ГАЛЬВАНИЧЕСКИ ИЗОЛИРОВАННОЕ ВЫХОДНОЕ ЗВЕНО ДЛЯ СКВАЖИННОГО ОТВЕТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E21B29/06 E21B17/08 E21B19/16 

Данное изобретение относится, в общем, к оборудованию, используемому в операциях в подземных скважинах и, в частности, к гальванически изолированному выходному звену для скважинного ответвления.

Без ограничения объема настоящего изобретения должны быть описаны предпосылки изобретения, относящиеся к выполнению окна в обсадной колонне для многоствольной скважины в качестве примера.

В многоствольных скважинах обычной практикой является бурение ответвления или бокового ствола, проходящего поперечно от пересечения с основным или главным стволом скважины. Обычно, после установки обсадной колонны в главном стволе скважины, скважинный отклонитель устанавливают в обсадной колонне на требуемом пересечении и затем один или несколько фрезеров отклоняются вбок скважинным отклонителем для выполнения окна в стенке обсадной колонны.

В некоторых установках требуется бурить боковой ствол от верхней части главного ствола наклонной скважины. В таких установках, необходимо выполнять окно в верхней части главной обсадной колонны. Одним предложенным решением является фрезерование окна в обсадной колонне заранее, то есть, выполнение окна в стенке обсадной трубы перед установкой обсадной колонны в главном стволе скважины. Обсадную трубу затем устанавливают в ствол скважин и поворачивают так, чтобы окно располагалось в требуемом месте и с требуемой ориентацией.

Обнаружено, вместе с тем, что если обсадную колонну следует цементировать в основном стволе скважины, окно должно быть закрыто во время цементирования, например, с использованием внутренней или наружной муфты. Обычно, муфту выполняют из материала, легко поддающегося фрезерованию, или выполняют такой, что ее можно извлечь после цементирования. Хотя такие муфты дают примеры успешного применения, с ними имеются проблемы. Например, материал муфт может являться несовместимым с текучими средами, используемыми в скважине. Использование наружных муфт увеличивает наружный диаметр обсадной колонны, что требует либо использования уменьшенного диаметра обсадной колонны, или бурения ствола скважины увеличенного диаметра. Использование внутренней муфты уменьшает внутренний диаметр обсадной колонны, сужая канал прохода текучих сред и оборудования через обсадную колонну. Использование сдвигаемых или извлекаемых внутренних муфт требует выполнения дополнительных операций в скважине и увеличивает сложность оборудования и процесса строительства.

Кроме того, обнаружено, что ориентирование по окружности периметра обсадной колонны с вырезанным заранее окном является сложным. Конкретно, вследствие значительного диаметра, большой длины, значительного веса колонны и трения между обсадной колонной и стволом скважины высокий крутящий момент требуется для поворота обсадной колонны. Такой поворот обсадной колонны может вызывать повреждения обсадной колонны или вырезанного заранее окна и может не иметь точности, необходимой для надлежащего ориентирования вырезанного заранее окна на высокой стороне.

Соответственно, возникает необходимость создания улучшенных систем и способов строительства многоствольных скважин, которые включают в себя один или несколько боковых стволов, отходящих от основного ствола скважины. В дополнение, возникает необходимость создания таких улучшенных систем и способов, которые не требуют выполнения окна в стенке обсадной колонны перед установкой обсадной колонны в главном стволе скважины. Дополнительно, возникает необходимость создания таких улучшенных систем и способов, которые не требуют ориентирование по окружности обсадной колонны после спуска в главный ствол скважины.

Настоящее изобретение, раскрытое в данном документе, направлено на создание улучшенных систем и способов строительства многоствольной скважины, включающей в себя один или несколько боковых стволов, проходящих от основного ствола скважины. Улучшенные системы и способы настоящего изобретения не требуют выполнения окна в стенке обсадной колонны перед установкой обсадной колонны в главном стволе скважины. В дополнение, улучшенные системы и способы настоящего изобретения не требуют кругового ориентирования периметра обсадной колонны после спуска в главный ствол скважины.

В одном аспекте настоящим изобретением создана скважинная система для выполнения окна в обсадной колонне, установленной в стволе скважины. Система включает в себя первое и второе стальные звенья обсадной колонны, соединяющиеся, как компоненты в обсадной колонне. Алюминиевое выходное звено располагается между первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны. Алюминиевое выходное звено имеет первое соединение компонентов с первым стальным звеном обсадной колонны и второе соединение компонентов со вторым стальным звеном обсадной колонны. Алюминиевое выходное звено функционально выполнено с возможностью выполнения окна в нем. Первая втулка располагается в первом соединении компонентов, создавая гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны. Вторая втулка располагается во втором соединении компонентов, создавая гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны.

В одном варианте осуществления первое и второе соединения компонентов являются резьбовыми соединениями компонентов. В данном варианте осуществления первый электроизолирующий слой может располагаться в первом соединении компонентов, предотвращая контакт металла с металлом между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны, и второй электроизолирующий слой может располагаться во втором соединении компонентов, предотвращая контакт металла с металлом между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны.

В некоторых вариантах осуществления, первая и вторая втулки выполнены из электроизолирующего материала, такого как полимер, включающий в себя ПЭЭК полимеры и пластики, фиберглас, такой как фиберглас со стеклом S с электроизолирующей матрицей или т.п. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая муфты могут включать в себя износостойкий материал, такой как вольфрамовые или керамические шарики.

В другом аспекте настоящим изобретением создана скважинная система для выполнения окна в обсадной колонне, установленной в стволе скважины. Система включает в себя первое и второе стальные звенья обсадной колонны, соединяющиеся, как компоненты в обсадной колонне. Алюминиевое выходное звено располагается между первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны. Алюминиевое выходное звено имеет первое соединение компонентов с первым стальным звеном обсадной колонны и второе соединение компонентов со вторым стальным звеном обсадной колонны. Алюминиевое выходное звено функционально выполнено с возможностью выполнения окна в нем. Втулка располагается в алюминиевом выходном звене и проходит, по меньшей мере, в часть первого стального звена обсадной колонны и, по меньшей мере, в часть второго стального звена обсадной колонны для создания гальванической изоляции между алюминиевым выходным звеном и первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны.

В дополнительном аспекте настоящим изобретением создана скважинная система для выполнения окна в обсадной колонне, установленной в стволе скважины. Система включает в себя первое и второе стальные звенья обсадной колонны, соединяющиеся, как компоненты в обсадной колонне. Алюминиевое выходное звено располагается между первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны. Алюминиевое выходное звено имеет первое соединение компонентов с первым стальным звеном обсадной колонны и второе соединение компонентов со вторым стальным звеном обсадной колонны. Алюминиевое выходное звено функционально выполнено с возможностью выполнения окна в нем. Первая внутренняя втулка располагается в первом соединении компонентов. Вторая внутренняя втулка располагается во втором соединении компонентов. Первая наружная муфта располагается вокруг первого соединения компонентов. Вторая наружная муфта располагается вокруг второго соединения компонентов. Первые внутренняя втулка и наружная муфта создают гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны. Вторые внутренняя втулка и наружная муфта создают гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны.

Для более полного понимания признаков и преимуществ настоящего изобретения, приведено подробное описание изобретения с прилагаемыми фигурами с позициями, соответствующими описанию, на фигурах показано следующее.

На Фиг.1 схематично показана морская буровая платформа с использованием гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.2 схематично показано гальванически изолированное выходное звено для многоствольной скважины во время операции ориентирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.3 схематично показано гальванически изолированное выходное звено для многоствольной скважины во время операции установки скважинного отклонителя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.4 схематично показано гальванически изолированное выходное звено для многоствольной скважины во время операции бурения боковой скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.5 показано в вырезе четверти сечение фиксирующей соединительной муфты, функционально выполненной для применения с гальванически изолированным выходным звеном для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.6 показано в вырезе четверти сечение ориентирующего переводника обсадной колонны, функционально выполненного для применения с гальванически изолированным выходным звеном для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.7 показано в вырезе четверти сечение ориентирующей втулки, функционально выполненной для применения с гальванически изолированным выходным звеном для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.8 показана сбоку муфта ориентирующей втулки, функционально выполненная для применения с гальванически изолированным выходным звеном для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.9A-9B показаны виды сбоку компоновки скважинного отклонителя, функционально выполненного для применения с гальванически изолированным выходным звеном для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.10A-10B показаны виды сбоку инструмента с дефлектором, функционально выполненного для применения с гальванически изолированным выходным звеном для многоствольной скважины согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.11A-11C в сечениях показан процесс сборки гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.12 показано сечение гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.13 показано сечение гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.14 показано сечение гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.15 показано сечение гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.16 показано сечение гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.17 показано сечение гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

При реализации и использовании различных вариантов осуществления настоящего изобретения, рассмотренных детально ниже, должно быть ясно, что настоящее изобретение дает много практически применимых концепций изобретения, которые можно осуществить в широком контексте конкретных вариантов. Конкретные варианты осуществления, рассмотренные в данном документе, являются только иллюстрацией способов реализации и использования изобретения, и не ограничивают объем настоящего изобретения.

На Фиг.1 схематично показано в целом позицией 10 применение гальванически изолированного выходного звена для многоствольной скважины с морской буровой нефтегазовой платформы. Полупогружная платформа 12 установлена по центру над подводным нефтегазоносным пластом 14, расположенным ниже морского дна 16. Подводная труба 18 проходит от палубы 20 платформы 12 к устьевому оборудованию 22, включающему в себя противовыбросовые превенторы 24. Платформа 12 имеет грузоподъемное устройство 26 и вышку 28 подъема и спуска трубных колонн, например, бурильной колонны 30. Основной ствол 32 скважины пробурен через различные геологические пласты, включающие в себя пласт 14. Термины "главный" и "основной" ствол используются в данном документе для ствола скважины, от которого бурится другой ствол скважины. Следует отметить, вместе с тем, что главный или основной ствол скважины не обязательно проходит напрямую к поверхности земли, но может вместо этого являться ответвлением еще одного ствола скважины. Обсадная колонна 34 цементируется в основном стволе 32 скважины. Термин "обсадная колонна" используют в данном документе для колонны трубных изделий, используемой для крепления ствола скважины. Обсадная колонна может фактически представлять собой известный специалистам в данной области техники "хвостовик" и может быть выполнена из любого материала, такого как сталь или композитный материал и может разделяться на части или быть непрерывной, такой как гибкая насосно-компрессорная труба.

Обсадная колонна 34 включает в себя встроенное гальванически изолированное алюминиевое выходное звено 36, описанное подробно ниже. В дополнение, обсадная колонна 34 включает в себя ориентирующий компоновочный узел 38 с компоновкой 40 скважинного отклонителя, установленной в нем. Компоновка 40 скважинного отклонителя имеет поверхность дефлектора, которую устанавливают в требуемой круговой ориентации относительно выходного звена 36, так что окно 42 можно фрезеровать, выбуривать или иначе выполнять в выходном звене 36 в требуемом круговом направлении. Как показано, выходное звено 36 располагается на требуемом пересечении между основным стволом 32 скважины и ответвлением или боковым стволом 44. Термины "ответвление" и "боковой" ствол скважины используются в данном документе для обозначения ствола скважины, который бурится от другого ствола скважины, такого как главный или основной ствол скважины. Ответвление или боковой ствол могут иметь другое ответвление или боковой ствол, пробуренный от него.

Хотя на Фиг.1 показана вертикальная секция основного ствола скважины, специалисту в данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение является одинаково подходящим для использования в стволах скважин, имеющих другие конфигурации, например в горизонтальных стволах скважин, наклонно-направленных стволах скважин, наклонных стволах скважин и т.п. Соответственно, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что для использования терминов направления, таких как выше, ниже, верхний, нижний, вверх, вниз, к устью скважины, к забою скважины и т.п. в отношении показанных на фигурах вариантов осуществления направление вверх является направлением вверх на соответствующей фигуре и направление вниз является направлением вниз на соответствующей фигуре, направление к устью является направлением к наземному оборудованию скважины и направление к забою является направлением к пятке скважины.

На Фиг.2 схематично показана скважинная система, включающая в себя выходное звено и части скважинной ориентирующей системы, в целом обозначенная позицией 100. В показанном варианте осуществления скважинная система 100 включает в себя множество инструментов и трубных изделий, соединенных между собой для образования обсадной колонны 34. Обсадная колонна 34 включает в себя фиксирующую соединительную муфту 102, которая предпочтительно имеет профиль и множество предпочтительных проходящих по окружности периметра ориентирующих элементов, выполненную с возможностью размещения компоновки фиксаторов в ней и установки компоновки фиксаторов в конкретной круговой ориентации. Обсадная колонна 34 также включает в себя ориентирующую втулку 104, которая предпочтительно имеет продольный паз, который привязан по окружности к предпочтительным расположенным по окружности ориентирующим элементам фиксирующей соединительной муфты 102.

Между фиксирующей соединительной муфтой 102 и ориентирующей втулкой 104 установлен ориентирующий переводник 106 обсадной колонны, который используют для обеспечения надлежащего ориентирования фиксирующей соединительной муфты 102 относительно ориентирующей втулки 104. Вместе фиксирующая соединительная муфта 102, ориентирующая втулка 104 и ориентирующий переводник 106 обсадной колонны можно называть ориентирующим компоновочным узлом, таким как ориентирующий компоновочный узел 38, упомянутый выше и показанный на Фиг.1. Следует отметить, что хотя на Фиг.2 показан ориентирующий компоновочный узел настоящего изобретения, как включающий в себя фиксирующую соединительную муфту 102, ориентирующую втулку 104 и ориентирующий переводник 106 обсадной колонны, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что ориентирующий компоновочный узел настоящего изобретения может включать в себя больше или меньше инструментов или другой набор инструментов с функциональной возможностью обеспечивать определение угла отклонения между круговым элементом привязки и требуемой круговой ориентацией окна и входить в контакт с ориентирующим элементом компоновки скважинного отклонителя для установки поверхности дефлектора компоновки скважинного отклонителя с требуемой круговой ориентацией относительно выходного звена. Также, хотя компоненты ориентирующего компоновочного узла настоящего изобретения описаны соединенными между собой в обсадной колонне 34, специалист в данной области техники должен отметить, что некоторые компоненты ориентирующего компоновочного узла или весь ориентирующий компоновочный узел могут альтернативно спускаться в обсадную колонну 34 после установки обсадной колонны 34.

В показанном варианте осуществления обсадная колонна 34 включает в себя гальванически изолированное алюминиевое выходное звено 108 предпочтительно выполненное легко фрезеруемым или разбуриваемым. Как показано, выходное звено 108 соединяется со стандартными звеньями 110, 112 обсадной колонны, обычно выполненными из стали, например низколегированной стали. Поскольку результатом контакта металла с металлом между разными металлами в токопроводящем растворе может являться электрохимическая коррозия, включающая в себя водородное охрупчивание стали звеньев обсадной колонны, выходное звено 108 гальванически изолируют от звеньев 110, 112 обсадной колонны согласно настоящему изобретению. В показанном варианте осуществления внутренняя втулка 114 и наружная муфта 118 создают изоляцию между выходным звеном 108 и звеном 110 обсадной колонны. Аналогично, внутренняя втулка 116 и наружная муфта 120 создают изоляцию между выходным звеном 108 и звеном 112 обсадной колонны. Внутренние втулки 114, 116 и наружные муфты 118, 120 предпочтительно выполнены из нетокопроводящего материала, например, полимера, такого как ПЭЭК полимеры и пластики, фиберглас, например фиберглас со стеклом S или другого материала, подходящего для уменьшения или исключения возникновения гальванического тока между выходным звеном 108 и звеньями 110, 112 обсадной колонны.

Также на Фиг.2 показан ориентирующий инструмент 122 или скважинный зонд, который спущен в обсадную колонну 34 на спускоподъемном средстве 124, таком как колонна из насосно-компрессорных труб, гибкая насосно-компрессорная труба, электрический кабель, каротажный кабель или т.п. после установки обсадной колонны 34 или с обсадной колонной 34 при ее установке. Скважинный зонд 122 используют для определения круговой ориентации по окружности опорного элемента в ориентирующем переводнике, такого как продольный паз ориентирующей втулки 104, предпочтительных ориентирующих элементов по окружности периметра фиксирующей соединительной муфты 102 или других обнаруживаемых опорных средств.

На Фиг.3 схематично показаны дополнительные части скважинной ориентирующей системы, работающие с выходным звеном, для выполнения окна для многоствольной скважины настоящего изобретения. В показанном варианте осуществления ориентирующий компоновочный узел включает в себя фиксирующую соединительную муфту 102, ориентирующую втулку 104 и ориентирующий переводник 106 обсадной колонны, описанные выше. В дополнение, скважинная ориентирующая система включает в себя компоновку 126 скважинного отклонителя, которая спущена в обсадную колонну 34 на спускоподъемном средстве 124 после спуска зонда 122 и после создания конфигурации компоновки 126 скважинного отклонителя, как описано ниже. Как показано, компоновка 126 скважинного отклонителя включает в себя компоновку 128 дефлектора с поверхностью дефлектора, функционально выполненной с возможностью направления фрезера или бурильного инструмента в боковую стенку выходного звена 108 для создания окна в нем. Компоновка 126 скважинного отклонителя также включает в себя компоновку 130 фиксаторов с наружным профилем, функционально выполненным с возможностью входа в контакт с внутренним профилем и предпочтительными расположенными по периметру ориентирующими элементами фиксирующей соединительной муфты 102.

В дополнение, компоновка 126 скважинного отклонителя имеет вертлюжный компоновочный узел 132, установленный с возможностью вращения между компоновкой 128 дефлектора и компоновкой 130 фиксаторов и функционально выполненный с возможностью селективно обеспечивать и предотвращать относительное вращение между компоновкой 128 дефлектора и компоновкой 130 фиксаторов. Вертлюжный компоновочный узел 132 обеспечивает придание конфигурации компоновке 126 скважинного отклонителя с учетом углового смещения, определенного зондом 122, с помощью поворота компоновки 128 дефлектора относительно компоновки 130 фиксаторов так, что поверхность дефлектора должна получать требуемую круговую ориентацию относительно выходного звена 108 следом за входом в контакт компоновки 130 фиксаторов с фиксирующей соединительной муфтой 102, см. Фиг.4. Как показано, компоновка 124 скважинного отклонителя вошла в контакт с ориентирующим переводником так, что поверхность дефлектора ориентирована для направления фрезера или бурильного инструмента с требуемой ориентацией для выполнения окна 134 и бокового ствола 136 скважины.

На Фиг.5 показана фиксирующая соединительная муфта настоящего изобретения, в целом обозначенная позицией 200. Фиксирующая соединительная муфта 200 имеет в общем трубчатый корпус 222 и может соединяться с другими инструментами или трубными изделиями обсадной колонны 34. Фиксирующая соединительная муфта 200 имеет множество предпочтительных расположенных по периметру ориентирующих элементов, показанных как множество выемок во внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200. В показанном варианте осуществления имеется четыре группы по две выемки, выполненные в различных аксиальных и угловых положениях или местах во внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200. Например, первая группа пазов или выемок 224a, 224b (вместе, выемки 224) расположена во внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200, по существу, в одинаковых угловых положениях и различных аксиальных положениях. Вторая группа пазов или выемок 226a, 226b (вместе, выемки 226) расположены во внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200, по существу, в одинаковых угловых положениях и различных аксиальных положениях. Третья группа пазов или выемок 228a, 228b (вместе выемки 228) расположены во внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200 по существу, в одинаковых угловых положениях и различных аксиальных положениях. Четвертая группа пазов или выемок 230a, 230b (вместе выемки 230) расположены во внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200 по существу, в одинаковых угловых положениях и различных аксиальных положениях. Как показано, выемки 226 расположены во внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200 по окружности через угол девяносто градусов от выемок 224. Аналогично, выемки 228 расположены в внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200, смещенными на угол девяносто градусов от выемок 226. Наконец, выемки 230 расположены во внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200 по окружности через угол девяносто градусов от выемок 228. Предпочтительно, выемки 224, 226, 228, 230 только частично проходят по периметру вокруг внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 220.

Кроме того, фиксирующая соединительная муфта 200 включает в себя внутренний профиль, показанный как множество канавок 232, таких как канавки 232a, 232b, проходящие по периметру вокруг внутренней поверхности фиксирующей соединительной муфты 200. В результате получают специально оконтуренную площадь где внутренний профиль и предпочтительные расположенные по периметру ориентирующие элементы фиксирующей соединительной муфты 200 функционально выполнены с возможностью совместной работы с наружным шпоночным профилем и закрепляющими штифтами, связанными с компоновкой фиксаторов компоновки скважинного отклонителя для аксиального и по окружности закрепления и ориентирования компоновки скважинного отклонителя с конкретной требуемой круговой ориентацией относительно фиксирующей соединительной муфты 200.

На Фиг.6 показан ориентирующий переводник обсадной колонны настоящего изобретения, в целом обозначенный позицией 250. Ориентирующий переводник 250 обсадной колонны включает в себя верхнюю замковую деталь 252 с резьбой и нижнюю замковую деталь 278 с резьбой для соединения ориентирующего переводника обсадной колонны с другими инструментами или трубными изделиями в обсадной колонне 34, например, с фиксирующей муфтой 102 и ориентирующей втулкой 104, описанными выше. Ориентирующий переводник 250 обсадной колонны обеспечивает угловое ориентирование ориентирующей втулки 104 относительно фиксирующей соединительной муфты 102 для совмещения конкретной группы выемок 224, 226, 228, 230 с ориентирующим пазом на ориентирующей втулке 104, как рассмотрено дополнительно ниже.

Ориентирующий переводник 250 обсадной колонны включает в себя верхний патрубок 254 с замковой деталью, частично установленный вокруг мандрели 256 и герметично соединенный с ней с помощью уплотнений 258, 260. Ориентирующий переводник 250 обсадной колонны также включает в себя нижний патрубок 262 с замковой деталью, частично установленный вокруг мандрели 256 и герметично соединенный с ней с помощью уплотнений 264, 266. Ориентирующий переводник 250 обсадной колонны дополнительно включает в себя регулировочное кольцо 268, установленное вокруг мандрели 256 и соединенное с ней с помощью шпоночного узла 270 и установочного винта 272. Регулировочное кольцо 268 включает в себя множество зубьев, шлицов или шпонок 274, которые стыкуются с аналогичными зубьями, шлицами или шпонками 276 нижнего патрубка 262 с замковой деталью. Вращая регулировочное кольцо 268 можно обеспечивать требуемое положенные по окружности или угловое положение верхнего патрубка 254 с замковой деталью относительно нижнего патрубка 262 с замковой деталью.

В одном варианте осуществления регулировочное кольцо 268 может обеспечивать точность регулировки поворота плюс/минус один градус между верхним патрубком 254 с замковой деталью и нижним патрубком 262 с замковой деталью. Когда ориентирующий переводник 250 обсадной колонны располагается между ориентирующей втулкой 104 и фиксирующей соединительной муфтой 102, продольный паз ориентирующей втулки 104 может располагаться по периметру совмещенным с некоторыми из предпочтительно расположенных по периметру ориентирующих элементов фиксирующей соединительной муфты 102, привязывая по периметру продольный паз к требуемому предпочтительному расположенному по периметру ориентирующему элементу. Данное ориентирование по окружности можно, таким образом, получить выполняя вращением корректировку положения верхнего патрубка 254 с замковой деталью относительно нижнего патрубка 262 с замковой деталью.

На Фиг.7 показана ориентирующая втулка настоящего изобретения, в целом обозначенная позицией 300. Ориентирующая втулка 300 выполнена, в общем, из трубного элемента 302, который показан с верхней муфтой 304, имеющей замковую деталь 306 с резьбой для соединения с другими инструментами или трубными изделиями в обсадной колонне 34. В трубном элементе 302 установлена трубная втулка 308. Втулка 308 поддерживается в трубном элементе 302 нижней соединительной муфтой 310 с помощью зубьев 312. Предпочтительно, втулка 308 выполнена из материала, который легко разбуривается, например, алюминия. Как лучше всего показано на Фиг.8, втулка 308 включает в себя продольный паз 314 для приема или входа в контакт с шпонкой или другим ориентирующим элементом на зонде 110 или компоновке 114 скважинного отклонителя. Предпочтительно, продольный паз 314 имеет вход 316 со скошенными кромками для упрощения доступа. В дополнение, верх втулки 308 имеет плоскую поверхность для подтверждения глубины и метки зонда 110. В операции зонд 110 входит в контакт с продольным пазом 314 так что может определяться угол отклонения между круговым положением продольного паза 314 и требуемым круговым положением окна, подлежащего выполнению в выходном звене обсадной колонны 34. В некоторых установках требуемая ориентация бокового ствола и значит окна может быть противоположна направлению силы тяжести. Таким образом, зонд 110 может обеспечивать определение ориентации продольного паза 314 относительно направления силы тяжести, которая может затем коррелироваться с требуемой ориентацией окна.

На Фиг.9A-9B показана компоновка скважинного отклонителя настоящего изобретения, в целом обозначенная позицией 320. Компоновка 320 скважинного отклонителя включает в себя опорную поверхность 322 скважинного отклонителя, расположенную, по существу, на верхнем конце компоновки 320 скважинного отклонителя. Опорная поверхность 322 скважинного отклонителя скошена от верхнего конца к нижнему концу для создания поверхности дефлектора, функционально выполненной с возможностью направления фрезерной или бурильной компоновки для выполнения окна с требуемой круговой ориентацией в звене окна обсадной колонны.

В показанном варианте осуществления компоновка 320 скважинного отклонителя включает в себя компоновку 324 фиксаторов. Компоновка 324 фиксаторов включает в себя кожух 326 фиксаторов с множеством окон, через которые выступают приводимые в действие пружинами шпонки 328. Шпонки 328 выполнены с возможностью совместной работы с внутренним профилем и предпочтительно расположенными по периметру ориентирующими элементами фиксирующей соединительной муфты, как описано выше, так что компоновка 320 скважинного отклонителя функционально выполнена с возможностью установки и закрепления по окружности в фиксирующей муфте.

В показанном варианте осуществления компоновка 320 скважинного отклонителя также включает в себя вертлюжный компоновочный узел 332. Вертлюжный компоновочный узел 332 включает в себя верхний вертлюжный кожух 334 и нижний вертлюжный кожух 336, вращающиеся относительно друг друга и функционально выполненные с возможностью стопорения вращения относительно друг друга с помощью установочных винтов 338 или другого фиксирующего устройства. В одном варианте осуществления вертлюжный компоновочный узел 332 может обеспечивать корректировку поворота на плюс/минус один градус между верхним вертлюжным кожухом 334 и нижним вертлюжным кожухом 336 так что требуемое круговое расположение или угловое положение можно устанавливать между опорной поверхностью 322 скважинного отклонителя и конкретной группой закрепляющих штифтов 330.

На Фиг.10A-10B показан инструмент с дефлектором настоящего изобретения, в целом обозначенный позицией 340. Инструмент 340 с дефлектором включает в себя опорную поверхность 342 дефлектора, для создания поверхности дефлектора, функционально выполненной с возможностью направления оборудования заканчивания через окно, выполненное в звене окна обсадной колонны. В показанном варианте осуществления инструмент 340 с дефлектором включает в себя компоновку 344 фиксаторов, имеющую приводимые в действие пружинами шпонки 346, выполненные с возможностью совместной работы с внутренним профилем и предпочтительно расположенными по периметру ориентирующими элементами фиксирующей соединительной муфты. Инструмент 340 с дефлектором также включает в себя вертлюжный компоновочный узел 350, имеющий верхний вертлюжный кожух 352 и нижний вертлюжный кожух 354, вращающиеся относительно друг друга и функционально выполненные с возможностью стопорения вращения относительно друг друга с помощью установочных винтов 356 или другого фиксирующего устройства.

При проведении работ обсадную колонну с гальванически изолированным выходным звеном, скрепленным в ней, и ориентирующим переводником, предпочтительно включающим в себя ориентирующую втулку, ориентирующим переводником обсадной колонны и фиксирующей соединительной муфтой спускают в ствол скважины. Предпочтительно, продольный паз или другой расположенный по периметру индикатор ориентирующей втулки привязывается к конкретному набору предпочтительных расположенных по периметру ориентирующих элементов фиксирующей соединительной муфты перед спуском. Альтернативно, в вариантах осуществления, где ориентирующий компоновочный узел вставляется в обсадную колонну, ориентирующий компоновочный узел можно спускать в установленную обсадную колонну и устанавливать относительно выходного звена.

Когда требуется открыть окно в выходном звене, можно спустить зонд в обсадной колонне к ориентирующему компоновочному узлу и предпочтительно к ориентирующей втулке для определения угла отклонения, образованного между расположенным по периметру опорным элементом, предпочтительно, продольным пазом ориентирующей втулки, и требуемой круговой ориентацией окна. Когда угол отклонения идентифицирован, ориентирующую втулку можно выбурить так, что остальную часть основного ствола скважины можно бурить и заканчивать. После этого придают конфигурацию компоновке скважинного отклонителя, управляя вертлюжной компоновкой для поворота поверхности дефлектора относительно компоновки фиксаторов для компенсации угла отклонения. Компоновку скважинного отклонителя теперь спускают в обсадной колонне до входа в контакт шпонок компоновки фиксаторов с профилем ориентирующего переводника. Компоновку скважинного отклонителя можно затем повернуть до входа в контакт шпонок компоновки фиксаторов с предпочтительными расположенными по периметру ориентирующими элементами фиксирующей соединительной муфты. Данная операция ориентирует поверхность дефлектора компоновки скважинного отклонителя в требуемую круговую ориентацию относительно выходного звена. После этого, окно можно фрезеровать или бурить через выходное звено в требуемом круговом направлении. Когда окно открыто, боковой ствол можно бурить через отверстие. Когда бурение бокового ствола завершено, компоновку скважинного отклонителя можно извлечь на поверхность, и инструмент с дефлектором, которому придана конфигурация с помощью управления вертлюжной компоновкой для поворота поверхности дефлектора относительно компоновки фиксаторов для компенсации угла отклонения, может устанавливаться в ориентирующем переводнике. При таком способе поверхность дефлектора инструмента должна отклонять колонну заканчивания и соответствующую колонну насосно-компрессорных труб в боковой ствол до заведения горизонтального перехода в инструмент с дефлектором и его герметизации.

На Фиг.11A-11C показан процесс сборки, связанный с включением выходного звена в состав обсадной колонны. Выходное звено 400 выполнено из материала, такого как алюминий, в котором легко фрезеровать или бурить такое окно для строительства боковой скважины через него. В показанном участке выходное звено 400 имеет ниппельный конец 402, который функционально выполнен с возможностью свинчиваться с соответствующим муфтовым концом другого звена обсадной колонны. Ниппельный конец 402 имеет электроизолирующий слой 404, выполненный по его окружности. Электроизолирующий слой 404 может наноситься на ниппельный конец 402 распылением, кистью, погружением или т.п. или может навинчиваться на ниппельный конец 402 если электроизолирующий слой 404 образуется перед скреплением. Предпочтительно, электроизолирующий слой 404 выполнен из электроизолирующего материала, такого как полимер. Как лучше всего показано на Фиг.11A, выходное звено 400 включает в себя радиально расточенную секцию 406 и уступ 408.

Электроизолирующую втулку 410 устанавливают в радиально расточенную секцию 406 выходного звена 400, как лучше всего показано на Фиг.11B. Втулка 410 предпочтительно выполнена из электроизолирующего материала, такого как полимер, включающего в себя ПЭЭК полимеры и пластики, фиберглас, например, фиберглас со стеклом S с электроизолирующей матрицей или т.п. В дополнение, втулка 410 может включать в себя материал, увеличивающий износостойкость, так что контакт с бурильной трубой или другие операции в обсадной колонне не должны приводить к износу втулки 410. Например, вольфрамовые шарики или керамические шарики могут наноситься на или втапливаться в поверхность втулки 410. Втулка 410 может включать в себя один слой основного материала с износостойким материалом на или вблизи ее внутренней поверхности. Альтернативно, втулка 410 может быть выполнена из нескольких слоев основного материала с износостойким материалом, встроенным между слоями. Предпочтительно, втулка 410 имеет скошенные концы для минимизации риска повреждения втулки 410 во время скважинных операций. Альтернативно или кроме того, сменный конус или защитное кольцо можно устанавливать на ведущих кромках втулки 410 для обеспечения защиты. Показанная втулка 410 полностью отформована и затем установлена в выходное звено 410.

После этого, стандартное звено 412 обсадной колонны с муфтовым концом 414 может устанавливаться поверх открытого конца втулки 410. Как лучше всего показано на Фиг.11C, звено 412 обсадной колонны свинчивается с ниппельным концом 402 выходного звена 400. Звено 412 обсадной колонны обычно выполнено из стали такой как низколегированная сталь. Звено 412 обсадной колонны включает в себя радиально расточенную секцию 416 и уступ 418. Как показано, втулка 410 размещается в расточенной секции 416 звена 412 обсадной колонны. Для предотвращения любой инфильтрации текучей среды между втулкой 410 и внутренним выходным звеном 400 и звеном 412 обсадной колонны, барьер для текучей среды предпочтительно создается между ними. Например, перед установкой, эпоксидный герметик или клей можно наносить на наружную поверхность втулки 410 или внутреннюю поверхность радиально расточенной секции 406 выходного звена 400, внутреннюю поверхность радиально расточенной секции 416 звена 412 обсадной колонны или то и другое. Альтернативно или кроме того, кольца круглого сечения или аналогичные герметизирующие элементы можно устанавливать в канавке, выполненной на каждом конце втулки 410 или в канавках, выполненных, соответственно в выходном звене 400 и звене 412 обсадной колонны (не показано).

Использование втулки 410, либо автономное или в соединении с электроизолирующим слоем 404, уменьшает или предотвращает электрохимическую коррозию, включающую в себя водородное охрупчивание звена 412 обсадной колонны. Указанное достигается благодаря исключению контакта металла с металлом между алюминием и сталью, когда, например, текучая среда заканчивания, например, рассол или галоидная текучая среда, включающая в себя хлористые текучие среды и бромистые текучие среды, перекачиваются через обсадную колонну, включающую в себя выходное звено 400. При этом, втулка 410 создает гальваническую изоляцию между выходным звеном 400 и звеном 412 обсадной колонны уменьшая или предотвращая гальванический ток между выходным звеном 400 и звеном 412 обсадной колонны.

Хотя конкретный процесс установки электроизолирующей муфты в выходном звене 400 и звене 412 обсадной колонны описан выше, специалист в данной области техники должен понимать, что другие способы можно использовать для выполнения обсадной колонны с гальванически изолированным алюминиевым выходным звеном. Например, электроизолирующая втулка может быть выполнена внутри секции обсадной колонны после свинчивания выходного звена 400 и звена 412 обсадной колонны с использованием такого способа нанесения покрытия, как распыление или т.п.

На Фиг.12 показано одно соединение компонентов выходного звена в обсадной колонне. В показанном варианте осуществления алюминиевое выходное звено 440 свинчивается со стандартным стальным звеном 442 обсадной колонны. В дополнение к имеющемуся электроизолирующему слою 444, установленному между деталями резьбового соединения и имеющейся электроизолирующей втулке 446, установленной в выходном звене 440 и звене 442 обсадной колонны, как описано выше, электроизолирующая муфта 448 располагается вокруг соединения компонентов выходного звена 440 и звена 442 обсадной колонны. Муфта 448 предпочтительно выполнена из одного слоя или нескольких слоев электроизолирующего материала такого как полимер, включающий в себя ПЭЭК полимеры и пластики, фиберглас, например, фиберглас со стеклом S с электроизолирующей матрицей или т.п. В дополнение, муфта 448 может включать в себя материал, увеличивающий износостойкость, например вольфрамовые или керамические шарики, так что контакт с поверхностью ствола скважины во время установки не протирает муфту 448. Предпочтительно, муфта 448 имеет скошенные концы для минимизации риска повреждений муфты 448 во время установки. Альтернативно или кроме того, как показано, сменные конусы 450, 452 или защитные кольца могут применяться поверх ведущих кромок муфты 448 для обеспечения защиты.

Для предотвращения любой инфильтрации текучей среды между муфтой 448 и внешней частью выходного звена 440 и звена 442 обсадной колонны, барьер для текучей среды предпочтительно создается между ними. Например, можно использовать эпоксидный герметик или клей. Альтернативно или кроме того, кольца круглого сечения или аналогичные уплотняющие элементы можно устанавливать в канавке, выполненной на каждом конце муфты 448 или в канавках, выполненных, соответственно в выходном звене 440 и звене 442 обсадной колонны. Как описано выше, муфта 448 может быть выполнена и затем прикреплена к выходному звену 440 и звену 442 обсадной колонны. Альтернативно, муфту 448 можно выполнять на внешней части выходного звена 440 и звена 442 обсадной колонны с использованием способа осаждения покрытия распылением или т.п. или с использованием способа выполнения обматывания, такого как обматывание армированным термоусадочным материалом фибергласа поверх эпоксидного слоя с последующим нагреванием.

Использование муфты 448, либо автономное или в соединении с электроизолирующим слоем 444, уменьшает или предотвращает электрохимическую коррозию, включающую в себя водородное охрупчивание звена 442. Указанное достигается благодаря исключению контакта металла с металлом между алюминием и сталью, когда, текучая среда, например, электролитическая текучая среда окружает обсадную колонну. При этом, муфта 448 создает гальваническую изоляцию между выходным звеном 440 и звеном 442 обсадной колонны, уменьшая или предотвращая гальванический ток между выходным звеном 440 и звеном 442 обсадной колонны.

На Фиг.13 показано гальванически изолированное выходное звено, установленное в обсадной колонне. В показанном варианте осуществления алюминиевое выходное звено 460 свинчивается с компонентами в обсадной колонне между двумя стандартными стальными звеньями 462, 464 обсадной колонны. Электроизолирующий слой 466 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 460 со звеном 462 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующий слой 468 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 460 со звеном 464 обсадной колонны. В показанном варианте осуществления электроизолирующая втулка 470 располагается в соединении компонентов между выходным звеном 460 и звеном 462 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующая втулка 472 располагается в соединении компонентов между выходным звеном 460 и звеном 464 обсадной колонны. Втулки 470, 472 предпочтительно выполнены из одного слоя или нескольких слоев электроизолирующего материала, такого как полимер, включающий в себя ПЭЭК полимеры и пластики, фиберглас, такой как фиберглас со стеклом S с электроизолирующей матрицей или т.п. В дополнение, втулки 470, 472 могут включать в себя материал, увеличивающий износостойкость. Предпочтительно, втулки 470, 472 имеют скошенные концы и могут, кроме того иметь сменные конуса или защитные кольца, выполненные поверх ведущих кромок. Для предотвращения любой инфильтрации текучей среды за втулками 470, 472, барьер для текучей среды, такой как эпоксидный герметик, клей или кольца круглого сечения, предпочтительно создается между ними.

Использование втулок 470, 472, либо автономное или в соединении с электроизолирующим слоем 466, 468, уменьшает или предотвращает электрохимическую коррозию, включающую в себя водородное охрупчивание звеньев 462, 464 обсадной колонны. Указанное достигается, благодаря исключению контакта металла с металлом между алюминием и сталью, когда, например, обсадная колонна находится в окружающей электролитической текучей среде. При этом, втулки 470, 472 создают гальваническую изоляцию между выходным звеном 460 и звеньями 462, 464 обсадной колонны, предотвращая гальванический ток между выходным звеном 460 и звеньями 462, 464 обсадной колонны.

На Фиг.14 показано гальванически изолированное выходное звено, установленное в обсадной колонне. В показанном варианте осуществления алюминиевое выходное звено 480 свинчивается с обсадной колонной между двумя стандартными стальными звеньями обсадной колонны 482, 484. Электроизолирующий слой 486 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 480 со звеном 482 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующий слой 488 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 480 со звеном 484 обсадной колонны. В показанном варианте осуществления электроизолирующая втулка 490 располагается в соединении компонентов выходного звена 480 и звена 482 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующая втулка 492 располагается в соединении компонентов выходного звена 480 и звена 484 обсадной колонны. Электроизолирующая муфта 494 располагается вокруг резьбового замка между выходным звеном 480 и звеном 482 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующая муфта 496 располагается вокруг резьбового замка между выходным звеном 480 и звеном 484 обсадной колонны. Муфты и втулки 490, 492, 494, 496 предпочтительно выполнены из одного слоя или нескольких слоев электроизолирующего материала, такого как полимер, фиберглас или т.п. В дополнение, муфты и втулки 490, 492, 494, 496 могут включать в себя материал, увеличивающий износостойкость. Предпочтительно, муфты и втулки 490, 492, 494, 496 имеют скошенные концы и могут, кроме того иметь сменные конуса или защитные кольца, выполненные поверх ведущих кромок. Для предотвращения любой инфильтрации текучей среды за муфтами и втулками 490, 492, 494, 496, барьер для текучей среды, такой как эпоксидный герметик, клей или кольца круглого сечения можно использовать.

Использование муфт и втулок 490, 492, 494, 496, либо автономное или в соединении с электроизолирующим слоем 486, 488, уменьшает или предотвращает электрохимическую коррозию, включающую в себя водородное охрупчивание звеньев 482, 484 обсадной колонны. Указанное достигается, благодаря исключению контакта металла с металлом между алюминием и сталью, когда, например, обсадная колонна находится в окружающей электролитической текучей среде. При этом, муфты и втулки 490, 492, 494, 496 создают гальваническую изоляцию между выходным звеном 480 и звеньями 482, 484 обсадной колонны, предотвращая гальванический ток между ними.

На Фиг.15 показано гальванически изолированное выходное звено, установленное в обсадной колонне. В показанном варианте осуществления алюминиевое выходное звено 500 свинчивается с обсадной колонной между двумя стандартными стальными звеньями 502, 504 обсадной колонны. Электроизолирующий слой 506 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 500 со звеном 502 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующий слой 508 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 500 со звеном 504 обсадной колонны. В показанном варианте осуществления электроизолирующая втулка 510 располагается в выходном звене 500 и проходит в обоих звеньях 502, 504 обсадной колонны. Втулка 510 предпочтительно выполнена из одного слоя или нескольких слоев электроизолирующего материала, такого как полимер, включающий в себя ПЭЭК полимеры и пластики, фиберглас, такой как Фиберглас со стеклом S с электроизолирующей матрицей или т.п. В дополнение, втулка 510 может включать в себя материал, увеличивающий износостойкость. Предпочтительно, втулка 510 имеет скошенные концы и может, кроме того, иметь сменные конуса или защитные кольца, выполненные поверх ведущих кромок. Для предотвращения любой инфильтрации текучей среды за втулкой 510 барьер для текучей среды, такой как эпоксидный герметик, клей или кольца круглого сечения, предпочтительно создается между ними.

Использование втулки 510, либо автономное или в соединении с электроизолирующим слоем 506, 508, уменьшает или предотвращает электрохимическую коррозию, включающую в себя водородное охрупчивание звеньев 502, 504 обсадной колонны. Указанное достигается, благодаря исключению контакта металла с металлом между алюминием и сталью, когда, например, внутренняя часть обсадной колонны находится в окружающей электролитической текучей среде. При этом, втулка 510 создает гальваническую изоляцию между внутренним выходным звеном 500 и звеньями 502, 504 обсадной колонны, предотвращая гальванический ток между выходным звеном 500 и звеньями 502, 504 обсадной колонны.

На Фиг.16 показано гальванически изолированное выходное звено, установленное в обсадной колонне. В показанном варианте осуществления алюминиевое выходное звено 520 свинчивается с обсадной колонной между двумя стандартными стальными звеньями 522, 524 обсадной колонны. Электроизолирующий слой 526 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 520 со звеном обсадной колонны 522. Аналогично, электроизолирующий слой 528 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 520 со звеном 524 обсадной колонны. В показанном варианте осуществления электроизолирующая втулка 530 располагается в выходном звене 520 и проходит в обоих звеньях 522, 524 обсадной колонны. Электроизолирующая муфта 532 располагается вокруг резьбового замка между выходным звеном 520 и звеном 522 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующая муфта 534 располагается вокруг резьбового замка между выходным звеном 520 и звеном 524 обсадной колонны. Муфты и втулка 530, 532, 534 предпочтительно выполнены из одного слоя или нескольких слоев электроизолирующего материала, такого как полимер, фиберглас или т.п. В дополнение, муфты и втулка 530, 532, 534 могут включать в себя материал, увеличивающий износостойкость. Предпочтительно, муфты и втулка 530, 532, 534 имеют скошенные концы и могут, кроме того иметь сменные конуса или защитные кольца, выполненные поверх ведущих кромок. Для предотвращения любой инфильтрации текучей среды за муфтами и втулкой 530, 532, 534 барьер для текучей среды, такой как эпоксидный герметик, клей или кольца круглого сечения можно использовать.

Использование муфт и втулки 530, 532, 534, либо автономное или в соединении с электроизолирующим слоем 526, 528 уменьшает или предотвращает электрохимическую коррозию, включающую в себя водородное охрупчивание звена 522, 524 обсадной колонны. Указанное достигается, благодаря исключению контакта металла с металлом между алюминием и сталью, когда, например, обсадная колонна находится в окружающей электролитической текучей среде. При этом, муфты и втулка 530, 532, 534 создают гальваническую изоляцию между выходным звеном 520 и звеном 522, 524 обсадной колонны, предотвращая гальванический ток между ними.

На Фиг.17, показано гальванически изолированное выходное звено, установленное в обсадной колонне. В показанном варианте осуществления алюминиевое выходное звено 540 свинчивается с обсадной колонной между двумя стандартными стальными звеньями 542, 544 обсадной колонны. Электроизолирующий слой 546 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 540 со звеном 542 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующий слой 548 может располагаться между резьбовыми замковыми деталями, соединяющими выходное звено 540 со звеном 544 обсадной колонны. В показанном варианте осуществления электроизолирующая втулка 550 располагается в выходном звене 540 и проходит в оба звена 542, 544 обсадной колонны. Аналогично, электроизолирующая муфта 552 располагается вокруг выходного звена 520 и проходит поверх участков обоих звеньев 542, 544 обсадной колонны. Муфта и втулка 550, 552 предпочтительно выполнены из одного слоя или нескольких слоев электроизолирующего материала, такого как полимер, фиберглас или т.п. В дополнение, муфта и втулка 550, 552 может включать в себя материал, увеличивающий износостойкость. Предпочтительно, муфта и втулка 550, 552 имеют скошенные концы и могут, кроме того иметь сменные конуса или защитные кольца, выполненные поверх ведущих кромок. Для предотвращения любой инфильтрации текучей среды за муфтой и втулкой 550, 552 барьер для текучей среды, такой как эпоксидный герметик, клей или кольца круглого сечения можно использовать.

Использование муфты и втулки 550, 552, либо автономное или в соединении с электроизолирующим слоем 546, 548, уменьшает или предотвращает электрохимическую коррозию, включающую в себя водородное охрупчивание звеньев 542, 544 обсадной колонны. Указанное достигается, благодаря исключению контакта металла с металлом между алюминием и сталью, когда, например, обсадная колонна находится в окружающей электролитической текучей среде. При этом, муфта и втулка 550, 552 создают гальваническую изоляцию между выходным звеном 540 и звеньями 542, 544 обсадной колонны, предотвращая гальванический ток между ними.

Данное изобретение описано для иллюстративных вариантов осуществления, данное описание не является ограничительным. Различные модификации и комбинации иллюстративных вариантов осуществления, а также другие вариант осуществления изобретения должны быть ясны специалисту в данной области техники из описания. В общем, прилагаемая формула изобретения охватывает любые такие модификации или варианты осуществления.

Группа изобретений относится к скважинным системам для выполнения окна в обсадной колонне, установленной в стволе скважины, и к указанной обсадной колонне. Технический результат заключается в увеличении срока службы обсадной колонны. Скважинная система для выполнения окна в обсадной колонне, установленной в стволе скважины, содержит первое и второе стальные звенья обсадной колонны; алюминиевое выходное звено, установленное между первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны. Алюминиевое выходное звено имеет первое соединение компонентов с первым стальным звеном обсадной колонны и второе соединение компонентов со вторым стальным звеном обсадной колонны, причем алюминиевое выходное звено функционально выполнено с возможностью выполнения окна в нем. Скважинная система дополнительно содержит первую втулку, установленную в первом соединении компонентов, образующую гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны, и вторую втулку, установленную во втором соединении компонентов, образующую гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Скважинная система для выполнения окна в обсадной колонне, установленной в стволе скважины, содержащая:
первое и второе стальные звенья обсадной колонны, соединенные как компоненты в обсадной колонне;
алюминиевое выходное звено, установленное между первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны, причем алюминиевое выходное звено имеет первое соединение компонентов с первым стальным звеном обсадной колонны и второе соединение компонентов со вторым стальным звеном обсадной колонны, причем алюминиевое выходное звено функционально выполнено с возможностью выполнения окна в нем;
первую втулку, установленную в первом соединении компонентов, образующую гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны; и
вторую втулку, установленную во втором соединении компонентов, образующую гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны.

2. Скважинная система по п. 1, в которой первое и второе соединения компонентов дополнительно содержат резьбовые соединения компонентов.

3. Скважинная система по п. 1, дополнительно содержащая первый электроизолирующий слой, установленный в первом соединении компонентов, предотвращающий контакт металла с металлом между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны и второй электроизолирующий слой, установленный во втором соединении компонентов, предотвращающий контакт металла с металлом между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны.

4. Скважинная система по п. 1, в которой первая и вторая втулки выполнены из электроизолирующего материала.

5. Скважинная система по п. 4, в которой электроизолирующий материал выбран из группы, состоящей из полимеров и фибергласа.

6. Скважинная система по п. 1, в которой первая и вторая втулки дополнительно содержат износостойкий материал.

7. Скважинная система по п. 6, в которой износостойкий материал выбран из группы, состоящей из вольфрама и керамики.

8. Обсадная колонна, имеющая аксиальное направление, причем обсадная колонна выполнена с возможностью размещения в стволе скважины, содержащая:
первое и второе стальные звенья обсадной колонны, свинчиваемые как компоненты в обсадной колонне, причем каждое имеет радиально расточенную секцию; алюминиевое выходное звено, установленное между первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны, причем алюминиевое выходное звено имеет первое свинчиваемое соединение компонентов с первым стальным звеном обсадной колонны и второе свинчиваемое соединение компонентов со вторым стальным звеном обсадной колонны, причем алюминиевое выходное звено функционально выполнено с возможностью выполнения окна в нем; и
втулку, установленную внутри в алюминиевом выходном звене и проходящую в аксиальном направлении внутри от алюминиевого выходного звена через первое свинчиваемое соединение в радиально расточенную секцию первого стального звена обсадной колонны и через второе свинчиваемое соединение в радиально расточенную секцию второго стального звена обсадной колонны так, что наружная поверхность втулки контактирует с алюминиевым выходным звеном, первым и вторым свинчиваемыми соединениями и радиально расточенной секцией первого и второго стального звена обсадной колонны, тем самым образуя гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны.

9. Обсадная колонна по п. 8, дополнительно содержащая первый электроизолирующий слой, установленный в первом соединении компонентов, предотвращающий контакт металла с металлом между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны, и второй электроизолирующий слой, установленный во втором соединении компонентов, предотвращающий контакт металла с металлом между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны.

10. Обсадная колонна по п. 8, в которой втулка выполнена из электроизолирующего материала.

11. Обсадная колонна по п. 10, в которой электроизолирующий материал выбран из группы, состоящей из полимеров и стекловолокна.

12. Обсадная колонна по п. 8, в которой втулка дополнительно содержит износостойкий материал.

13. Обсадная колонна по п. 12, в которой зносостойкий материал выбран из группы, состоящей из вольфрама и керамики.

14. Скважинная система для выполнения окна в обсадной колонне, установленной в стволе скважины, содержащая:
первое и второе стальные звенья обсадной колонны, соединенные как компоненты в обсадной колонне;
алюминиевое выходное звено, установленное между первым и вторым стальными звеньями обсадной колонны, причем алюминиевое выходное звено имеет первое соединение компонентов с первым стальным звеном обсадной колонны и второе соединение компонентов со вторым стальным звеном обсадной колонны, причем алюминиевое выходное звено функционально выполнено с возможностью выполнения окна в нем;
первую внутреннюю втулку, установленную в первом соединении компонентов;
вторую внутреннюю втулку, установленную во втором соединении компонентов;
первую наружную муфту, установленную вокруг первого соединения компонентов; и
вторую наружную муфту, установленную вокруг второго соединения компонентов;
при этом первые внутренняя втулка и наружная муфта образуют гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны и вторые внутренняя втулка и наружная муфта образуют гальваническую изоляцию между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны.

15. Скважинная система по п. 14, в которой первое и второе соединение компонентов дополнительно содержат резьбовые соединения компонентов.

16. Скважинная система по п. 14, дополнительно содержащая первый электроизолирующий слой, установленный в первом соединении компонентов, предотвращающий контакт металла с металлом между алюминиевым выходным звеном и первым стальным звеном обсадной колонны и второй электроизолирующий слой, установленный во втором соединении компонентов, предотвращающий контакт металла с металлом между алюминиевым выходным звеном и вторым стальным звеном обсадной колонны.

17. Скважинная система по п. 14, в которой втулки и муфты выполнены из электроизолирующего материала.

18. Скважинная система по п. 15, в которой электроизолирующий материал выбран из группы, состоящей из полимеров и стекловолокна.

19. Скважинная система по п. 14, в которой втулки и муфты дополнительно содержат износостойкий материал.

20. Скважинная система по п. 19, в которой износостойкий материал выбран из группы, состоящей из вольфрама и керамики.