установки дистанции и ориентации первой секции относительно средства индексации.
Устройство может дополнительно содержать внутри шаблона для бокового ответвления средство для приложения сгибающей вбок силы к соединителю для бокового ответвления, предназначенное для обеспечения сгибания соединителя с целью направления его переднего конца через окно в ствол бокового ответвления.
Шаблон для бокового ответвления и соединитель для бокового ответвления могут включать кабельные средства, обеспечивающие электрическое соединение с компонентами основного ствола скважины и ствола бокового ответвления для передачи сигналов эксплуатационному и управляющему оборудованию и снабжения электрической энергией эксплуатационного и управляющего оборудования, расположенного в основном стволе скважины и боковом стволе ответвления, для создания, таким образом, электрически управляемой сети контроля за потоком продукции из основного ствола скважины и ствола бокового ответвления.
Шаблон для бокового ответвления и соединитель для бокового ответвления могут включать кабельные средства, обеспечивающие гидравлическое приведение в действие и управление устройствами внутри основного ствола скважины и ствола бокового ответвления, для создания, таким образом, гидравлически управляемой сети контроля за потоком продукции из основного ствола скважины и ствола бокового ответвления.
Шаблон для бокового ответвления и соединитель для бокового ответвления могут быть извлекаемыми и приспособленными спускаться в основной ствол скважины и извлекаться из этого ствола при помощи обычного оборудования для спуска инструмента.
Шаблон для бокового ответвления и соединитель для бокового ответвления могут быть выполнены с возможностью сборки и тестирования на поверхности, разборки, спуска в основной ствол скважины и повторной сборки внутри этого ствола при помощи обычных инструментов спуска.
Шаблон для бокового ответвления может быть предварительно сформован перед сборкой с соединителем для бокового ответвления, таким образом, обеспечивая его ненапряженное состояние после завершения упомянутой сборки.
Шаблон для бокового отклонения и соединитель для бокового отклонения могут включать кабельные средства передачи сигнала, энергии и управления для облегчения функционирования сети контроля и эксплуатации для потока текучей среды, добываемой из основного ствола скважины и ствола бокового ответвления.
Устройство может дополнительно содержать средство направления и ориентирования, задающее точную ориентацию шаблона для бокового ответвления относительно основного ствола скважины и задающее точную ориентацию соединителя для бокового ответвления для соединения кабельных средств передачи сигнала, энергии и управления с кабельными средствами передачи сигнала, энергии и управления, управляемыми с поверхности.
Шаблон для бокового ответвления и соединитель для бокового ответвления могут представлять собой предварительно изготовленные компоненты, приспособленные для сборки, тестирования и разборки на поверхности перед установкой, для сборки и разборки внутри основного ствола скважины и для спуска и извлечения при помощи обычных инструментов спуска.
Устройство может дополнительно содержать, по меньшей мере, один элемент гидравлического уплотнения, расположенный между шаблоном для бокового ответвления и соединителем для бокового ответвления и создающий гидравлическое уплотнение, исключающее перенос текучей среды из окружающего подземного пласта на путь потока продукции.
Указанные цели достигаются также и тем, что устройство для подачи электрического сигнала из основного ствола скважины в оборудование, находящееся в боковом ответвлении, содержащее соединительный механизм, соединяющий оборудование, находящееся в основном стволе, с оборудованием, находящимся в боковом ответвлении, согласно изобретению имеет первую часть индуктивной связи, прикрепленную к соединительному механизму, для обмена электрическими сигналами с оборудованием бокового ответвления, электрический кабель, соединенный с первой частью индуктивной связи, вторую часть индуктивной связи, соединенную с электрическим кабелем, прикрепленную к соединительному механизму и приспособленную для обмена сигналами с оборудованием основного ствола.
Устройство может дополнительно содержать третью часть индуктивной связи, представляющую собой часть оборудования основного ствола, предназначенную для соединения индуктивной связью со второй частью индуктивной связи.
Устройство может дополнительно содержать четвертую часть индуктивной связи, представляющую собой часть оборудования бокового ствола, предназначенную для соединения индуктивной связью с первой частью индуктивной связи.
Указанные цели достигаются также и тем, что система заканчивания, предназначенная для использования в скважине, имеющей основной ствол и боковое ответвление, содержащая оборудование в основном стволе и в боковом ответвлении, согласно изобретению имеет первый узел индуктивной связи, расположенной поблизости от оборудования, находящегося в основном стволе, второй узел индуктивной связи, расположенной поблизости от оборудования, находящегося в боковом ответвлении, и электрический кабель, соединяющий первый и второй узлы индуктивной связи.
Оборудование, находящееся в основном стволе, может включать лифтовую трубу, при этом цепочка заканчивания далее содержит соединительный элемент, расположенный между лифтовой трубой и оборудованием бокового ответвления.
Оборудование бокового ответвления может включать электрическую аппаратуру.
Электрическая аппаратура может включать модуль мониторинга.
Электрическая аппаратура может включать модуль управления.
Система может дополнительно содержать обсадную колонну, имеющую окно, выходящее в боковое ответвление, при этом соединительный элемент проходит через окно обсадной колонны.
Одна часть первого узла индуктивной связи может быть прикреплена к лифтовой трубе, а другая его часть может быть прикреплена к соединительному элементу.
Одна часть второго узла индуктивной связи может быть прикреплена к соединительному элементу, а другая его часть может быть прикреплена к оборудованию бокового ответвления.
Указанные цели достигаются и тем, что в способе связи в скважине между оборудованием основного ствола и оборудованием бокового ответвления посредством передаваемых по электрическому кабелю электрических сигналов, согласно изобретению в оборудование основного ствола скважины вводят связанный с ним посредством электрических соединений первый узел индуктивной связи, который также связан с оборудованием бокового ответвления, и связанный посредством электрических соединений с оборудованием бокового ответвления второй узел индуктивной связи, который посредством электрических соединений связывают с первым узлом индуктивной связи.
Из вышеописанного ясно, что настоящее изобретение объединяет в себе способ и устройство, предназначенные для достижения эффективной, предсказуемой и стабильной механической связности соединения бокового ответвления с основным стволом скважины, в результате чего устраняется или значительно снижается возможность потери связности на уровне сочленения с боковым ответвлением скважины. Эта связность бокового соединения реализуется после завершения фазы сооружения бокового ответвления скважины и не требует специальных средств позиционирования и ориентирования в цепочке труб родительской обсадной колонны. Эти способ и устройство могут быть применены в основном стволе скважины во множестве местоположений. Согласно настоящему изобретению устройство обеспечения связности соединения для проверки его механической монтируемости перед установкой в скважину можно собирать и тестировать на поверхности. Два основных компонента узла обеспечения связности, извлекаемый шаблон для бокового ответвления и извлекаемый соединитель для бокового ответвления, после сборки и тестирования на поверхности разделяются и затем последовательно устанавливаются в скважину и собираются внизу, чтобы таким образом образовать прошедший предварительное тестирование узел обеспечения связности сочленения с ответвлением, который значительно упрощает сооружение и эксплуатацию скважины.
Согласно основному способу по настоящему изобретению шаблон механического соединения размещается в обсадной колонне основного ствола на уровне бокового отверстия, обычно называемого "окном", которое было образовано в основной обсадной колонне до установки узла обеспечения связности. В типичном случае боковое окно фрезеруется в установленной и зацементированной обсадной колонне перед бурением бокового ответвления, или боковое окно может быть предварительно изготовлено на специальном стыке обсадной колонны перед размещением обсадной колонны в основном стволе скважины. Обсадная колонна может быть снабжена индексирующим переходником, имеющим специальный профиль внутреннего позиционирования и прорезь для ориентирования, в результате чего позиционирование и ориентирование шаблона для бокового ответвления могут быть выполнены легко. В ином случае в обсадной колонне, которая не снабжена индексирующей муфтой, могут быть установлены средства индексации, такие как размещаемое с использованием пакера индексирующее устройство. Шаблон для бокового ответвления опускается в основную обсадную колонну скважины и закрепляется с совмещением относительно окна обсадной колонны и бокового соединения при помощи оборудования, которое описано ниже. Шаблон имеет боковое отверстие, обращенное к окну обсадной колонны, чтобы позволить спускать хвостовик бокового ответвления из основного ствола и направлять его вбок через окно обсадной колонны в боковое ответвление. Соответствующий соединитель для бокового ответвления опускается через обсадную колонну скважины в шаблон и входит в сопряжение с направляющими и взаимоблокирующими парными средствами, которые имеются на шаблоне. Механическое сопряжение соединителя с шаблоном предназначено для закрепления соединителя для бокового ответвления в точно заданной позиции, а также для увеличения до максимума механической целостности его соединения с хвостовиком ствола бокового ответвления. Механическое сопряжение соединителя с шаблоном является достаточно плотным, чтобы исключить поступление твердых веществ из пласта на трассу потока, которая создается вошедшими во взаимное соединение компонентами, хотя при желании может быть применено принудительное гидравлическое уплотнение.
В случае, когда требуется создать множество боковых ответвлений от основного ствола скважины в любом конкретном местоположении, может быть использовано множество шаблонов и соединителей для бокового ответвления в упорядоченном наборе, при этом самый первый шаблон индексируется относительно основной обсадной колонны скважины, а последующие шаблоны индексируются друг относительно друга или индивидуально индексируются относительно основной обсадной колонны скважины.
Соответствующий настоящему изобретению способ, кроме того, обеспечивает возможность избирательного повторного входа в боковое ответвление, а также предотвращает попадание твердых веществ из ствола скважины в добываемую текучую среду на уровне соединения. Как шаблон для бокового ответвления, так и соединитель для бокового ответвления изготавливаются предварительно и устанавливаются в скважину при помощи инструментов спуска и установки. Эти инструменты спуска и установки могут подаваться с использованием состыкованного трубопровода или собранной в бухту лифтовой трубы. Для развертывания оборудования и регистрации информации обратной связи при установке оборудования внизу в комбинации с операциями проталкивания, вытягивания и вращения может быть использована электрическая или гидравлическая энергия. Оборудование может развертываться в скважинах, сооруженных под любым углом наклона и с любой ориентацией. Способ и устройство для соединения с боковым ответвлением при их применении могут выдерживать низкую или высокую интенсивность искривления скважины. Способ и устройство могут одинаковым образом применяться для водяных скважин, газовых скважин, нефтяных скважин, нагнетательных скважин или скважин, где чередуется нагнетание и добыча нефти, в скважинах, обсадные колонны которых включают или не включают индексирующие переходники. В случае, если скважины не имеют индексирующих обсадную колонну муфт, предварительно установленных в непосредственной близости от соединения, перед установкой шаблона для бокового ответвления в основной обсадной колонне может быть размещено и закреплено индексирующее устройство, например один или более индексирующих пакеров или любые другие средства, обеспечивающие указание ориентации и позиции. В скважинах, которые не имеют индексирующих устройств в основном стволе, шаблон также может быть установлен в непосредственной близости от соединения путем контролирования его позиции и ориентации относительно основной обсадной колонны при помощи различных систем ориентирования и позиционирования, таких как инструмент наблюдения за углом наклона или инструмент гироскопического контроля, размещенный в спускаемой цепочке инструментов, система измерений в процессе бурения или система позиционирования с использованием гамма-излучения. Таким образом, в соответствии с сущностью настоящего изобретения нет необходимости снабжать обсадную колонну системой механической индексации. Когда устройство механической индексации отсутствует в основной обсадной колонне скважины, для закрепления шаблона в соединении может устанавливаться соединенный с дном шаблона пакер.
Данные способ и устройство также обеспечивают возможность выполнения задач управления добычей в основной скважине и скважине ответвления, или обеспечивают возможность размещать оборудование, которое участвует в мониторинге добычи или управлении добычей и использует для этого соответствующие устройства обработки информации и контроллеры потока продукции, такие как дистанционно управляемые клапаны, датчики параметров добываемой текучей среды или другое аналогичное оборудование.
Способ и устройство также обеспечивают возможность передавать электрическую или гидравлическую энергию между верхней секцией основного ствола и нижней секцией основного ствола, либо между боковым ответвлением и основным стволом. Эта отличительная особенность достигается путем использования соответствующих электрических и/или гидравлических соединений, которые устанавливаются на верхнем и нижнем концах шаблона или между шаблоном для бокового ответвления и соединителем для бокового ответвления.
Далее представлено подробное описание изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, иллюстрирующие только типичный вариант реализации данного изобретения и не ограничивающие его объем, так как изобретение может допускать другие одинаково эффективные варианты реализации.
На чертежах представлено следующее:
фиг.1 изображает сечение, иллюстрирующее часть основного ствола скважины с установленной обсадной колонной и зацементированного;
фиг.2 - сечение, выполненное по показанной на фиг.1 линии 2-2;
фиг.3 - сечение, выполненное по показанной на фиг.1 линии 3-3;
фиг.4 - сечение, выполненное по показанной на фиг.1 линии 4-4;
фиг.5 - сечение, выполненное по показанной на фиг.1 линии 5-5;
фиг.6 - сечение, выполненное по показанной на фиг.1 линии 6-6;
фиг.7 выполненный с частичным сечением изометрический вид шаблона для бокового ответвления с вырезом в верхней части шаблона для иллюстрации позиционирования элемента-отклонителя в верхней части шаблона;
фиг.8 - сходный с представленным на фиг.7 изометрический вид соединителя для хвостовика и изоляционных пакеров в сборе с шаблоном для бокового ответвления;
фиг.9 - изометрический вид соединителя для хвостовика по фиг.8;
фиг.10 - изометрический вид отклонителя, размещенного внутри шаблона для бокового ответвления, как это показано на фиг.7 и 8;
фиг.11 - вид с местным разрезом, иллюстрирующим часть основной обсадной колонны скважины, зацементированной внутри основного ствола скважины, и часть шаблона для бокового ответвления, размещенного внутри основной обсадной колонны скважины и ориентированного с использованием индексирующей муфты, где хвостовик ответвления с отклонением спущен через окно обсадной колонны в ствол бокового ответвления, при этом нижний конец хвостовика с созданием плотного соединения входит внутрь зацементированной обсадной колонны бокового ответвления;
фиг.12 - сходный с представленным на фиг.11 вид с местным разрезом, изображающим устройство мониторинга и/или управления, зафиксированное в трубке соединителя для бокового ответвления и предназначенное для определения параметров и/или управления добычей в секции бокового ответвления скважины;
фиг.13А - продольное сечение верхней секции шаблона для бокового ответвления в сборе с соединителем для бокового ответвления;
фиг.13В - продольное сечение нижней секции узла шаблона и соединителя для бокового ответвления, показанного на фиг.13А;
фиг.14А - изометрический вид верхней секции шаблона для бокового ответвления, показанного на фиг.13А и 13В;
фиг.14В - изометрический вид нижней секции шаблона для бокового ответвления, показанного на фиг.13А и 13В;
фиг.15А - изометрический вид, изображающий внутреннюю сторону верхней секции соединителя для бокового ответвления, являющегося частью узла шаблон/соединитель, приведенного на фиг.13А и 13В;
фиг.15В - изометрический вид, изображающий внутреннюю сторону нижней секции соединителя для бокового ответвления, приведенного на фиг.15А, который также показан на фиг.13А и 13В;
фиг.15С - изометрический вид, показывающий внешнюю сторону нижней секции соединителя для бокового ответвления, приведенного на фиг.15А и 15В, его промежуточную гибкую секцию;
фиг.16 - фрагмент вертикальной проекции обсадной колонны для основного ствола скважины с окном в обсадной колонне, которое фрезеруется таким образом, чтобы дополнительно определить геометрию позиционирования и ориентирования, необходимую для осуществления сцепления шаблона для бокового ответвления или другого устройства при помощи ориентирующего фиксатора;
фиг.17 - фрагмент вертикальной проекции секции основной обсадной колонны скважины с окном в обсадной колонне и позиционирующая и ориентирующая прорезь, находящаяся в обсадной колонне, а также пунктирной линией показана позиционирующая и ориентирующая прорезь, расположенная относительно окна обсадной колонны со смещением в плане на угол поворота.
На фиг.1 показано размещение узла 10 соединения с боковым ответвлением внутри основной обсадной колонны 12 скважины, находящейся в основном стволе 22 скважины, который пробурен в подземном пласте 16. Узел 10 соединения с боковым ответвлением образован двумя основными компонентами, шаблоном для бокового ответвления и соединителем для бокового ответвления, которые, находясь в сборе, совместно образуют узел соединения с боковым ответвлением, который имеет достаточную конструктивную целостность, чтобы противостоять силам сдвига пласта. Собранное соединение с боковым ответвлением также способно изолировать каналы потоков продукции как основного ствола, так и ствола ответвления от поступления твердых веществ пласта. После сооружения основного ствола скважины и одного или нескольких боковых ответвлений шаблон 18 для бокового ответвления устанавливается в требуемое местоположение внутри основной обсадной колонны 12 скважины, которая зацементирована цементом 20 в основном стволе 22 скважины. Окно 24 будет образовано в основной обсадной колонне 12 скважины для каждого бокового ответвления либо фрезерованием до спуска и цементирования основной обсадной колонны 12 скважины в основном стволе 22 скважины, либо фрезерованием внизу, после того как основная обсадная колонна 12 скважины спущена и зацементирована. Ствол 26 бокового ответвления бурится инструментом бурения ответвления, который проходит, отклоняясь от основного ствола 22 скважины, через окно 24 в подземный пласт 16, окружающий основной ствол скважины. Ствол 26 бокового ответвления бурится под углом наклона, который задается скважинным отклонителем или другим подходящим средством управления ориентацией при бурении. Кроме того, ствол 26 бокового ответвления бурится вдоль предварительно определенного азимута, который задается взаимным соотношением средства управления ориентацией бурового долота и индексирующего устройства, соединенного с обсадной колонной или установленного внутри этой колонны.
Как показано на фиг.1-6, соединитель 28 для бокового ответвления прикреплен к хвостовику 30 бокового ответвления, который соединяет ствол 26 бокового ответвления с основным стволом 22 скважины. Важно отметить, что соединитель 28 для бокового ответвления создает связность, необходимую для движения текучей среды, как с основным стволом 22 скважины, так и со стволом 26 бокового ответвления. Фиг.2 - 6 представляют собой поперечные сечения, выполненные по соответствующим линиям с 2-2 по 6-6, показанным на фиг.1, и иллюстрируют конструктивную взаимосвязь различных компонентов шаблона 18 для бокового ответвления и соединителя 28 для бокового ответвления. Как изображено на фиг.1, а также на фиг.11, показанная в общем аппарель 32, созданная под пологим углом в шаблоне 18 для бокового ответвления, служит для направления соединителя 28 для бокового ответвления в окно 24 обсадной колонны по мере того, как он скользит вниз вдоль шаблона 18 для бокового ответвления. Необязательные уплотнения 34, которые могут размещаться в необязательных канавках 36 для уплотнений, расположенных на соединителе 28 для бокового ответвления, как показано на фиг.1, 4, 5 и 6, обеспечивают герметичность между шаблоном 18 для бокового ответвления и соединителем 28 для бокового ответвления, чтобы гарантировать гидравлическое изолирование основного ствола и ствола бокового ответвления от окружающей их внешней среды. Основной эксплуатационный ствол 38 формируется, когда соединитель 28 для бокового ответвления полностью вошел в сцепление с направляющими и взаимоблокирующими средствами шаблона 18 для бокового ответвления, которые ниже описаны более подробно. Компоненты крепления путем взаимного сцепления (не показаны на фиг.1), которые находятся в шаблоне 18 для бокового ответвления и соединителе 28 для бокового ответвления, предотвращают выход соединителя 28 для бокового ответвления из положения взаимной блокировки и уплотнения, в котором он находится относительно шаблона 18 для бокового ответвления. Эта отличительная особенность будет описана ниже более подробно с использованием фиг.4 - 6, фиг.14А и 14В и фиг.15А и 15В.
Фиг.2 и 3 иллюстрируют шаблон 18 для бокового ответвления и соединитель 28 для бокового ответвления посредством поперечных сечений, выполненных по линиям, изображенным на фиг.1. На поперечных сечениях, показанных на фиг.2 - 6, изображено, как основной эксплуатационный ствол 38, изображенный на сечении фиг.2, разделяется на два изолированных эксплуатационных ствола на поперечном сечении фиг.6. Основная обсадная колонна 12 скважины зацементирована в основном стволе 22 при помощи цемента 20, который обычным образом нагнетается в кольцевое пространство между обсадной колонной скважины и стволом скважины, цементу дают затвердеть, в результате чего основная обсадная колонна 12 скважины объединяется, по существу, в единое целое с окружающим пластом или механически блокируется относительно него. На фиг.3 и 4 показано боковое окно 24, которое ведет из основного ствола 22 скважины в ствол 26 бокового ответвления. Соединитель 28 для бокового ответвления направляется в шаблон 18 для бокового ответвления, а также взаимоблокируется с ним при помощи средств 44 взаимной блокировки, выполненных в виде элементов сцепления "гребень - канавка", показанных, в частности, на фиг.4, 5 и 6 и более подробно показанных на фиг.14В, 15В и 15С. При желании между шаблоном 18 для бокового ответвления и соединителем 28 для бокового ответвления могут быть размещены необязательные уплотнения 34, предназначенные для гидравлического изолирования основного ствола и ствола бокового ответвления от окружающей их внешней среды. Механическая взаимосвязь шаблона 18 для бокового ответвления и соединителя 28 для бокового ответвления, однако, является достаточной, чтобы изолировать оба эксплуатационных ствола, как ствол бокового ответвления, так и основной ствол скважины от проникновения твердых веществ из пласта.
Фиг.7-10 в совокупности иллюстрируют узел 10 соединения с боковым ответвлением с использованием изометрических изображений отдельных частей узла и изометрического изображения узла в сечении. Шаблон 18 для бокового ответвления несет позиционирующие фиксаторы 46 и ориентирующий фиксатор 48, которые входят в сопряжение соответственно с позиционирующими и ориентирующими профилями таких средств позиционирования и ориентирования, как индексирующая муфта 50, установленная в основной обсадной колонне 12 скважины, как показано на фиг.11. Если процедура создания бокового ответвления выполняется в скважине, которая не снабжена индексирующей муфтой или другими средствами индексации в своей основной обсадной колонне, средства индексации могут быть сориентированы и установлены в любом требуемом местоположении внутри существующей обсадной колонны скважины, позволяя, таким образом, точно позиционировать шаблон 18 для бокового ответвления относительно окна обсадной колонны, которое фрезеруется в обсадной колонне, и относительно ствола бокового ответвления, который бурится из окна обсадной колонны. Механизм 52 регулировочного адаптера, показанный на фиг.7 и 8, позволяет осуществлять регулировку по дистанции и ориентации между нижней секцией шаблона 18 для бокового ответвления с позиционирующими фиксаторами 46 и ориентирующим фиксатором 48 и верхней секцией шаблона 18 для бокового ответвления, который служит опорой для соединителя 28 для бокового ответвления. Чтобы направлять различные инструменты и оборудование из основного ствола скважины в ствол бокового ответвления, в основной эксплуатационный ствол шаблона 18 для бокового ответвления монтируется отклонитель 54, содержащий фиксаторы 56 избирательной ориентации, он имеет конусную поверхность 58 отклонителя, которая ориентируется таким образом, чтобы отводить или отклонять инструмент, спускаемый через основной эксплуатационный ствол 38, вбок и направлять его через окно 24 обсадной колонны в ствол 26 бокового ответвления. Нижняя часть 57 корпуса отклонителя может регулироваться путем вращения относительно конусной поверхности 58 отклонителя, чтобы таким образом сделать возможной избирательную ориентацию инструмента, отклоняемого вдоль избирательного азимута. Фиксаторы 56 избирательной ориентации отклонителя 54 будут садиться в специальные прорези для фиксаторов в шаблоне 18 для бокового ответвления, в то время как верхняя часть 59 отклонителя 54 будет при вращении регулироваться относительно шаблона для избирательного ориентирования конусной поверхности 58 отклонителя. Изолирующие пакеры 60 и 62 входят во взаимное соединение с шаблоном 18 для бокового ответвления, размещаются соответственно выше и ниже окна 24 обсадной колонны и служат для изолирования кольцевого пространства вокруг шаблона соответственно выше и ниже окна обсадной колонны.
Согласно предпочтительному способу соединения хвостовика бокового ответвления с основной обсадной колонной скважины, основная обсадная колонна размещается в основном стволе скважины и несет одно или несколько индексирующих устройств, таких как индексирующая муфта 50 или любой другой индексирующий переходник, который может быть на постоянной основе установлен в основной обсадной колонне ниже соединения. В ином случае средства размещения и индексации могут быть установлены в любом требуемом местоположении внутри основной обсадной колонны скважины, например, с использованием одного или более пакеров. Кроме того, позиционирование и ориентирование шаблона для бокового ответвления может быть осуществлено с использованием систем измерения в процессе бурения, систем регистрации гамма-излучения, подвижных пакеров и т.п. Средства индексации включают системы принудительного размещения для точного позиционирования шаблона по глубине и ориентации относительно бокового окна. Основная обсадная колонна скважины имеет одно или множество боковых окон, обозначенных индексирующим устройством или устройствами, чтобы таким образом сделать возможным создание одного или нескольких стволов боковых ответвлений из основного ствола скважины, а также сделать возможным их ориентирование согласно требуемому азимуту и углу наклона для пересечения с одной или несколькими интересующими подземными зонами.
Окно или окна бокового ответвления в типичном случае фрезеруются в основной обсадной колонне скважины после того, как эта колонна установлена и зацементирована. В этом случае перед цементированием основную обсадную колонну скважины не нужно ориентировать. В противоположность вышеизложенному, боковое окно может быть предварительно изготовлено в специальной оболочке или муфте, которая устанавливается в обсадной колонне по одной линии с ней. В этом случае перед цементированием требуется ориентирование основной обсадной колонны скважины, чтобы ориентация бокового ответвления соответствовала плану сооружения скважины.
Вне зависимости от того, изготовлено ли окно в обсадной колонне предварительно или оно образовано в обсадной колонне после ее установки и цементирования, обсадная колонна, как показано на фиг.16 и 17, может иметь одну или несколько позиционирующих и ориентирующих прорезей, которые могут быть образованы для задания геометрии окна обсадной колонны, либо могут быть размещены в обсадной колонне в непосредственной близости от окна обсадной колонны по одной оси в плане или со смещением на угол поворота, в зависимости от того, что требуется. Как показано на фиг.16, основная обсадная колонна 12 скважины имеет окно 24, по существу такое же, как показано на фиг.1 - 4. В этом случае нижнему концу окна обсадной колонны придают такую форму, например путем фрезерования, чтобы образовать боковые поверхности 25 и 27, которые создают позиционирующую и ориентирующую прорезь 29. Нижняя криволинейная кромка 31 прорези 29 обеспечивает позиционирование, а в общем параллельные боковые поверхности 25 и 27 обеспечивают ориентирование шаблона 18 для бокового ответвления или любого другого инструмента, для которого осуществляется позиционирование и ориентирование в обсадной колонне. На фиг.17 показана основная обсадная колонна 12 скважины, имеющая окно 24. Ниже окна обсадную колонну обрабатывают таким образом, например путем фрезерования, чтобы создать позиционирующую и ориентирующую прорезь 33, имеющую, в общем, параллельные боковые кромки 35 и 37, а также верхний и нижний края 39 и 41. Позиционирующая и ориентирующая прорезь 33, как и позиционирующая и ориентирующая прорезь 29, приспособлена для приема ориентирующего фиксатора 48 шаблона 18 для бокового ответвления или любого другого инструмента, который предполагается позиционировать и ориентировать в обсадной колонне. Как изображено на фиг.17, позиционирующая и ориентирующая прорезь 33, показанная непрерывной линией, расположена в плане по одной оси с окном 24 обсадной колонны. В ином случае, позиционирующая и ориентирующая прорезь 33', показанная пунктирной линией, может быть расположена относительно окна 24 обсадной колонны со смещением в плане на угол поворота.
Шаблон 18 для бокового ответвления должным образом размещается и закрепляется в основном стволе 22 скважины путем вхождения в сопряжение с индексирующим устройством для точного позиционирования шаблона по глубине и ориентации относительно окна 24 в основной обсадной колонне 12 скважины. Шаблон 18 для бокового ответвления имеет регулировочные компоненты, которые составляют с ним единое целое и позволяют регулировать его позицию и ориентацию относительно бокового окна обсадной колонны. При перемещении текучей среды и добывающего оборудования через шаблон 18 для бокового ответвления, расположенный в основном эксплуатационном стволе 38, преодолеваемое сужение является минимальным, в результате чего по-прежнему остается возможность доступа в ответвления, расположенные ниже соединения, для работ по заканчиванию или доработке после того, как установлен шаблон 18 для бокового ответвления. Боковое отверстие 42 в шаблоне 18 для бокового ответвления создает пространство, необходимое для прохождения хвостовика 30 бокового ответвления и размещения соединителя 28 для бокового ответвления, который устанавливается в шаблон с плотной посадкой, пользуясь преимуществом контролируемой предварительно созданной конфигурации.
Шаблон 18 для бокового ответвления включает профиль приема и механизм фиксации, которые позволяют поддерживать и закреплять соединитель 28 для бокового ответвления таким образом, что он принудительным образом соединяется с основным эксплуатационным стволом 38. Шаблон 18 для бокового ответвления также включает направляющее и взаимоблокирующее средства, которые отклоняют и направляют соединитель 28 для бокового ответвления при его перемещении через боковое отверстие, а также позиционируют его для обеспечения противодействия силам, создаваемым в соединении сдвигом окружающего пласта или давлением добываемой текучей среды.
Шаблон 18 для бокового ответвления также имеет профиль избирательного приема и связанный с ним профиль ориентирования, в которые может монтироваться отклонитель 54, используемый для подачи оборудования сверху через окно 24 обсадной колонны и в ствол 26 бокового ответвления. Верхний и нижний концы шаблона 18 для бокового ответвления обрабатываются таким образом, чтобы лифтовая труба могла быть присоединена без сужения диаметра при помощи обычных соединений для лифтовой трубы. Шаблон 18 для бокового ответвления имеет в своей верхней части полированное цилиндрическое гнездо для возможного скрепления, а в нижней части снабжен резьбовым соединением. В качестве одного из вариантов кольцевое пространство между шаблоном 18 для бокового ответвления и основной обсадной колонной 12 скважины изолируется как выше, так и ниже бокового окна 24 обсадной колонны при помощи изолирующих пакеров 60 и 62, чтобы окончательно и избирательно изолировать в скважине либо нижнюю секцию основного эксплуатационного ствола 38, либо ствол 26 бокового ответвления.
В качестве одного из вариантов верхний и/или нижний концы шаблона 18 для бокового ответвления могут быть оборудованы электрическими разъемами и/или гидравлическими портами таким образом, чтобы под землей можно было создать электрические или гидравлические соединения для передачи энергии и/или обеспечения линии передачи сигнала через шаблон и вдоль основного эксплуатационного ствола 38. Электрическое соединение может принимать форму соединения с механическими контактами, индукционных соединений или электромагнитных соединений. К линии соединения может быть подключено оборудование, временно или постоянно установленное на шаблоне. Как показано на фиг.11 и 12, соединитель 28 для бокового ответвления снабжен соединительным средством 64 для передачи энергии, которое содержит электрический и/или гидравлический разъем. Заключенный в трубопровод кабель 66 проходит, по существу, по всей длине соединителя 28 для бокового ответвления и, в случае электрического разъема, снабжен элементами 68 и 70 индуктивной связи основного ствола и ствола ответвления. Элемент 68 индуктивной связи основного ствола размещен в полированном цилиндрическом гнезде 72, имеющем верхнюю полированную цилиндрическую часть 74, которая в типичном случае входит в контакт с уплотняющим средством 71, расположенным на нижнем конце секции лифтовой трубы 75, как показано на фиг.12. Необходимо иметь в виду, что уплотняющее средство 71 при желании может быть размещено в других компонентах скважины, нежели лифтовая труба 75. Например, уплотняющее средство 71 может нести соединительное устройство, являющееся компонентом спускаемого оборудования, предназначенного для установки и удаления соединителя 28 для бокового ответвления или предназначенного для спуска и извлечения шаблона 18 для бокового ответвления или другого оборудования для бокового ответвления. Элемент 68 индуктивной связи основного ствола будет в типичном случае получать электрическую энергию от источника энергии и управляющей линии 76, которая проходит вдоль внешней поверхности лифтовой трубы 75 на поверхность, где она соединена с источником электрической энергии и с соответствующими управляющими линиями. Когда верхнее эксплуатационное соединение 73 должным образом установлено в цилиндрическом гнезде 72, его элемент 77 индуктивной связи будет находиться в индукционном взаимодействии с элементом 68 индуктивной связи основного ствола, в результате чего завершается создание соединения источника энергии с соединителем 28 для бокового ответвления. Источник энергии и управляющая линия 76 могут также включать гидравлический источник и управляющие линии для управления расположенным внизу оборудованием основного ствола или ствола ответвления скважины, а также для обеспечения его функционирования с использованием электрической или гидравлической энергии.
Как далее показано на фиг.11 и 12, соединитель 28 для бокового ответвления имеет внутренний профиль 80 фиксации, в который входят внешние фиксирующие элементы 82 модуля 84 мониторинга добычи и/или управления потоком в боковом ответвлении. Этот модуль может быть любого подходящего вида, например приводимый в действие электричеством клапан управления потоком, электрически регулируемая заслонка для управления потоком, устройство мониторинга потока или давления, устройство мониторинга, предназначенное для отслеживания различных параметров текучей среды в скважине ответвления или комбинация перечисленного выше. Соединитель 28 для бокового ответвления при помощи резьбового соединения 86 соединен с трубкой 88 бокового соединителя, концевая часть 90 которой входит в соединительное гнездо 92 хвостовика 30 бокового ответвления и уплотняется на месте при помощи уплотняющих средств 94. Модуль 84 мониторинга добычи и/или управления потоком в боковом ответвлении снабжен на своем верхнем конце средством 96 установки и извлечения модуля, которое позволяет спускать или извлекать модуль при помощи обычных инструментов спуска. Модуль 84 снабжен элементом 98 индуктивной связи, который находится в индукционном взаимодействии с элементом 70 индуктивной связи ствола ответвления, когда модуль 84 должным образом установлен и зафиксирован фиксирующими элементами 82.
На изометрических изображениях узла на фиг.13А и 13В соединитель 28 для бокового ответвления показан в сборе с шаблоном 18 для бокового ответвления в положении взаимной блокировки. На этих изображениях узла можно видеть, что определяющая боковой ствол ось 100 соединителя 28 для бокового ответвления расположена под углом относительно определяющей основной ствол оси 102 шаблона 18 для бокового ответвления.
На фиг.14А показана верхняя секция шаблона 18 для бокового ответвления, в которой боковое отверстие 42 имеет в общем параллельные боковые поверхности 104 и 106, ограничивающие боковое перемещение соединителя 28 для бокового ответвления вбок относительно шаблона 18 и соединяющиеся вверху криволинейной торцевой поверхностью 108. По мере того как соединитель 28 для бокового ответвления перемещается вперед, выполненные под углом аппарельные поверхности шаблона 18 для бокового ответвления направляют нижний конец соединителя 28 через боковое отверстие 42. На фиг.14В показана нижняя секция шаблона 18 для бокового ответвления, также называемая секцией взаимной блокировки, которая также имеет наклонную аппарель 32 (фиг.1 и 11). Секция взаимной блокировки имеет и другие средства взаимной блокировки, которые работают совместно для осуществления взаимной механической блокировки шаблона 18 для бокового ответвления и соединителя 28 для бокового ответвления с образованием должным образом позиционированного узла с целью создания соединения с боковым ответвлением, которое имеет достаточную конструктивную целостность, чтобы противостоять внешней механической силе, которая может быть порождена сдвигом окружающего подземного пласта.
Эффективное соединение, осуществляемое секцией взаимной блокировки, связывает соединитель 28 для бокового ответвления с шаблоном 18 для бокового ответвления в достаточно плотный узел, чтобы, по существу, предотвратить попадание твердых веществ в поток продукции, поступающий из бокового ответвления, а также это соединение делает возможным перемещение соединителя, при котором создается эффективное уплотнение с хвостовиком 30 ствола бокового ответвления. В секции взаимной блокировки шаблон 18 для бокового ответвления имеет расположенные друг напротив друга ориентационные канавки 110 (одна из которых показана на изометрическом изображении фиг.14В), которые определяют, по меньшей мере, одну выполненную под углом направляющую поверхность, предназначенную для направления нижнего конца секции взаимной блокировки соединителя 28 для бокового ответвления в положение взаимной блокировки с шаблоном 18 для бокового ответвления. Непосредственно ниже ориентационных канавок 110 секция взаимной блокировки шаблона 18 для бокового ответвления имеет задние элементы 112 сцепления "гребень - канавка". Ниже задних элементов 112 сцепления "гребень - канавка" секция взаимной блокировки имеет направляющие аппарельные поверхности 114 для бокового выхода, которые расположены под углом к оси 102 основного ствола скважины, показанной на фиг.13В. Эти направляющие аппарельные поверхности 114 для бокового выхода вызывают перемещение вбок нижнего конца соединителя 28 для бокового ответвления по мере того, как соединитель перемещается вниз относительно шаблона 18 для бокового ответвления. Ниже направляющих аппарельных поверхностей 114 для бокового выхода имеются передние элементы 115 сцепления "гребень - канавка", которые служат для того, чтобы совместно с задними элементами 112 сцепления "гребень - канавка" блокировать соединитель 28 для бокового ответвления в разборный узел с шаблоном 18 для бокового ответвления. Наклонные направляющие аппарельные поверхности 114 также обуславливают то, что соединитель 28 для бокового ответвления при выдвижении приводится в достаточно плотное сцепление с шаблоном 18 для бокового ответвления, в результате чего образуется связный узел, который создает трассу для потока продукции и, по существу, исключает поступление твердых веществ из пласта на трассу потока продукции. Нахождение соединителя 28 для бокового ответвления в состоянии плотного сцепления с шаблоном 18 для бокового ответвления также создает связную конструкцию, образованную посредством соединения, которая характеризуется конструктивной целостностью, достаточной для противостояния силам сдвига пласта и поддержания связности соединения бокового ответвления с основным стволом скважины. Если считается желательным создать дополнительные структуры между соединением, обеспечивающим связность с боковым ответвлением, и пластом, например чтобы увеличить конструктивную целостность соединения, обеспечивающего связность с боковым ответвлением, и/или увеличить гидравлическое уплотнение данного соединения, а также увеличить его способность не пропускать твердые вещества, может быть использован жидкий состав, такой как цемент или полимер, для отделения соединения от окружающей внешней среды путем заполнения пространства между данным соединением и пластом.
На нижнем конце секции взаимной блокировки шаблон 18 для бокового ответвления имеет нижний ограничитель 116 для принудительной остановки соединителя, который входит в контакт с ограничительным элементом соединителя для предотвращения дальнейшего перемещения соединителя 28 вниз. В этой связи необходимо иметь в виду, что должная связность в боковом ответвлении соединителя 28 для бокового ответвления и хвостовика 30 бокового ответвления может быть осуществлена без перемещения вниз данного соединителя, останавливаемого ограничителем 116.
Соединитель 28 для бокового ответвления подробно показан на фиг.15А, 15В и 15С, при этом на фиг.15А изображена его верхняя секция. Изометрические виды на фиг.15А и 15В ориентированы таким образом, чтобы можно было видеть внутреннюю сторону соединителя 28 для бокового ответвления. В противоположность этому, изометрический вид на фиг.15С размещен таким образом, чтобы показать внешнюю сторону соединителя 28 для бокового ответвления и, в частности, гибкую секцию 134, которая делает возможной упругую или пластическую деформацию соединителя 28, которая позволяет ему сгибаться для перехода из соосного положения относительно шаблона 18 для бокового ответвления в положение под углом или с отклонением вбок, которое показано на фиг.13А и 13В, по мере того, как соединитель 28 для бокового ответвления перемещается вперед, в положение посадки и блокировки внутри шаблона 18 для бокового ответвления. Соединитель 28 для бокового ответвления характеризуется верхней трубчатой секцией 118, которая имеет боковое отверстие 120, образованное срезанной секцией, имеющей противоположные боковые кромки 122, 124. Как показано на фиг.15В, боковые кромки 122 и 124 переходят в задние средства 126 и 128 блокировки, которые ориентированы таким образом, чтобы войти в положение взаимной блокировки с задними элементами 112 сцепления "гребень - канавка" шаблона 18 для бокового ответвления. Боковое отверстие 120 и секция взаимной блокировки соединителя 28 для бокового ответвления далее имеют передние средства 130 и 132 блокировки, которые приспособлены для вхождения в положение взаимной блокировки с передними элементами 115 сцепления "гребень - канавка". По мере того как соединитель 28 для бокового ответвления перемещается вниз внутри шаблона 18 для бокового ответвления, его передние средства 130, 132 блокировки и задние средства 126, 128 блокировки будут перемещаться в положение взаимной блокировки с передним элементом 115 и задним элементом 112 "гребень - канавка". Так как элементы сцепления "гребень - канавка" имеют наклон относительно продольной оси шаблона 18 для бокового соединения, чтобы таким образом создать направляющие аппарели, по мере того, как соединитель 18 для бокового ответвления будет перемещаться вперед внутри шаблона 18 для бокового ответвления, он будет вынужден следовать по наклонному пути, созданному геометрией направляющих аппарелей, которая рассчитана на взаимную блокировку. По мере того как это происходит, соединитель 28 для бокового ответвления будет упруго и/или пластически деформироваться, так как его передний конец будет отклоняться от соосного положения относительно шаблона 18 и основной обсадной колонны скважины, и, таким образом, будет вынужден следовать по наклонному пути и перемещаться через боковое отверстие в шаблоне 18 и через окно 24 обсадной колонны в ствол 26 бокового ответвления. Как показано на фиг.15С, соединитель 28 имеет гибкую секцию 134, образованную путем срезания его внешнего участка, расположенного с противоположной стороны от бокового отверстия 120. Таким образом, по мере того как к соединителю 28 посредством отклоняющего воздействия передних и задних элементов сцепления "гребень - канавка" прикладывается сила сгибания, соединитель 28 для бокового ответвления будет деформироваться или изгибаться преимущественно в области гибкой секции 134, чтобы позволить своему переднему концу перемещаться через окно 24 обсадной колонны в ствол 26 бокового ответвления.
Когда требуется обеспечить, чтобы после завершения установки соединителя 28 он находился в практически ненапряженном состоянии, соединитель предварительно сгибают или придают ему ту типичную криволинейную конфигурацию, которую он примет впоследствии. В этом случае он может выпрямляться под действием физических факторов, как это необходимо, во время прохождения через основной ствол скважины, чтобы сделать возможным его перемещение через основную обсадную колонну скважины. Затем, когда соединитель 28 отклоняется через окно 24 обсадной колонны в ствол 26 бокового ответвления при помощи шаблона 18, он будет возвращаться в свое ненапряженное, изогнутое или искривленное состояние, которое было создано предварительно. Эта отличительная характеристика может быть особенно важна для снижения до минимума возможности коррозии металла, находящегося под механическим напряжением, когда добываемая из пласта текучая среда имеет повышенное содержание сероводорода, например если добываемая текучая среда представляет собой высокосернистую сырую нефть или высокосернистый природный газ.
Как рассмотрено выше, для создания связности с боковым ответвлением нет необходимости в том, чтобы соединитель 28 для бокового ответвления выдвигался вниз в максимально возможной степени. Однако в случае, когда соединитель 28 выдвигается вниз в максимально возможной степени, ограничительный выступ 136 упрется в дугообразный ограничительный буртик, который образован нижним ограничителем 116, для предотвращения дальнейшего перемещения соединителя вперед. Если в таком положении связность, необходимая для движения текучей среды, не создана, соединитель 28 должен быть вытянут, и процедура его установки должна быть повторена.
В качестве одного из вариантов нижняя секция шаблона 18, расположенная ниже соединения с боковым ответвлением, и/или верхняя секция шаблона, расположенная выше соединения с боковым ответвлением, может содержать стационарное оборудование для измерения параметров и управления добычей или может включать механические средства, используемые как опора для временно устанавливаемого оборудования измерения параметров и/или управления добычей.
Как дополнительный вариант, узел соединения с боковым ответвлением, содержащий шаблон для бокового ответвления и соединитель для бокового ответвления, может облегчать размещение внутри него активного отклоняющего приспособления, которое после завершения создания соединения с боковым ответвлением может осуществлять отклонение любого оборудования, предназначаемого для размещения внутри ствола бокового ответвления, при его перемещении из основного ствола скважины в ствол бокового ответвления. Установка и извлечение активного отклоняющего приспособления обеспечивается с использованием обычного оборудования спуска и извлечения. Необходимо отметить, что отклоняющее приспособление не будет установлено в соединении с боковым ответвлением в то время, когда это соединение создается. Во время создания соединения с боковым ответвлением желательно, чтобы как в основном стволе скважины, так и в стволе бокового ответвления не было преград, в результате чего поступающая информация о давлении текучей среды могла использоваться для подтверждения должной сборки соединения под землей. Только после того как подтверждена должная установка узла соединения, в соединении будет временно установлен отклонитель для отклонения различных инструментов и оборудования, например клапанов управления, датчиков определения параметров текучей среды в пласте и инструментов регистрации, при их перемещении из основного ствола скважины в выбранный ствол бокового ответвления.
Соединитель для бокового ответвления сконструирован таким образом, чтобы создать взаимоблокирующее и, по существу, уплотненное соединение с шаблоном для бокового ответвления с целью противостояния нагрузкам, которые прикладываются к соединению при спуске хвостовика или другого оборудования в боковое ответвление, с целью противостояния силам, возникающим при сдвиге пласта и с целью исключения попадания твердых веществ на путь потока, который создается данным соединением. Узел с взаимной блокировкой также обеспечивает закрепление соединителя для бокового ответвления в фиксированной позиции и ориентации относительно шаблона. Соединитель для бокового ответвления также служит опорой для эксплуатационной трубки (хвостовика), соединенной с боковой насадкой. Кроме того, соединитель для бокового ответвления имеет боковое отверстие, которое позволяет текучей среде и добывающим и инструментам проходить через соединение в основной эксплуатационный ствол ниже соединения. В верхней части соединитель для бокового ответвления имеет средство, которое по геометрии соответствует шаблону, чтобы сделать возможным закрепление соединителя в предварительно определенной позиции внутри основного ствола скважины. Соединитель для бокового ответвления также снабжен средством ориентирования, направления и взаимной блокировки, которое позволяет подавать соединитель в шаблон, закреплять соединитель в основном стволе, в котором расположен шаблон, и подготавливать соединитель для выдерживания приложенных сил, которые могут быть созданы в соединении ответвления сдвигом окружающего пласта или давлением извлекаемой текучей среды.
В своей верхней части хвостовик бокового ответвления соединяется с соединителем для бокового ответвления, а также соединяется с верхней частью хвостовика бокового ответвления, который установлен до установки соединяющего устройства. В ином случае хвостовик бокового ответвления может быть установлен в открытый ствол бокового ответвления на всю длину бокового ответвления или вдоль участка бокового ответвления. Хвостовик бокового ответвления также может иметь любые свойства хвостовиков, которые устанавливаются в скважинах для изоляции зон добычи или нагнетания от других пластов. Хвостовик бокового ответвления может быть зацементирован или нет в боковом стволе в зависимости от требований пользователя. Состояние механической взаимной блокировки шаблона для бокового ответвления и соединителя для бокового ответвления устраняет необходимость цементирования, так как, в отличие от обычных цементируемых соединений, хвостовик бокового ответвления без цемента по своей конструкции способен противостоять механическим или создаваемым за счет давления силам, которые вызывают повреждение обычных цементированных сочленений с боковыми ответвлениями.
В качестве альтернативы на хвостовик бокового ответвления снаружи или внутри его стенок может быть установлено оборудование наблюдения за коллектором, которое измеряет, обрабатывает и передает важные данные, которые отражают изменение характеристик коллектора при добыче углеводородов. Эта информация может быть передана на поверхность с использованием подходящих передающих средств, таких как электрические кабели или средства электромагнитной или индукционной телеметрии, через хвостовик или вдоль хвостовика как такового, при условии, что соответствующие реле и соединения обеспечены вплоть до соединения бокового ответвления с основной скважиной.
В свете вышеизложенного очевидно, что настоящее изобретение вполне способно обеспечить достижение указанных технических результатов наряду с другими задачами, которые решает описанное здесь устройство, и наряду с другими отличительными особенностями, которые данное устройство реализует.
Как очевидно для специалистов в данной области техники, настоящее изобретение может быть реализовано в других конкретных формах без выхода за пределы его сущности или неотъемлемых характеристик. Представленный вариант реализации изобретения, таким образом, должен рассматриваться просто как иллюстративный и не являющийся ограничивающим, при этом объем изобретения определен пунктами формулы изобретения, а не предшествующим описанием; таким образом, подразумевается, что здесь охвачены все изменения, которые могут быть сделаны в пределах смыслового значения и диапазона эквивалентности пунктов формулы изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СТВОЛА МНОГОСТВОЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2016 |
|
RU2636608C1 |
| ХВОСТОВИК ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ БОКОВОГО СТВОЛА СКВАЖИНЫ | 2013 |
|
RU2539489C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЗАЦЕМЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ОСНОВНОГО И БОКОВОГО СТВОЛОВ СКВАЖИНЫ | 2003 |
|
RU2319826C2 |
| Способ строительства многоствольной скважины и направляющее устройство для установки обсадной колонны в её дополнительном стволе | 2018 |
|
RU2695911C1 |
| СИСТЕМА ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИНЫ | 2009 |
|
RU2412348C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ ИНДЕКСИРУЮЩИХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ И ПРОВЕДЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ В МНОЖЕСТВЕННЫХ БОКОВЫХ ОТВЕТВЛЕНИЯХ | 1998 |
|
RU2153055C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СКВАЖИННЫХ ОТВЕТВЛЕНИЙ ИЗ СТВОЛА СКВАЖИНЫ, ОБРАЗОВАННОЙ В ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ФОРМАЦИИ | 1995 |
|
RU2147666C1 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СТЫКА МНОГОСТВОЛЬНЫХ СКВАЖИН | 2023 |
|
RU2820547C1 |
| Устройство для повторного входа в боковой ствол скважины | 2018 |
|
RU2677520C1 |
| МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ ДЛЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОГО УЗЛА ДЛЯ СООБЩЕНИЯ СО СНАРЯДОМ ДЛЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ БОКОВОГО СТВОЛА СКВАЖИНЫ | 2017 |
|
RU2745682C1 |
Группа изобретений относится к сооружению скважин, предназначенных для добычи нефти, и, в частности, к сооружению и заканчиванию многочисленных ответвлений от основного ствола скважины для обеспечения возможности добычи нефти из нескольких подземных зон. Изобретение обеспечивает повышение надежности и стабильности связи боковых ответвлений с основным стволом скважины. Сущность изобретения: после сооружения скважины, имеющей одно или несколько боковых ответвлений, в обсадной колонне основного ствола скважины в позиционированном и ориентированном положении с совмещением относительно окна обсадной колонны, выходящего в боковое ответвление с установленным хвостовиком, размещается извлекаемый шаблон для бокового ответвления. Затем при установке извлекаемого соединителя для бокового ответвления образуется узел соединителя с шаблоном, которые вместе создают трассу потока продукции, которая характеризуется максимально увеличенной механической целостностью и оптимизированным потоком продукции как в боковом стволе, так и в основном стволе. Шаблон и соединитель для бокового ответвления позволяют осуществлять избирательный повторный вход в боковое ответвление, а также обеспечивают гидравлическое изолирование окружающего сочленение пласта от текучей среды, циркулирующей как в боковом ответвлении, так и в основном стволе скважины. Как шаблон для бокового ответвления, так и соединитель для бокового ответвления являются предварительно изготавливаемыми и устанавливаются в скважину при помощи инструментов спуска и установки. После установки для осуществления операций добычи и управления добычей в основном стволе скважины и стволе ответвления могут быть использованы линии передачи электрической энергии или гидравлического давления, расположенные в узле шаблона и соединителя. Оборудование может быть развернуто в скважинах, сооруженных под любыми углами наклона и с любой ориентацией, и при введении может выдерживать низкую или высокую интенсивность искривления скважины. 6 н. и 55 з.п. ф-лы, 21 ил.
| Экономайзер | 0 |
|
SU94A1 |
| US 5394951 A, 07.03.1995 | |||
| УСТРОЙСТВО для ПРОВЕДЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ МНОГОЗАБОЙНЫХ СКВАЖИН | 0 |
|
SU192114A1 |
| Устройство для крепления много-зАбОйНыХ СКВАжиН | 1979 |
|
SU829882A1 |
| US 5458209 A, 17.10.1995 | |||
| Способ получения молочной кислоты | 1922 |
|
SU60A1 |
| Дорожная спиртовая кухня | 1918 |
|
SU98A1 |
| Задний стол стана с осевой выдачей труб | 1979 |
|
SU900911A1 |
