КОМПОНОВКА ТАНДЕМНОГО ТРАКТОРА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ Российский патент 2014 года по МПК E21B23/04 E21B4/18 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к скважинным тракторам для продвижения гибкой насосно-компрессорной трубы и другого оборудования в подземной скважине. В частности, описаны варианты осуществления компоновок с несколькими тракторами с гидравлическим приводом для продвижения оборудования на забой скважины с применением гидравлического привода.

Предшествующий уровень техники

Гибкую насосно-компрессорную трубу можно использовать для выполнения работ на нефтепромысле по доставке на место работы на забое скважины оборудования различных геотехнических мероприятиях, таких как обработка скважины для интенсификации притока, создание перфорационных каналов или очистка скважины от обломков породы. Гибкая насосно-компрессорная труба особенно подходит для работ с обеспечением доступа в скважины с большими отходами или извилистыми стволами, где одна только сила тяжести не способна обеспечить доступа ко всем зонам скважины. Во время операций гибкой насосно-компрессорной трубой гибкая труба с барабана со скважинным инструментом на конце медленно выпрямляется и с силой проталкивается в скважину. Например, таким способом можно доставить инструмент очистки скважины для очистки участка работ в скважине от песка или других нежелательных обломков породы.

К сожалению, гибкая насосно-компрессорная труба подвержена спиралевидному продольному изгибу при проталкивании вглубь скважины. То есть в зависимости от степени извилистости и пройденной глубины гибкая насосно-компрессорная труба должна в результате выгибаться к стенке скважины и начинать принимать форму спиральной пружины. В таких условиях продолжающееся проталкивание гибкой насосно-компрессорной трубы на забой скважины только более плотно прижимает ее к стенке скважины, обеспечивая ей потерю подвижности (то есть «блокирование» гибкой насосно-компрессорной трубы) и потенциально повреждение самой гибкой насосно-компрессорной трубы. Проблема становится с годами все более серьезной вследствие увеличивающегося числа наклонных протяженных скважин. Таким образом, для увеличения прохода гибкой насосно-компрессорной трубы в скважину можно использовать трактор для протаскивания гибкой насосно-компрессорной трубы глубже в скважину.

Для обычного трактора энергопитание можно подавать на забой скважины по электрическому кабелю. Вместе с тем, если не увеличить внутренний диаметр гибкой насосно-компрессорной трубы, что является нежелательным, уменьшается имеющееся внутреннее сечение потока в гибкой насосно-компрессорной трубе. Альтернативно, электрический кабель может быть встроенным в стенку гибкой насосно-компрессорной трубы. Вместе с тем, на практике это создает серьезные проблемы при изготовлении. В любом случае добавление электрической кабельной разводки в компоновку гибкой насосно-компрессорной трубы может значительно увеличить ее общий вес. Эта добавленная нагрузка может значительно повлиять на глубину, достигаемую гибкой насосно-компрессорной трубой. Дополнительно к этому в случае независимых гибкой насосно-компрессорной трубы и электрического кабеля могут возникать другие проблемы мероприятий, требуемых для поддержания совместимого натяжения и управления оборудованием одновременно по таким разделенным линиям.

Вследствие осложнений, представленных введением в состав электрического кабеля, трактор можно выполнить с гидравлическим приводом, как подробно раскрыто в заявке на патент США №11/772181 под названием «Трактор с гидравлическим приводом». То есть при условии наличия гидравлической системы, создаваемой через гибкую насосно-компрессорную трубу, в некоторых условиях можно исключить использование электрического кабеля. При этом можно понять значение исключения проблем пространства сечения и других осложнений, отмеченных выше.

К сожалению, вне зависимости от способа энергопитания трактора, общий проход гибкой насосно-компрессорной трубы в скважине остается ограниченным. Это в основном происходит вследствие того, что грузоподъемность любого данного трактора сталкивается со своими собственными ограничениями. Например, в случае энергопитания трактора по кабелю передача большей мощности на забой скважины должна со временем привести к повреждению трактора, а не увеличению прохода компоновки гибкой насосно-компрессорной трубы. Трактор с гидравлическим приводом, с другой стороны, использует возможность либо увеличения давления, или уменьшения расхода для увеличения общей грузоподъемности. Тем не менее в некоторой точке увеличенное давление также приводит к повреждению трактора, когда замедление скорости потока замедляет скорость работы и может даже вообще ее остановить. В целом грузоподъемность трактора в скважине обычного размера может быть ограничена, например, во многих случаях величиной не более около 5000-7500 фунтов.

В настоящее время используются скважины все увеличивающейся глубины и отклонения, часто глубиной более 10000 футов, и часто нуждающиеся в геотехнических мероприятиях, при которых традиционно прибегают к использованию гибкой насосно-компрессорной трубы. Вместе с тем, при условии упомянутых выше ограничений существующих компоновок тракторов на степень прохода гибкой насосно-компрессорной трубы может воздействовать ряд факторов, относящихся к общей нагрузке, таких как уровень отклонения скважины и увеличение веса компоновки гибкой насосно-компрессорной трубы при ее дополнительном продвижении дальше в скважину. Вообще говоря, в работе с приведением в движение обычным трактором с использованием стандартной гибкой насосно-компрессорной трубы (например, гибкой насосно-компрессорной трубы диаметром между около 2 дюймов и около 3-1/2 дюйма) можно получить действительный проход менее около 10000 футов в сильно отклоненной скважине.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению компоновка тракторов для продвижения создана к забою скважины, содержащая трактор со стороны устья, имеющий первые зонды со стороны устья и со стороны забоя для попеременного сцепления со стенкой скважины, трактор со стороны забоя, расположенный рядом с трактором со стороны устья, имеющий вторые зонды со стороны устья и со стороны забоя для попеременного сцепления со стенкой скважины, и поршень с гидравлическим приводом, проходящий через первые зонды со стороны устья и со стороны забоя и вторые зонды со стороны устья и со стороны забоя для активации сцепления.

Каждый из первых и вторых зондов со стороны устья и со стороны забоя может быть оборудован фиксаторами для сцепления.

Каждый из первых и вторых зондов со стороны устья и со стороны забоя может быть оборудован корпусом для размещения проходящего в нем поршня с гидравлическим приводом.

Компоновка тракторов может дополнительно содержать линию трактора со стороны устья, соединенную с корпусом первого зонда со стороны устья, линию трактора со стороны забоя, соединенную с корпусом второго зонда со стороны устья, и гидравлическую подводящую линию, соединенную с каждой линией трактора со стороны устья, и линией трактора со стороны забоя в последовательности для создания давления в корпусах зондов со стороны устья.

Линия трактора со стороны забоя может быть соединена с гидравлической подводящей линией рядом с соединением линии трактора со стороны устья для распределения подаваемого давления по существу поровну между корпусами устьевых зондов.

Компоновка тракторов может дополнительно содержать вспомогательный штуцер, расположенный в одной из линий трактора со стороны забоя и гидравлической подводящей линии после соединения линии трактора со стороны устья с ней и предназначенный для подъема давления в корпусе второго зонда со стороны устья для уравновешивания давления в зондах со стороны устья.

Поршень с гидравлическим приводом может содержать первую головку, расположенную в корпусе первого зонда со стороны устья и воспринимающую давление для создания грузоподъемности трактора со стороны устья, и вторую головку, расположенную в корпусе второго зонда со стороны устья и воспринимающую давление для создания грузоподъемности трактора со стороны забоя.

Грузоподъемность может быть обеспечена объединением грузоподъемностей тракторов со стороны устья и со стороны забоя, при этом грузоподъемность трактора со стороны забоя составляет, по меньшей мере, 33% грузоподъемности компоновки. Грузоподъемность может превышать 7500 фунтов.

Компоновка тракторов может дополнительно содержать третий трактор, расположенный рядом с трактором со стороны забоя и имеющий третий зонд со стороны устья и зонд со стороны забоя для попеременного сцепления со стенкой, при этом поршень с гидравлическим приводом проходит через третьи зонды со стороны устья и со стороны забоя для активации их сцепления.

Согласно другому варианту выполнения компоновка гибкой насосно-компрессорной трубы для продвижения на забое в скважине содержит компоновку тандемных тракторов с гидравлическим приводом, гибкую насосно-компрессорную трубу, соединенную с упомянутой компоновкой тандемных тракторов с гидравлическим приводом, и скважинный инструмент, соединенный с компоновкой тандемных тракторов для применения на месте работ на забое скважины.

Глубина места работ на забое скважины может превышать 10000 футов.

Согласно изобретению создан способ, содержащий установку компоновки тандемных тракторов с гидравлическим приводом в скважину, гидравлическое приведение в действие отдельных тракторов в компоновке, перемещение компоновки к месту работ на забое скважины с помощью тракторов.

Способ может дополнительно содержать выполнение скважинного мероприятия на месте работы на забое скважины с помощью скважинного инструмента, соединенного с компоновкой.

Перемещение компоновки может содержать попеременное приведение в действие фиксирующих опор зондов со стороны устья и зондов со стороны забоя отдельных тракторов для сцепления со стенкой скважины.

Способ может дополнительно содержать поддержание перемещения компоновки одним из тракторов после отказа сцепления одного из зондов другого трактора.

Отказ сцепления может возникать вследствие механической поломки другого трактора или увеличения диаметра скважины вокруг другого трактора.

Согласно изобретению создан также способ распределения нагрузки, воспринимаемой компоновкой тандемных тракторов, содержащий следующие стадии:

гидравлическая подача мощности на трактор компоновки со стороны устья для сообщения ему грузоподъемности;

гидравлическая подача мощности на трактор компоновки со стороны забоя для сообщения ему грузоподъемности, при этом грузоподъемности вместе составляют грузоподъемность компоновки;

гидравлическое уравновешивание грузоподъемностей друг относительно друга.

Уравновешивание грузоподъемностей может содержать поддержание гидравлического расхода к каждому трактору, составляющему менее около 0,1 бар/мин.

Грузоподъемность трактора со стороны забоя может составлять, по меньшей мере, около 45% грузоподъемности компоновки.

Уравновешивание грузоподъемностей может содержать использование вспомогательного штуцера, расположенного в гидравлической линии между тракторами для подъема давления на тракторе со стороны забоя.

Уравновешивание грузоподъемностей может содержать поддержание гидравлического расхода к каждому из тракторов ниже около 0,1 бар/мин и использование вспомогательного штуцера, расположенного в гидравлической линии между тракторами для подъема давления на тракторе со стороны забоя.

Грузоподъемность трактора со стороны забоя может составлять, по меньшей мере, около 48% грузоподъемности компоновки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показан вид сбоку, частично в сечении, варианта осуществления компоновки тандемного трактора с гидравлическим приводом, размещенной в скважине.

На фиг.2 схематично показано сечение компоновки тандемного трактора с гидравлическим приводом фиг.1.

На фиг.3 показан общий вид сечения с компоновкой тандемного трактора с гидравлическим приводом фиг.1, размещенной в скважине на нефтепромысле.

На фиг.4 показан увеличенный вид фрагмента 4-4 с устьевым и забойным тракторами компоновки фиг.1.

На фиг.5А показан график, отображающий действие гидравлического потока на грузоподъемность тракторов компоновки фиг.1-4 друг относительно друга.

На фиг.5В показана гидравлическая схема варианта осуществления компоновки со штуцером, размещенным непосредственно примыкающим со стороны устья скважины к забойному трактору.

На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций способа применения компоновки тандемного трактора с гидравлическим приводом в скважине.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Варианты осуществления изобретения описаны для некоторых операций, осуществляемых тандемным трактором на забое скважины. В частности, очистка скважины с помощью гибкой насосно-компрессорной трубой с трактором от обломков породы на забое подробно описана ниже (смотри фиг.3). Вместе с тем, другие способы практического применения тандемного трактора с гидравлическим приводом могут использовать техническое оснащение, подробно описанное в данном документе. Действительно, скважинные мероприятия с помощью тандемной компоновки трактора с гидравлическим приводом могут включать в себя как активные геотехнические мероприятия в скважине, описанные в данном документе, или иметь более пассивный характер в каротажных работах. Как бы то ни было, варианты осуществления, подробно описанные в данном документе, включают в себя использование нескольких тракторов, как части компоновки тракторов с гидравлическим приводом для продвижения заданной нагрузки, например гибкой насосно-компрессорной трубы и другого забойного оборудования. Фактически, некоторые варианты осуществления изобретения, подробно описанные в данном документе, включают в себя техническое оснащение для уравновешивания распределения нагрузки по тракторам компоновки.

На фиг.1 показана компоновка 100 тандемных тракторов с гидравлическим приводом, проходящая в скважине 180 сквозь пласт 190. В показанном варианте осуществления, компоновка 100 выполнена с возможностью продвижения гибкой насосно-компрессорной трубы 110 на значительные глубины скважины, если необходимо, и продвижения через наклонно-направленные участки скважины 180. Например, компоновка 100 оборудована несколькими тракторами 125, 150 для улучшения, тем самым, грузоподъемности. Таким образом, как подробно описано ниже, компоновка 100 с гидравлическим приводом может достигать глубин, превышающих 10000 футов, даже при прохождении, по существу, через горизонтальную скважину 180. При этом оборудование такое, как инструмент 370 очистки скважины, можно доставить на рабочее место на забое скважины увеличенной глубины для практического применения на нем (фиг.3).

Каждый трактор 125, 150 компоновки 100 оборудован индивидуальными зондами 130, 140 и 160, 170 соответственно. Каждый зонд 130, 140, 160, 170 имеет корпус 135, 145, 165, 175, в котором размещен набор фиксирующих опор 137, 147, 167, 170. Как подробно описано дополнительно ниже, компоновка 100 выполнена с возможностью перемещения корпусов 135, 145, 165, 175 и опор 137, 147, 167, 170 в координированном режиме для получения продвижения компоновки 100 по скважине 180. Более конкретно, создан поршень 115, проходящий через каждый из корпусов 135, 145, 165, 175. Как подробно описано дополнительно ниже для сдвига корпусов 135, 145, 165, 175 относительно поршня и попеременного приведения в действие опоров 137, 147, 167, 170 можно использовать гидравлическую систему. Таким образом, можно получить медленное продвижение вперед компоновки 100 вдоль по скважине 180.

На фиг.2 показан схематичный вид сечения компоновки 100 тандемных тракторов с гидравлическим приводом. Каждый трактор 125, 150 компоновки 100 имеет гидравлический привод с техническим оснащением, подробно раскрытым в заявке на патент США №11/772181 под названием «Трактор с гидравлическим приводом». Конкретно, как подробно описано ниже, создана основная линия 201 гидравлической системы, соединенная с гидравлической системой гибкой насосно-компрессорной трубы 110 для подачи гидравлической мощности для работы трактора на забое скважины. Вместе с тем, в данном случае подача гидравлической мощности осуществляется на два направления, то есть гидравлическая мощность одновременно подается на отдельные трактор 125 со стороны устья и трактор 150 со стороны забоя.

При подаче мощности на трактора 125, 150 их грузоподъемность может изменяться. Тем не менее, добавление второго трактора все равно существенно увеличивает суммарную грузоподъемность компоновки 100, например, по меньшей мере, на около 150%. Более конкретно, трактор 125 со стороны устья может вносить установленное количество грузоподъемности в общую грузоподъемность компоновки 100, принимая во внимание, что трактор 150 со стороны забоя выполнен с возможностью внесения вклада в количестве около половины установленной величины. Кроме того, как подробно описано ниже, можно задействовать технические средства для настройки грузоподъемности тракторов 125, 150 для получения по существу уравновешенной между ними нагрузки. Таким способом можно предотвратить неравномерный износ трактора 125 со стороны устья и достичь большей общей грузоподъемности компоновки 100.

Как показано на фиг.2, основная линия 201 гидросистемы принимает в себя установленный гидравлический поток текучей среды (показан графически стрелкой 200). Например, в одном варианте осуществления по основной линии 201 можно создать поток, составляющий около 2 баррелей в минуту (бар/мин) при давлении 2000 фунт/дюйм². Этот поток 200 может вытекать из гидравлического источника с существенно более высоким расходом и давлением, например, потока, проходящего по гибкой насосно-компрессорной трубе 110 (фиг.1). Можно использовать штуцер 205 для отведения потока в 0,1 бар/мин из основной линии 201 и по линии 210 в камеру 225 со стороны устья первого зонда 130 со стороны устья. При прохождении с обычным падением давления по линии 210 поток может трансформироваться, подавая в камеру 225 давление, составляющее, например, около 1300 фунт/дюйм².

Давление, созданное в камере 225, как указано выше, может действовать на первую головку 230 поршня со стороны устья для осуществления приведения компоновки 100 в движение, как показано, слева направо. Например, первый зонд со стороны устья 130 может быть установлен неподвижно в скважине 180 посредством выдвинутых опор 137. Вместе с тем, давление на головку 230 поршня может привести в движение поршень 110, а также первый зонд 140 и второй зонд 170 со стороны забоя в направлении к забою скважины (при убранных опорах 147, 177). В общем, для показанного варианта трактор 125 со стороны устья может обеспечивать грузоподъемность свыше около 5000 фунт/дюйм².

Как показано на фиг.2, что гидравлическую мощность можно просто отводить по промежуточной линии 202 на линию 220 трактора со стороны забоя для питания энергией трактора 150 со стороны забоя. Вместе данные линии 201, 202 составляют гидравлический подвод для тракторных линий 210, 220. Таким образом, другие 0,1 бар/мин можно подать на трактор 150 со стороны забоя. Вместе с тем, при условии добавления расстояния в гидравлической системе промежуточной линией 202 и линией 220 трактора со стороны забоя, суммарное давление, подаваемое в камеру 250 со стороны устья второго зонда 160 со стороны устья, может быть существенно меньше давления, подаваемого на первый зонд 130 со стороны устья. Например, можно увидеть суммарное падение давления 1350 фунт/дюйм² по линиям 202, 220, ведущим к камере 250. Таким образом, для действия на головку 260 второго поршня со стороны устья можно использовать давление около 650 фунт/дюйм² (то есть около половины давления, поданного на трактор со стороны устья, как описано выше). Поэтому трактор со стороны забоя может иметь допустимую нагрузку около 2500 фунтов.

В вышеописанном варианте осуществления трактор 150 со стороны забоя обеспечивает грузоподъемность приблизительно в половину грузоподъемности описанного трактора 125 со стороны устья. Вместе с тем, для компоновки 100 в целом, использование второго трактора увеличивает грузоподъемность в полтора раза. То есть грузоподъемности тракторов 125, 150 являются суммирующимися. Таким образом, добавление второго трактора увеличивает грузоподъемность компоновки 100 с 5000 до 7500 фунтов. Таким образом, даже в случае, если нагрузка, принимаемая компоновкой 100, остается относительно несбалансированной, общая грузоподъемность компоновки 100 заметно увеличивается. На практике это может трансформироваться в увеличение отхода компоновки 100 на несколько тысяч футов в скважине 180 (фиг.1). Дополнительно к этому, как подробно описано ниже, добавленные технические средства и признаки можно задействовать для обеспечения, по существу, уравновешивания нагрузки и дополнительного увеличения общей грузоподъемности компоновки 100.

Кроме того, как показано на фиг.2, когда первая поршневая головка 230 и вторая поршневая головка 260 со стороны устья достигают конца перемещения в соответствующих зондах 130, 160, давление можно поднять со стороны забоя первой поршневой головки 240 со стороны забоя и второй поршневой головки 270 со стороны забоя. Таким способом первый и второй зонды 140 и 170 соответственно со стороны забоя можно сдвинуть к забою и затем зафиксировать неподвижно. При этом фиксирующие опоры первого и второго зондов 130 и 170 соответственно со стороны забоя можно убрать. Согласно технологии, подробно описанной в заявке на патент США №11/772181, этот механизм может продолжать продвигаться в непрерывном режиме без прерывания перемещения поршень 110 в направлении к забою скважины. Кроме того, как показано на фиг.1, фиксирование компоновки 100 можно постоянно поддерживать в процессе продвижения к забою с обеспечением соединения, по меньшей мере, пары зондов (например, пары зондов 130, 160 со стороны устья или пары зондов 140 и 170 со стороны забоя) со стенкой скважины в любой данный момент времени. Как описано в указанной заявке США, это может обеспечить предотвращение отката компоновки 100 в направлении к устью скважины.

На фиг.3 показан общий вид сечения нефтепромысла 300. Компоновка 100 тандемных тракторов с гидравлическим приводом размещена в скважине 180. В данном варианте компоновка 100 показана уже прошедшей несколько тысяч футов сквозь слои 390, 190 пласта на пути к относительно горизонтальной секции ствола скважины 180. Такое размещение, возможно, за пределы глубины 10000 футов в скважину 180, можно осуществить с использованием компоновки 100 тандемных тракторов с гидравлическим приводом с грузоподъемностью, по меньшей мере, около 7500 фунтов, как подробно описано выше. В показанном варианте осуществления изобретения данное размещение можно осуществить для спуска и работы инструмента 370 очистки скважины для удаления обломков 380 породы. При этом компоновку 100 тандемных тракторов с гидравлическим приводом можно задействовать для доставки инструментов также для ряда других мероприятий в скважине.

Компоновку 100 можно доставить на нефтепромысел 300 на мобильной буровой установке 330 гибкой насосно-компрессорной трубы, несущей барабан 340 гибкой насосно-компрессорной трубы. Мобильная буровая установка 330 может также обеспечить блок 335 управления для направления очистки скважины вместе с управлением развертыванием компоновки 100 и гибкой насосно-компрессорной трубы 110. Как показано, гибкую насосно-компрессорную трубу 110 направляют через обычный инжектор 350 и блок противовыбросовых превенторов и другую запорную арматуру для эффективного направления и продвижения гибкой насосно-компрессорной трубы 110 и компоновки 100 для очистки места работы в скважине.

На фиг.4 показан увеличенный вид участка компоновки 100, фрагмента 4-4 фиг.3. На этом виде показан трактор 125 со стороны устья с первым зондом 130 со стороны устья плотно зафиксированным своими опорами 137 к стенке 185 скважины. Вместе с тем, близкое рассмотрение стенки 185 скважины выявляет, что скважина 180 является скважиной необсаженного типа или скважиной с открытым стволом. Это можно видеть по изменяющемуся диаметру скважины 180, в которой он не может оставаться одинаковым и скважина может быть структурно непрочной. На фиг.4 показано место 400 эрозии ствола скважины с диаметром, существенно превышающим пределы опор 167 трактора 150 со стороны забоя. Поэтому, когда трактор 125 со стороны устья плотно зафиксирован неподвижным, трактор 150 со стороны забоя остается незакрепленным относительно скважины 180. То есть, как показано на фиг.2 и 3, опоры 177 второго зонда 170 со стороны забоя являются убранными, в то время как опоры второго зонда 160 со стороны устья являются открытыми (неспособными к опиранию на стенку 185 скважины на месте 400 эрозии ствола скважины).

В описанных выше условиях трактор 150 со стороны забоя не способен фиксироваться на месте 400 эрозии ствола скважины в имеющемся диаметре скважины. Например, самый большой приемлемый диаметр для фиксирования компоновки 100 может составлять между около 8 и 10 дюймов, в то время как на месте 400 эрозии ствола скважины на фиг.4 имеется диаметр скважины, превышающий около 12 дюймов. Тем не менее, использование компоновки 100 тандемного трактора, подробно описанное в данном документе, может обеспечивать непрерывное перемещение трактором по скважине 180 и мимо места 400 эрозии ствола скважины.

Таким образом, в зависимости от общей используемой нагрузки резервирование, создаваемое при использовании нескольких тракторов 125, 150, обеспечивает продолжение перемещения трактором компоновки 100 к забою скважины посредством трактора 125 со стороны устья даже в случае, если трактор 150 со стороны забоя стал временно недействующим. Такое не будет возможным при компоновке с одиночным трактором, в случае с которой встреча с таким местом 400 эрозии ствола скважины сделает невозможным продолжение перемещения трактором. В зависимости от общей включенной в состав нагрузки, использование компоновки 100 с тандемными тракторами или с несколькими тракторами, подробно описанной в данном документе, может обеспечивать продолжение перемещения тракторами, даже если один из тракторов 125, 150 не способен работать временно или иначе по ряду причин. Например, данные причины могут включать в себя механическую поломку одного из тракторов 125, 150 в дополнение к существованию описанного места 400 эрозии ствола скважины.

Как подробно описано выше, трактора 125, 150 могут иметь разную грузоподъемность вследствие особенностей гидравлической системы, подробно показанной на фиг.2. Тем не менее, как также описано, общую грузоподъемность компоновки 100 можно увеличить в полтора раза добавлением второго гидравлического трактора (вносящего вклад, составляющий, по меньшей мере, около 33% общей грузоподъемности). Вместе с тем, как показано на фиг.5А и 5В, подробно описанных ниже, дополнительное техническое оснащение и мероприятия можно применять для существенного уравновешивания нагрузки между тракторами 125, 150 компоновки 100. Таким способом общую грузоподъемность компоновки 100 можно заметно увеличить и нежелательная деформация под напряжением на устьевом тракторе может быть по существу предотвращена.

На фиг.5А показан график, отображающий воздействие гидравлического потока на грузоподъемность описанных подробно выше тракторов компоновки. В частности, показан гидравлический поток в галлонах в минуту, а не в баррелях в минуту, дающий более детальное разрешение по воздействию различного расхода в компоновке. Так, например, как указано выше для схемы фиг.2, можно первоначально применить расход около 0,1 бар/мин к каждому трактору 125, 150, что в результате дает общую грузоподъемность компоновки 100 около 7500 фунтов для описанного варианта осуществления изобретения. Как указано для данного варианта осуществления, эту грузоподъемность можно разбить на нагрузку около 5000 фунтов для трактора 125 со стороны устья и около 2500 фунтов для трактора 150 со стороны забоя.

При конкретном рассмотрении фиг.5, вместе с тем, становится ясно, что можно использовать дополнительное уменьшение расхода (то есть ниже 0,1 бар/мин) для поднятия грузоподъемности каждого из тракторов. Например, трактор со стороны устья представлен кривой 520 трактора со стороны устья. После изучения кривой 520 трактора со стороны устья становится ясно, что при уменьшении расхода, скажем от около 6 гал/мин до около 1 гал/мин, грузоподъемность трактора со стороны устья увеличивается. В показанном варианте осуществления грузоподъемность увеличивается от около 7500 фунтов до около 6250 фунтов. Аналогично, кривая 510 трактора со стороны забоя показывает сдвиг грузоподъемности от около 2500 фунтов до около 4750 фунтов. Таким образом, как конкретно показано на фиг.5А, отображенная компоновка может переходить от общей грузоподъемности около 7500 фунтов до грузоподъемности, превышающей около 10000 фунтов (следует отметить показанные 11000 фунтов). На практике это может значительно влиять на полную глубину, достигаемую компоновкой.

Уменьшение расхода, приводящее к увеличению общей грузоподъемности, является функцией, присущей падению давления, возникающему в гидравлических линиях, подающих гидравлическую мощность на трактора. Величина данного падения давления является переменной, зависящей от расхода в данных гидравлических линиях. Таким образом, при уменьшении расхода уменьшается падение давления и величина давления, подаваемого на трактора (например, через камеры 225, 250 фиг.2), увеличивается, тем самым увеличивая грузоподъемность. Вместе с тем, при условии, что уменьшенный расход не замедляет продвижения компоновки до некоторой степени, уменьшение расхода можно отрегулировать для конкретных значений во времени, необходимых оператору. Так, например, как показано на фиг.5А, где общая грузоподъемность около 9750 фунтов является достаточной, оператор может выбрать расход 4 гал/мин, показанный в точке а. Альтернативно, как описано выше, оператор может выбрать расход 2 гал/мин для создания грузоподъемности около 10750 фунтов, показанный в точке b, расход 1 гал/мин для создания грузоподъемности около 11000 фунтов, показанный в точке с.

В дополнение к увеличению общей грузоподъемности компоновки, как описано выше, также следует заметить, что при уменьшении расхода разделение общей нагрузки между тракторами становится более сбалансированным. Это является результатом, присущим уменьшению количества давления, теряемого в гидравлических линиях компоновки при уменьшении расхода. Например, как показано на графике на фиг.5А, ясно, что при расходе около 4 гал/мин (то есть в точке а) разница в грузоподъемности тракторов составляет около 1750 фунтов, а при расходе около 1 гал/мин (то есть в точке с) разница в грузоподъемности тракторов составляет только около 1000 фунтов. В данном случае трактор со стороны забоя создает грузоподъемность, составляющую более около 45% общей грузоподъемности компоновки, и, таким образом, более сбалансированное распределение нагрузки между тракторами. Во многих случаях не будет ничего необычного в пороговом значении нагрузки между около 7000 фунтов и около 9000 фунтов. Таким образом, создание сбалансированной нагрузки в данном режиме также уменьшает деформацию трактора со стороны устья под напряжением и вероятность поломки во время продвижения по забою скважины.

На фиг.5В показана гидравлическая схема компоновки 100 фиг.1-4. В данном варианте осуществления использован вспомогательный штуцер 530, расположенный непосредственно примыкающим со стороны устья скважины к трактору 150 со стороны забоя. То есть, возвращаясь к схеме фиг.2, вспомогательный штуцер 530 установлен на промежуточной линии 202. Хотя его также можно установить в линии 220 трактора со стороны забоя. В таком режиме давление можно поднять до некоторого уровня в пользу трактора 150 со стороны забоя. Таким образом, грузоподъемность трактора 150 со стороны забоя можно аналогично поднять ближе к грузоподъемности трактора 125 со стороны устья. В одном варианте осуществления можно задействовать уменьшенный расход, как подробно описано со ссылками на фиг.5А, в комбинации со вспомогательным штуцером 530, показанным на фиг.5В. В таком варианте осуществления грузоподъемность трактора 150 со стороны забоя составляет, по меньшей мере, около 48% общей грузоподъемности компоновки 100. Таким образом, можно по существу достигнуть сбалансированности грузоподъемности тракторов 125, 150.

На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций способа применения компоновки тандемных тракторов, подробно описанной выше в данном документе. Компоновка устанавливается в скважине и обеспечивается гидравлическим приводом на стадиях 615 и 630. Использование только тандемной или с несколькими тракторами конфигурации существенно увеличивает глубину скважины, достигаемую компоновкой. Вместе с тем, можно принять дополнительные меры на стадиях 645 и 660 в виде уменьшенного гидравлического потока и/или использования вспомогательного штуцера вблизи трактора со стороны забоя для дополнительного улучшения грузоподъемности и предельной достигаемой глубины для компоновки. Дополнительно к этому, как описано выше, такие меры можно задействовать одиночно или объединено и получить дополнительное преимущество уравновешивания нагрузки, разделенной между тракторами компоновки для предотвращения ненадлежащей деформации на любом из данных тракторов.

Компоновка с гидравлическим приводом может устанавливаться в нужном месте в скважине на стадии 675. Там где необходимо, наличие с нескольких тракторов может обеспечивать продвижение компоновки к месту работ даже в случае, если один из тракторов не может вносить вклад в продвижение вследствие неисправности, скважинных условий и т.п. Дополнительно к этому на стадии 690, что самое главное, скважинное мероприятие можно проводить скважинным инструментом, соединенным с компоновкой (например, мероприятие очистки скважины, показанное на фиг.3).

Вместе с тем, варианты осуществления компоновок скважинных тракторов, подробно описанные в данном документе, можно использовать для увеличения отхода гибкой насосно-компрессорной трубы в скважине, особенно в скважинах, характеризующихся большими углами наклона. Это происходит вследствие существенно улучшенной грузоподъемности компоновки, достигнутой использованием нескольких тракторов с гидравлическим приводом. Таким образом, отход компоновки может не ограничиваться по нагрузке, допустимой для единственного трактора. Варианты осуществления компоновок тандемных тракторов, подробно описанные выше в данном документе, могут обеспечивать общую грузоподъемность значительно выше 5000 фунтов, что может трансформироваться в глубину перемещения трактором более 10000 м в наклонно-направленной скважине.

Настоящее описание представлено со ссылками на варианты осуществления, предпочтительные в настоящее время. Специалистам в области техники и технологии, к которой относится данное изобретение, должно быть ясно, что возможны изменения и замены в описанных структурах и способы работ можно применять без имеющего значение отхода от принципа и объема данных вариантов осуществления. Например, хотя компоновки подробно описаны в данном документе, использующими два трактора, можно задействовать более двух тракторов. Кроме того, штуцеры помимо вспомогательного штуцера, подробно описанного для фиг.5В, можно задействовать на гидравлических линиях компоновки для дополнительной оптимизации и настройки гидравлических параметров по всей компоновке. Аналогично, можно перекомпоновать сами гидравлические линии. Такая перекомпоновка может включать в себя соединение линии 220 трактора со стороны забоя с основной гидравлической линией 201 вблизи ее соединения с линией 210 трактора со стороны устья. В таком способе потери давления и, таким образом, мощность, подаваемую к тракторам 125, 150 можно более равномерно распределять (фиг.2). Вне зависимости от потенциальных модификаций, вышеизложенное описание не следует считать относящимся только к структурам, описанным и показанным на прилагаемых чертежах, а вместо этого соответствующим и поддерживающим следующую формулу изобретения, задающую наиболее полно и точно объем изобретения.

Компоновка тракторов для применения на забое нефтегазоносных скважин с использованием нескольких тракторов одновременно содержит гидравлический привод и может создавать существенное увеличение общей грузоподъемности при выполнении работы забойными тракторами. Таким образом, работы на гибкой насосно-компрессорной трубе можно проводить на увеличенных глубинах скважин. Кроме того, грузоподъемность компоновки можно гидравлически распределять между несколькими тракторами компоновки с помощью различного технического оснащения. Таким способом можно увеличивать общую грузоподъемность и уменьшать износ трактора компоновки со стороны устья. Технический результат заключается в повышении эффективности доставки необходимого оборудования в горизонтальные скважины большой протяженности. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Компоновка тракторов для продвижения в скважине, содержащая трактор со стороны устья, имеющий первые зонды со стороны устья и со стороны забоя для попеременного сцепления со стенкой скважины, трактор со стороны забоя, расположенный рядом с трактором со стороны устья, имеющий вторые зонды со стороны устья и со стороны забоя для попеременного сцепления со стенкой скважины, и поршень с гидравлическим приводом, проходящий через первые зонды со стороны устья и со стороны забоя и вторые зонды со стороны устья и со стороны забоя для активации сцепления.

2. Компоновка тракторов по п.1, в которой каждый из первых и вторых зондов со стороны устья и со стороны забоя оборудован фиксаторами для сцепления.

3. Компоновка тракторов по п.1, в которой каждый из первых и вторых зондов со стороны устья и со стороны забоя оборудован корпусом для размещения проходящего в нем поршня с гидравлическим приводом.

4. Компоновка тракторов по п.3, дополнительно содержащая линию трактора со стороны устья, соединенную с корпусом первого зонда со стороны устья, линию трактора со стороны забоя, соединенную с корпусом второго зонда со стороны устья, и гидравлическую подводящую линию, соединенную с каждой линией трактора со стороны устья и линией трактора со стороны забоя в последовательности для создания давления в корпусах зондов со стороны устья.

5. Компоновка тракторов по п.4, в которой линия трактора со стороны забоя соединена с гидравлической подводящей линией рядом с соединением линии трактора со стороны устья для распределения подаваемого давления по существу поровну между корпусами устьевых зондов.

6. Компоновка тракторов по п.4, дополнительно содержащая вспомогательный штуцер, расположенный в одной из линий трактора со стороны забоя и гидравлической подводящей линии после соединения линии трактора со стороны устья с ней и предназначенный для подъема давления в корпусе второго зонда со стороны устья для уравновешивания давления в зондах со стороны устья.

7. Компоновка тракторов по п.4, в которой поршень с гидравлическим приводом содержит первую головку, расположенную в корпусе первого зонда со стороны устья и воспринимающую давление для создания грузоподъемности трактора со стороны устья, и вторую головку, расположенную в корпусе второго зонда со стороны устья и воспринимающую давление для создания грузоподъемности трактора со стороны забоя.

8. Компоновка тракторов по п.7, в которой грузоподъемность обеспечена объединением грузоподъемностей тракторов со стороны устья и со стороны забоя, при этом грузоподъемность трактора со стороны забоя составляет, по меньшей мере, 33% грузоподъемности компоновки.

9. Компоновка тракторов по п.8, в которой грузоподъемность превышает около 7500 фунтов.

10. Компоновка тракторов по п.1, дополнительно содержащая третий трактор, расположенный рядом с трактором со стороны забоя и имеющий третьи зонд со стороны устья и зонд со стороны забоя для попеременного сцепления со стенкой, при этом поршень с гидравлическим приводом проходит через третьи зонды со стороны устья и со стороны забоя для активации их сцепления.

11. Способ продвижения в скважине компоновки тандемного трактора с гидравлическим приводом, содержащий следующие стадии: установка компоновки тандемных тракторов с гидравлическим приводом в скважину; попеременное гидравлическое приведение в действие отдельных тракторов в компоновке; перемещение компоновки к месту работ на забое скважины с помощью тракторов.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий выполнение скважинного мероприятия на месте работы на забое скважины с помощью скважинного инструмента, соединенного с компоновкой.

13. Способ по п.11, в котором перемещение компоновки содержит попеременное приведение в действие фиксирующих опор зондов со стороны устья и зондов со стороны забоя отдельных тракторов для сцепления со стенкой скважины.

14. Способ по п.13, дополнительно содержащий поддержание перемещения компоновки одним из тракторов после отказа сцепления одного из зондов другого трактора.

15. Способ по п.14, в котором отказ сцепления возникает вследствие механической поломки другого трактора или увеличения диаметра скважины вокруг другого трактора.

16. Способ распределения нагрузки, воспринимаемой компоновкой тандемных тракторов, содержащий следующие стадии: попеременная гидравлическая подача мощности на трактор компоновки со стороны устья для сообщения ему грузоподъемности; попеременная гидравлическая подача мощности на трактор компоновки со стороны забоя для сообщения ему грузоподъемности, при этом грузоподъемности вместе составляют грузоподъемность компоновки; гидравлическое уравновешивание грузоподъемностей друг относительно друга с использованием гидравлической подводящей линии, соединенной с гибкой насосно-компрессорной трубой, соединенной с компоновкой тандемных тракторов с гидравлическим приводом.

17. Способ по п.16, в котором уравновешивание грузоподъемностей содержит поддержание гидравлического расхода к каждому трактору, составляющему менее около 0,1 бар/мин.

18. Способ по п.17, в котором грузоподъемность трактора со стороны забоя составляет, по меньшей мере, около 45% грузоподъемности компоновки.

19. Способ по п.16, в котором уравновешивание грузоподъемностей содержит использование вспомогательного штуцера, расположенного в гидравлической линии между тракторами для подъема давления на тракторе со стороны забоя.

20. Способ по п.16, в котором уравновешивание грузоподъемностей содержит поддержание гидравлического расхода к каждому из тракторов ниже около 0,1 бар/мин, и использование вспомогательного штуцера, расположенного в гидравлической линии между тракторами, для подъема давления на тракторе со стороны забоя.

21. Способ по п.20, в котором грузоподъемность трактора со стороны забоя составляет, по меньшей мере, около 48% грузоподъемности компоновки.