УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПАССИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДОЙ В СКВАЖИНЕ Российский патент 2015 года по МПК E21B43/12 

В настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по дате подачи заявки US 12/540,888, поданной 13 августа 2009 г. на изобретение "Устройство и способ пассивного управления текучей средой в скважине".

Изобретение в целом относится к устройствам и способам выборочного управления потоком текучих сред (флюидов), поступающих в эксплуатационную колонну скважины.

Углеводороды, такие как нефть и газ, добывают из подземных месторождений с использованием скважин, пробуренных в продуктивный пласт. Углеводороды часто извлекают из нескольких углеводородосодержащих пластов (или эксплуатационных зон), расположенных вдоль скважины. Часто в эксплуатационных зонах вместе с углеводородами присутствует вода. Иногда воду нагнетают в соседние скважины (указываются также как "нагнетательные скважины") для перемещения углеводородов из пласта в направлении скважины. На более поздних стадиях добычи углеводородов из эксплуатационной зоны количество воды, поступающей в скважину, продолжает увеличиваться. Иногда случается прорыв воды в скважину. В результате такого прорыва в скважину поступают большие количества воды из прилегающего пласта или воды, нагнетаемой в нагнетательные скважины, которая проходит в эксплуатационную зону и далее в скважину.

Особенная проблема возникает на горизонтальных участках скважин, которые проходят через одну эксплуатационную зону, содержащую углеводороды. Когда текучая среда (флюид) из разных зон поступает в скважину неравномерно, то может подавляться поступление текучей среды из эксплуатационной углеводородосодержащей зоны, в результате чего будет увеличиваться интенсивность поступления воды в скважину. Поступление воды в скважину нежелательно, поскольку, среди прочего, вода занимает ценное пространство в трубах, используемых для лифтинга углеводородов на поверхность, и, кроме того, воду необходимо отделять от углеводородов (и как-то от нее избавляться на поверхности), прежде чем их можно будет транспортировать к месту назначения.

Для выравнивания притока флюида в лифтовую колонну на протяжении эксплуатационной зоны используются устройства регулирования потока в сочетании с песчаными фильтрами. Устройства регулирования потока, такие как клапаны, используются для предотвращения или ограничения потока флюида из эксплуатационной зоны. Устройства регулирования потока ограничивают поток воды вместе с потоком углеводородов. Кроме того, такие устройства регулирования потока сложны, дороги и могут нуждаться в частом техническом обслуживании.

В настоящем изобретении предлагается устройство и способ регулирования потока воды, поступающей из подземного пласта в скважину (секцию эксплуатационной колонны), которые устраняют некоторые из вышеуказанных недостатков.

А именно в изобретении предлагается способ изготовления устройства регулирования потока для регулирования потока текучей среды из пласта, при выполнении которого:

обеспечивают материал с приспосабливающейся формой с открытоячеистой структурой;

формируют элемент регулирования потока путем нагнетания в проемы открытоячеистой структуры материала с приспосабливающейся формой гидрофильного полимера в количестве, достаточном, чтобы элемент регулирования потока ограничивал поток протекающей через него воды, причем гидрофильный полимер сцепляется со стенками ячеек материала с приспосабливающейся формой и размещается в проемах открытоячеистой структуры для ограничения потока воды через них.

Также предлагается устройство регулирования потока для регулирования потока текучей среды из пласта, содержащее элемент регулирования потока, сформированный из материала с приспосабливающейся формой с открытоячеистой структурой и гидрофильного полимера, нагнетенный в проемы открытоячеистой структуры материала с приспосабливающейся формой в количестве, достаточном, чтобы элемент регулирования потока ограничивал поток протекающей через него воды, причем гидрофильный полимер сцеплен со стенками ячеек материала с приспосабливающейся формой и размещается в проемах открытоячеистой структуры для ограничения потока воды через них.

Кроме того, предлагается способ получения текучей среды из пласта в скважину, при выполнении которого:

обеспечивают устройство регулирования потока, содержащее элемент регулирования потока, сформированный из материала с приспосабливающейся формой с открытоячеистой структурой и заданного количества гидрофильного полимера, нагнетаемого в открытоячеистую структуру материала с приспосабливающейся формой в количестве, достаточном, чтобы элемент регулирования потока ограничивал поток протекающей через него воды, причем гидрофильный полимер сцеплен со стенками ячеек материала с приспосабливающейся формой и размещается в проемах открытоячеистой структуры для ограничения потока воды через проемы;

устанавливают устройство регулирования потока с элементом регулирования потока, находящимся в первом, сжатом, состоянии, в заданном месте в скважине;

обеспечивают элементу регулирования потока возможность принять вторую, расширенную, форму; и

выводят текучую среду из пласта в скважину путем направления потока текучей среды через устройство регулирования потока.

Совокупность признаков изобретения изложена достаточно широко так, чтобы можно было оценить вклад в уровень техники, и будет лучше понятна из подробного описания изобретения, которое приведено ниже. Безусловно, имеются также дополнительные признаки изобретения, которые будут описаны ниже и раскрыты в прилагаемой формуле изобретения.

Другие преимущества и аспекты настоящего изобретения будут также понятны специалистам из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей, на которых одинаковые или сходные элементы указаны одинаковыми ссылочными обозначениями, и на которых показано:

на фиг. 1 - вид сбоку сечения эксплуатационного комплекса необсаженной скважины, который содержит устройства регулирования потока в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 - вид сбоку сечения устройства регулирования потока, содержащего элемент с приспосабливающейся формой в сжатой форме, в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения;

на фиг. 3 - вид сбоку сечения устройства регулирования потока, содержащего элемент с приспосабливающейся формой в расширенной форме, в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения;

на фиг. 4 - подробный вид сбоку части устройства регулирования потока, содержащего проницаемую ячеистую структуру с гидрофильным полимером, в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к устройствам и способам управления дебитом скважины по добыче углеводородов. Настоящее изобретение допускает его осуществление в различных формах. Некоторые из конкретных вариантов осуществления изобретения показаны на чертежах и ниже будут описаны подробно, однако при этом следует понимать, что рассмотренные варианты приведены только для иллюстрации принципов предлагаемых устройств и способов, и объем изобретения не ограничивается этими вариантами.

На фиг. 1 показан вид скважины 110, которая пробурена в толще пород и проходит через два пласта 114, 116, из которых необходимо осуществлять добычу углеводородов. Скважина 110 имеет наклонный или проходящий примерно горизонтально участок 119. В скважине 110 установлено эксплуатационное оборудование (сборка), указанное в целом ссылочным номером 120, которое формируется насосно-компрессорной (лифтовой) колонной 122, проходящей вниз от устья 124 скважины на поверхности 126. В эксплуатационном оборудовании 120 по всей его длине сформирован внутренний продольный канал для потока флюида. Между эксплуатационным оборудованием 120 и внутренней поверхностью 131 скважины имеется кольцевое (затрубное) пространство 130. Эксплуатационное оборудование 120 имеет наклонную часть 132, проходящую вдоль участка 119 скважины 110. В выбранных местах вдоль эксплуатационного оборудования 120 размещены устройства 134 регулирования потока флюида в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Устройства 134 регулирования потока флюида дополнительно изолируют внутри скважины 110 двумя пакерами 136, как показано в зоне 137.

Как показано на фиг. 1, скважина 110 имеет необсаженную секцию, которая находится в непосредственном контакте с пластами 114, 116. Добываемые флюиды протекают из пластов 114, 116 непосредственно в кольцевое пространство 130, которое формируется между эксплуатационным оборудованием 120 и стенкой скважины 110. Устройства 134 регулирования потока флюида управляют одной или несколькими характеристиками потока флюида, поступающего в эксплуатационное оборудование 120. В соответствии с настоящим изобретением устройство 138 регулирования дебита может иметь различные конструкции, обеспечивающие управление потоком флюидов, протекающим через устройство.

На фиг. 2 показано несколько устройств 200 регулирования потока флюида (также указываемых, как "устройства регулирования потока"), установленных в секции 202 скважины для регулирования потока флюидов из месторождения или эксплуатационной зоны, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 2 приведен вид сбоку сечения устройств 200 регулирования потока флюида, на котором некоторые части удалены для иллюстрации его некоторых деталей. Поток добываемого флюида в устройства 200 может быть функцией одной или нескольких характеристик или параметров пластового флюида, включая содержание воды. Устройства 200 регулирования потока флюида могут быть распределены любым подходящим способом по длине секции эксплуатационной скважины для обеспечения управления потоком флюида в разных местах. Такое решение обладает тем достоинством, что поток добываемой нефти может быть стабилизирован в таких ситуациях, когда большая интенсивность потока ожидается у "пятки" горизонтальной скважины по сравнению с интенсивностью потока у ее "носка". Путем соответствующей настройки устройств 200 регулирования потока флюида, например, путем стабилизации давления или ограничения поступления воды, можно повысить вероятность эффективного дренирования нефтяного месторождения. Ниже рассматривается подробно конструкция устройства 200 регулирования потока флюида.

Рассматриваемый вариант устройства 200 регулирования потока флюида содержит элемент 201 регулирования потока (указываемый так же как "элемент с приспосабливающейся формой"). В большинстве случаев элемент с приспосабливающейся формой может быть сжат и установлен в скважине. Такой элемент с приспосабливающейся формой расширяется при нагреве выше температуры стеклования, как это будет описано ниже. Элемент 201 с приспосабливающейся формой обладает проницаемостью. В одном из вариантов элемент 201 с приспосабливающейся формой включает одну или несколько добавок, которые расширяются под действием определенных текучих сред, таких как вода, в результате чего проницаемость элемента 201 снижается. Снижение проницаемости приводит к уменьшению потока флюида, включая воду, через элемент 201. Ниже описывается формирование такого элемента с приспосабливающейся формой.

Как показано на фиг. 2, в одном из вариантов элемент 201 с приспосабливающейся формой может быть размещен на внешней поверхности фильтрующего элемента 204. Элемент 201 с приспосабливающейся формой показан на фиг. 2 в сжатом состоянии, так что он может быть опущен в скважину и установлен в нужном месте. Как будет описано ниже более подробно, элемент 201 с приспосабливающейся формой может расширяться при нагреве в скважине и прилегать к поверхности 206 скважины, обеспечивая позиционирование и удерживание устройства регулирования потока флюида в заданном месте скважины. Фильтрующий элемент 204 может содержать подходящую проволочную сетку или аналогичное фильтрующее устройство с большим сроком службы. В одном из вариантов фильтрующий элемент 204 может быть размещен на внешней поверхности трубной секции 208, которая имеет проходы для флюида, обеспечивающие проход флюида внутрь трубной секции, откуда добываемый флюид направляется к поверхности. Как показано на фиг. 2, элемент 201 с приспосабливающейся формой расположен на внешней поверхности фильтрующего элемента 204. В другом варианте элемент 201 с приспосабливающейся формой может быть расположен на внешней поверхности трубной секции 208. Еще в одном варианте может обеспечиваться зазор для потока флюида вдоль внешней поверхности трубной секции 208 для содействия поступлению потока добываемого флюида из элемента 201 с приспосабливающейся формой в трубную секцию 208.

В варианте, представленном на фиг. 2, несколько устройств 200 регулирования потока флюида показаны расположенными рядом друг с другом на горизонтальном участке скважины. Также могут использоваться пакеры или другие компоненты, расположенные в пространстве 210 между устройствами 200 регулирования потока флюида. Пакеры могут использоваться для изоляции эксплуатационных зон или участков горизонтальной скважины. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения устройство 200 регулирования потока флюида может иметь различные конструкции, обеспечивающие необходимое управление потоком флюида, протекающим через устройство. Под термином "флюид/текучая среда" ("флюиды") в настоящем описании понимаются жидкости, газы, углеводороды, многофазные текучие среды, смеси нескольких таких текучих сред, вода, соляной раствор, технические текучие среды, такие как буровой раствор, текучие среды, закачиваемые с поверхности, такие как вода, и текучие среды природного происхождения, такие как нефть и газ. Кроме того, указание "вода" должно пониматься также как жидкости, основным компонентом которых является вода, например соляной раствор или морская вода.

Устройство 200 управления потоком флюида, показанное на фиг. 2, может иметь различные альтернативные конструкции для управления потоком протекающего через него флюида. Для изготовления различных компонентов устройства 200 могут использоваться различные материалы, включая металлические сплавы, сталь, полимеры, пеноматериалы, композиционные материалы и любые подходящие прочные материалы с большим сроком службы, или их сочетания. Иллюстрации, приведенные на чертежах, прилагаемых к описанию, выполнены без соблюдения масштаба. Размеры и/или форма узлов или отдельных компонентов могут варьироваться в зависимости от требуемой фильтрации, от потока и от других характеристик, определяемых конкретным применением. Кроме того, на некоторых иллюстрациях некоторые компоненты удалены, чтобы можно было лучше показать другие компоненты.

В общем случае элемент 201 с приспосабливающейся формой может быть сформирован из любого материала, который обеспечивает регулирование потока воды из пласта в скважину. В одном из вариантов элемент 201 с приспосабливающейся формой может быть сформирован с использованием полимерного пеноматериала с открытыми ячейками (с открытоячеистой структурой). Такой ячеистый компонент является проницаемым для флюидов, которые проходят через открытые ячейки и, соответственно, через весь компонент из пеноматериала. Такой элемент с приспосабливающейся формой может быть описан как компонент с открытыми ячейками, который обладает существенной проницаемостью или имеет поры. Типы материалов, которые могут быть пригодны для изготовления элемента с приспосабливающейся формой, могут включать любой материал, который способен противостоять типичным условиям среды в скважине без потери своих рабочих характеристик. В некоторых неограничивающих вариантах в качестве такого материала может быть использован термопластичный или термореактивный материал. Такой материал может содержать ряд добавок и/или других компонентов, которые изменяют или модифицируют свойства получаемого материала с приспосабливающейся формой. Например, в некоторых неограничивающих вариантах материал с приспосабливающейся формой может быть термопластичным или термореактивным и может быть выбран из группы материалов, содержащей полиуретаны, полистиролы, полиэтилены, эпоксидные смолы, каучуки, фторкаучуки, нитрилы, этилен-пропилен монодиены, а также другие полимеры, их сочетания и другие аналогичные материалы.

В некоторых неограничивающих вариантах элемент 201 с приспосабливающейся формой может обладать "памятью формы". Поэтому элемент 201 с приспосабливающейся формой также может указываться как элемент с памятью формы. Термин "память формы", как он используется в настоящем описании, относится к материалам, которые можно сжать при нагреве выше температуры стеклования, они будут сохранять эту сжатую форму при охлаждении. Однако материал может вернуться к своим первоначальным размерам и форме, то есть к первоначальному состоянию до сжатия, при повторном нагреве примерно до температуры его стеклования или выше этой температуры. Материалы такой подгруппы, которая может включать синтезированные (syntactic) и традиционные пеноматериалы, могут быть составлены таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая температура стеклования для конкретного применения. Например, пенообразующий материал может быть составлен таким образом, чтобы температура его стеклования была немного ниже ожидаемой температуры в скважине на глубине использования материала, и затем из него может быть получена обычный пеноматериал, или же он может использоваться в качестве матрицы для синтезированного пеноматериала.

Первоначальная форма элемента с приспосабливающейся формой может варьироваться, хотя в целом трубчатая форма обычно хорошо подходит для установки в скважине в качестве части устройства регулирования потока флюида, как это указывается в настоящем описании. Элемент с приспосабливающейся формой может также иметь форму листа материала, который может быть обернут вокруг лифтовой колонны в качестве компонента устройства регулирования флюида или фильтрации песка. Вогнутые концы, зоны с бороздками и т.п. могут использоваться в конструкции для облегчения установки или для улучшения фильтрационных характеристик слоя. В последнем случае конструкция может обеспечивать фильтрацию песка. В одном из вариантов к элементу с приспосабливающейся формой перед его установкой в скважине могут быть добавлены гидрофильные полимеры. Гидрофильные полимеры добавляют, когда элемент с приспосабливающейся формой нагрет выше температуры его стеклования, и полимер помещается внутри открытых ячеек структуры, формируемой элементом с приспосабливающейся формой. В одном из вариантов гидрофильные полимеры могут добавляться к элементу с приспосабливающейся формой, когда его температура ниже температуры стеклования. Затем элемент с приспосабливающейся формой сжимают и охлаждают до получения второй формы, которая обеспечивает спуск устройства в скважину. Для целей настоящего изобретения элемент с приспосабливающейся формой может также указываться как устройство регулирования потока, устройство регулирования притока, элемент из реагирующего материала или элемент, регулирующий поток воды.

В разных вариантах осуществления изобретения устройство регулирования потока может содержать материал, реагирующий на воду. Одним из неограничивающих примеров материала, реагирующего на воду, является модификатор относительной проницаемости (МОП). Модификатор относительной проницаемости может быть гидрофильным полимером. Такой полимер может использоваться в чистом виде или в сочетании с проницаемым фильтрующим материалом, имеющим проходы для полимера. Для получения необходимой проницаемости или способности реагирования на входной действующий агент, такой как отбираемый флюид, имеющий определенное содержание воды, свойства материала, реагирующего на воды, могут изменяться путем изменения полимера (тип, состав, смесь и т.п.), проницаемого материала (тип, размер проходов для флюида, форма, сочетания и т.п.) или композиции этих двух материалов (количество полимера, способ связи, конфигурации и т.п.). В одном из неограничивающих примеров при протекании воды вокруг гидрофильного материала, находящегося внутри открытых ячеек пеноматериала, или сквозь него, он расширяется, в результате чего уменьшается общая площадь проходов в элементе с приспосабливающейся формой. В результате увеличивается сопротивление потоку флюида. Когда поток воды через проницаемый материал уменьшается, гидрофильные полимеры сжимаются или сокращаются, открывая проходы для потока флюидов.

Для целей настоящего изобретения гидрофильные полимеры могут быть составлены из любого подходящего компонента, который имеет сильное сродство к воде, обеспечивающее способность связываться с водой и разбухать под действием определенного количества воды и сокращаться, когда элемент не подвергается действию заданного количества воды. Соответственно, гидрофильные полимеры увеличиваются в объеме, когда на них действует заданное количество воды, поступающей из пласта. Заданное количество воды, которое вызывает расширение гидрофильных полимеров, может зависеть от расхода флюида, процентного содержания воды во флюиде или от другого параметра, являющегося показателем количества воздействующей воды. В одном из вариантов тип и размер гидрофильного полимера регулируют в соответствии с необходимой проницаемостью для конкретного приложения. Например, в плотном пеноматериале с открытыми ячейками может использоваться только ограниченное количество разжиженного гидрофильного полимера для ограничения потока воды через проходы для флюидов в пеноматериале.

Как это описывается ниже, элемент 201 с приспосабливающейся формой расширяется с прилеганием к стенкам скважины. Когда в качестве устройства регулирования потока флюида используется элемент с приспосабливающейся формой, то в предпочтительном варианте устройство остается в сжатом состоянии при спуске в скважину, пока оно не достигнет заданной глубины установки. Обычно транспортировка скважинного оборудования с поверхности на заданную глубину скважины занимает часы или дни. Если температура, действующая на оборудование при его спуске в скважину, будет достаточно высокой, то фильтрующие устройства, изготовленные из полиуретанового пеноматериала с памятью формы, могут начать расширяться. Чтобы предотвратить нежелательное расширение при спуске оборудования, могут использоваться различные способы замедления его нагрева. В одном конкретном варианте осуществления изобретения для предотвращения расширения устройств, выполненных из полиуретанового пеноматериала с памятью формы, при их спуске в скважину может использоваться пленка из поливинилового спирта, которой обертывают или покрывают внешнюю поверхность устройств. После того как фильтрующие устройства будут находиться в заданном месте в течение определенного времени в некотором диапазоне температур, пленка из поливинилового спирта растворяется в воде, в эмульсиях или в других скважинных флюидах, и устройства с памятью формы расширяются и прилегают к стенкам скважины. В другом неограничивающем варианте фильтрующие устройства, выполненные из полиуретанового пеноматериала с памятью формы, могут быть покрыты жесткой пластмассой, которая легко разрушается под действием флюидов с определенной температурой, например полиэфирный полиуретан и полиэфирный пластик. В данном случае речь идет о любых жестких твердых полимерных пленках или покрытиях, которые могут легко разрушаться под действием флюида, например воды, или углеводородов, или их сочетания. Покрытие должно иметь такой состав, который обеспечивает разрушение покрытия в определенном диапазоне температур, соответствующем температуре в месте применения, за необходимый промежуток времени (часы или дни) в процессе спуска оборудования. Толщина покрытия, предназначенного для задержки расширения материала, и тип разрушаемых пластмасс - это параметры, которые могут быть выбираться таким образом, чтобы предотвращалось расширение фильтрующих устройств из полиуретанового пеноматериала с памятью формы в процессе спуска в скважину. После установки фильтрующего устройства в нужном месте скважины в течение заданного времени в некотором диапазоне температур эти разрушаемые пластмассы разлагаются. В результате фильтрующие устройства могут расширяться в направлении внутренней стенки скважины. Иначе говоря, покрытие, которое замедляет или предотвращает возврат пористого материала с памятью формы к его расширенному состоянию или его преждевременное развертывание, может быть удалено путем растворения, например, в водном или углеводородном флюиде, или в результате термического разложения или гидролиза, с одновременным воздействием тепла или без такого воздействия. В одном из вариантов гидрофильный полимер, который может быть добавлен к пеноматериалу с приспосабливающейся формой элемента с приспосабливающейся формой путем нагнетания или другим способом, размещается внутри открытых ячеек пеноматериала.

Гидрофильные полимеры могут также указываться как гидрофильные материалы, причем может использоваться любой подходящий материал, обладающий гидрофильными свойствами. Гидрофильные полимеры могут быть составлены из любого подходящего компонента, который имеет сильное сродство к воде, обеспечивающее способность связываться с водой и разбухать под действием определенного количества воды и сокращаться, когда элемент не подвергается действию заданного количества воды. Соответственно, гидрофильные полимеры увеличиваются в объеме, когда на них действует заданное количество воды, поступающей из пласта. Заданное количество воды, которое вызывает расширение гидрофильных полимеров, может зависеть от расхода флюида, процентного содержания воды во флюиде или от другого параметра. В одном из вариантов в качестве таких полимеров может использоваться подходящее количество поливинилового спирта и винилсульфоната. В одном из вариантов содержание полимера может составлять 2-4%. В одном из вариантов полимер может вводиться в пеноматериал под давлением для полного или существенного насыщения пор материала. Полимер сцепляется (приклеивается) со стенками ячеек пеноматериала. Интенсивность расширения может задаваться выборочно. Однако, по мере увеличения содержания воды в добываемом флюиде, все большее количество полимера разбухает по мере того как все более количество ячеек пеноматериала заполняется водой.

На фиг. 3 показан вид сбоку сечения устройств 200 регулирования потока после расширения элементов 201 с приспосабливающейся формой (показаны на фиг. 2). Для удобства изложения расширившиеся элементы с приспосабливающейся формой обозначены ссылочным номером 202. На фиг. 3 показано, что каждое устройство 200 регулирования потока находится в заданном месте скважины, и элемент 202 с приспосабливающейся формой прилегает к внутренней поверхности скважины 206. Поскольку устройства 200 регулирования потока могут быть примерно одинаковыми, то для удобства ссылки делаются на одно такое устройство 200. Соответственно, каждое устройство 200 регулирования потока выполнено с возможностью обеспечения прохождения пластового флюида, как показано стрелкой 212, через элемент 202 с приспосабливающейся формой, фильтрующий материал 204 и трубную секцию 208. Затем пластовый флюид протекает в продольном направлении 214 к устью скважины. В одном из вариантов элементы 202 с приспосабливающейся формой нагреваются до температуры стеклования или до более высокой температуры, в результате чего они расширяются и прилегают к стенкам скважины 206. Соответственно, гидрофильные полимеры внутри элементов 202 с приспосабливающейся формой обеспечивают возможность прохождения углеводородного флюида сквозь элементы, обладающие существенной проницаемостью. Когда внутрь элементов 202 с приспосабливающейся формой начинает поступать вода, гидрофильный полимер, находящийся внутри ячеек, расширяется, увеличивая сопротивление потоку воды, протекающему через элементы. Гидрофильные полимеры расширяются под действием заданного количества воды, "забивая" открытые ячейки и проходы для флюида в пеноматериале с открытыми ячейками. В одном из вариантов, когда количество действующей воды падает ниже заданного уровня, и углеводородные флюиды, состоящие практически полностью из углеводородов (нефть и/или газ), протекают через элементы с приспосабливающейся формой, гидрофильные полимеры сжимаются (или их объем уменьшается), открывая проходы для потока нефти и/или газа. Соответственно, гидрофильные полимеры, находящиеся в элементах 202 с приспосабливающейся формой, обеспечивают регулирование потока флюида устройствами 200.

На фиг. 4 приведен вид части устройства 400 регулирования потока, содержащего проницаемую ячеистую структуру 402 и гидрофильный полимер 404. В одном из вариантов гидрофильный полимер 404 находится в проходах для флюида и в ячейках структуры 402 с открытыми ячейками и приклеен к стенкам ячеек. Гидрофильный полимер может быть добавлен в ячеистую структуру 402 путем нагнетания при формирования пеноматериала или любым другим подходящим способом. Как можно видеть на фиг. 4, гидрофильный полимер 404 находится в проемах 406 ячеистой структуры 402. Гидрофильный полимер 404 расширяется, когда в потоке пластового флюида 410 появляются молекулы 408 воды. Соответственно, гидрофильный полимер 404 вместе с ячеистой структурой 402 обеспечивает изменяемое сопротивление потоку флюида для устройства 400 регулирования потока. Кроме того, ячеистая структура 402 вместе с гидрофильным полимером 404 обеспечивает прочное соединение и сравнительно низкую скорость потока благодаря сравнительно большой площади контакта со стенками скважины.

Кроме того, устройство регулирования потока соответствует скважине, так что элемент с приспосабливающейся формой расширяется, заполняя все доступное пространство до стенок скважины. Стенки скважины определяют окончательную форму расширившегося проницаемого материала приспосабливающейся формой и не позволяют ему расширяться до исходного расширенного состояния или формы. Однако при этом расширенный элемент с приспосабливающейся формой, являющийся пористой частью устройства регулирования потока флюида, обеспечивает возможность углеводородам проходить из пласта в скважину. В другом варианте ячеистый элемент устройства регулирования потока флюида может быть выполнен из проницаемого материала с неприспосабливающейся формой. Материал может содержать проходы для флюида с гидрофильными полимерами, обеспечивающими ограничение потока воды, как это уже было описано.

В вышеприведенном описании рассматриваются конкретные варианты осуществления настоящего изобретения для целей иллюстрации и пояснения принципов изобретения. Однако специалистам будет ясно, что возможны многочисленные модификации и изменения рассмотренных выше вариантов осуществления изобретения без выхода за пределы его сущности и объема.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и, в частности, к области выборочного управления потоком текучих сред - флюидов, поступающих в эксплуатационную колонну скважины. Технический результат - ограничение поступления воды в потоке углеводородов. По способу изготовления устройства для регулирования потока текучей среды из пласта предусматривают использование материала с приспосабливающейся формой и с открытоячеистой структурой. Формируют элемент регулирования потока путем нагнетания в проемы открытоячеистой структуры материала с приспосабливающейся формой - гидрофильного полимера. Количество гидрофильного полимера предусматривают в объеме, достаточном, чтобы элемент регулирования потока ограничивал поток протекающей через него воды. Гидрофильный полимер размещают в проемах открытоячеистой структуры для ограничения потока воды через них. При этом, обеспечивают сцепление гидрофильного полимера со стенками ячеек материала с приспосабливающейся формой. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления устройства регулирования потока для регулирования потока текучей среды из пласта, при выполнении которого:
обеспечивают материал с приспосабливающейся формой с открытоячеистой структурой;
формируют элемент регулирования потока путем нагнетания в проемы открытоячеистой структуры материала с приспосабливающейся формой гидрофильного полимера в количестве, достаточном, чтобы элемент регулирования потока ограничивал поток протекающей через него воды, причем гидрофильный полимер сцепляется со стенками ячеек материала с приспосабливающейся формой и размещается в проемах открытоячеистой структуры для ограничения потока воды через них.

2. Способ по п.1, в котором:
нагревают материал с приспосабливающейся формой для придания ему первой формы, перед добавлением гидрофильного материала; и
сжимают и охлаждают элемент регулирования потока после добавления гидрофильного материала, чтобы придать элементу регулирования потока вторую форму.

3. Способ по п.1, в котором размещают элемент регулирования потока снаружи трубчатого элемента, в котором имеются каналы.

4. Способ по п.3, в котором обеспечивают проход для потока текучей среды между трубчатым элементом и элементом регулирования потока.

5. Способ по п.1, в котором гидрофильный полимер расширяется внутри элемента регулирования потока в результате воздействия на него некоторого количества воды.

6. Способ по п.1, в котором:
сжимают элемент регулирования потока; и добавляют гидрофильный материал в элемент регулирования потока после его сжатия.

7. Способ по п.1, в котором при обеспечении материала с приспосабливающейся формой используют пеноматериал, обладающий существенной проницаемостью.

8. Устройство регулирования потока для регулирования потока текучей среды из пласта, содержащее элемент регулирования потока, сформированный из материала с приспосабливающейся формой с открытоячеистой структурой и гидрофильного полимера, нагнетаемого в проемы открытоячеистой структуры материала с приспосабливающейся формой в количестве, достаточном, чтобы элемент регулирования потока ограничивал поток протекающей через него воды, причем гидрофильный полимер сцеплен со стенками ячеек материала с приспосабливающейся формой и размещается в проемах открытоячеистой структуры для ограничения потока воды через них.

9. Устройство регулирования потока по п.8, содержащее трубчатый элемент, в котором имеется по меньшей мере один канал для текучей среды.

10. Устройство регулирования потока по п.9, содержащее металлическую сетку между трубчатым элементом и элементом регулирования потока.

11. Устройство регулирования потока по п.9, содержащее проход для потока текучей среды между трубчатым элементом и элементом регулирования потока.

12. Устройство регулирования потока по п.8, в котором гидрофильный полимер способен ограничивать поток воды в результате воздействия на него некоторого количества воды.

13. Устройство регулирования потока по п.8, в котором элемент регулирования потока выполнен таким образом, чтобы при его помещении в скважину он расширялся до контакта со стенкой скважины.

14. Способ получения текучей среды из пласта в скважину, при выполнении которого:
обеспечивают устройство регулирования потока, содержащее элемент регулирования потока, сформированный из материала с приспосабливающейся формой с открытоячеистой структурой и заданного количества гидрофильного полимера, нагнетаемого в открытоячеистую структуру материала с приспосабливающейся формой в количестве, достаточном, чтобы элемент регулирования потока ограничивал поток протекающей через него воды, причем гидрофильный полимер сцеплен со стенками ячеек материала с приспосабливающейся формой и размещается в проемах открытоячеистой структуры для ограничения потока воды через проемы;
устанавливают устройство регулирования потока с элементом регулирования потока, находящимся в первом, сжатом, состоянии, в заданном месте в скважине;
обеспечивают элементу регулирования потока возможность принять вторую, расширенную, форму; и
выводят текучую среду из пласта в скважину путем направления потока текучей среды через устройство регулирования потока.

15. Способ по п.14, в котором обеспечивают элемент регулирования потока снаружи трубчатого элемента, имеющего по меньшей мере один канал, выполненный с возможностью поступления через него текучей среды в трубчатый элемент.

16. Способ по п.15, в котором при обеспечении устройства регулирования потока обеспечивают проход для потока текучей среды между трубчатым элементом и элементом регулирования потока.

17. Способ по п.16, в котором при обеспечении устройства регулирования потока размещают металлическую сетку между трубчатым элементом и элементом регулирования потока или снаружи элемента регулирования потока.

18. Способ по п.14, в котором гидрофильный полимер расширяется внутри элемента регулирования потока в результате воздействия некоторого количества воды для ограничения потока протекающей через него воды.

19. Способ по п.14, в котором материал с приспосабливающейся формой включает пеноматериал, обладающий существенной проницаемостью.

20. Способ по п.14, в котором для обеспечения возможности принятия элементом регулирования потока второй, расширенной, формы нагревают материал с приспосабливающейся формой до температуры, превышающей температуру его стеклования.