ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 2016 года по МПК E21B29/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу герметизации участка обсадной трубы в скважине, причем участок содержит несколько мест течи, перфорационных отверстий и/или мест ослабления обсадной трубы, или других дефектов обсадной трубы, характеристики которых лежат за пределами требуемого интервала значений. Способ герметизации содержит следующие этапы: измерение характеристик обсадной трубы, определение местоположения участка, определение протяженности участка в продольном направлении обсадной трубы, определение части участка и протяженности этой части, на которой характеристики обсадной трубы находятся в пределах требуемого интервала значений, причем данная часть проходит в продольном направлении обсадной трубы по меньшей мере в первой и второй областях, размещение первого перекрывателя с перекрыванием первой области части обсадной трубы, размещение второго перекрывателя с перекрыванием второй области части обсадной трубы, расширение первого перекрывателя и расширение второго перекрывателя. Кроме того, изобретение относится к скважинной системе для осуществления способа герметизации.

Уровень техники

Расположенная в буровой скважине обсадная труба может иметь несколько мест течи и/или мест ослабления обсадной трубы или других дефектов, которые необходимо герметизировать для предотвращения поступления не предназначенных для этого жидких или газовых сред в обсадную трубу через места течи или потенциальные места течи в местах ослабления обсадной трубы.

Кроме того, расположенная в скважине обсадная труба может иметь перфорационные отверстия, предназначенные для поступления в обсадную трубу неочищенной нефти или газов из окружающей породы. Однако, также может возникнуть необходимость в герметизации этих перфорационных отверстий, если слой нефти переместился, что позволяет предотвратить проникновение в обсадную трубу ненадлежащей текучей среды, например, воды, и ее смешивание с нефтью и газом.

Согласно известному уровню техники, герметизацию мест течи, перфорационных отверстий и/или мест ослабления обсадной трубы, или других дефектов обсадной трубы в скважине осуществляют путем введения в обсадную трубу перекрывателей или накладок, размещения двух перекрывателей напротив мест течи, перфорационных отверстий и/или мест ослабления обсадной трубы и последующего расширения перекрывателей.

Используемые в настоящее время технологии производства не позволяют изготавливать накладки определенной длины, которые при этом сохраняли бы свою способность к расширению без возникновения повреждений. Однако, при герметизации перфорированного участка используемые накладки часто оказываются недостаточно длинными, что приводит к необходимости использования нескольких накладок. По этой причине было сделано много попыток разработать решение, в котором элементы накладок перекрывались бы, как изображено на фиг.1. На фиг.1 показано место течи в обсадной трубе, герметизированное посредством двух элементов накладок согласно известному уровню техники. Однако, как показано на фиг.2 и 3, на практике в скважине очень сложно выполнить надежную герметизацию по всей области накладки, используя две или большее количество элементов накладок с перекрывающимися краями.

Как изображено на фиг.2, во время расширения элементов накладок они могут перекрываться слишком значительно, в результате чего один из элементов накладки попадает под другой элемент накладки, уменьшая внутренний диаметр обсадной трубы. При таком дефекте требуется выполнение дополнительной работы по удалению выступающей части для обеспечения того, что внутренний диаметр обсадной трубы не стал меньше минимальной необходимой величины. На это нужно время, кроме того, удаление выступающей части может привести к возникновению новых мест течи.

Чтобы избежать избыточного перекрывания элементов накладок, они могут быть размещены с меньшим перекрыванием, но такое предусмотренное перекрывание между элементами накладок часто является недостаточно большим, что приводит к наличию промежутка между накладками, по-прежнему создающему область течи, как изображено на фиг.3.

Задачей настоящего изобретения является полное или частичное устранение упомянутых выше недостатков известного уровня техники. Более конкретно, задачей является создание усовершенствованных способа и системы герметизации участка обсадной трубы в скважине, причем участок содержит несколько мест течи, перфорационных отверстий и/или мест ослабления обсадной трубы, или других дефектов.

Данные задачи, а также множество других задач, преимуществ и признаков, которые очевидны из описания ниже, реализованы, согласно настоящему изобретению, посредством способа герметизации участка обсадной трубы в скважине, причем участок содержит несколько мест течи, перфорационных отверстий и/или мест ослабления обсадной трубы, или других дефектов обсадной трубы, характеристики которых лежат за пределами требуемого интервала значений, содержащего следующие этапы:

- измерение характеристик обсадной трубы,

- определение местоположения участка,

- определение протяженности участка в продольном направлении обсадной трубы,

- определение части участка и протяженности этой части, на которой характеристики обсадной трубы находятся в пределах требуемого интервала значений, причем данная часть проходит в продольном направлении обсадной трубы по меньшей мере в первой и второй областях,

- размещение первого перекрывателя с перекрыванием первой области части обсадной трубы,

- размещение второго перекрывателя с перекрыванием второй области части обсадной трубы,

- расширение первого перекрывателя,

- расширение второго перекрывателя.

Преимущество указанного выше способа герметизации заключается в снижении потребности в длинных перекрывателях, поскольку часть обсадной трубы образует часть более длинного участка герметизации, при этом используются два перекрывателя. Путем определения приемлемой части обсадной трубы можно избежать перекрывания двух перекрывателей, которое может привести к уменьшению диаметра или возникновению мест течи. Кроме того, по производственным причинам, длинные перекрыватели не способны расширяться также хорошо, как перекрыватели меньшего размера, таким образом, с ними могут возникнуть трудности при транспортировке.

В одном из вариантов изобретения первая и вторая области могут не перекрываться в продольном направлении обсадной трубы.

Кроме того, этап измерения могут выполнять с использованием акустических волн (например, ультразвука, вибрации, звука или инфразвука), емкости, магнитного поля, рентгеновского излучения, инфракрасного излучения, излучения в видимой части спектра, лазерного излучения, ультрафиолетового излучения или микроволнового излучения.

Помимо этого, этап размещения могут выполнять посредством локатора муфты обсадной трубы, позиционирующего приспособления, использующего магнитное поле, или дальномерного устройства.

Кроме того, этап расширения могут выполнять посредством расширительного устройства.

Расширительное устройство может содержать веретено, конус, вальцы, расширяющийся конус или веретено или подобные детали.

В одном варианте изобретения способ может содержать этап измерения на участке толщины обсадной трубы и расширенного перекрывателя.

Помимо этого, способ может содержать этап измерения и определения зазора между первым и вторым расширенными перекрывателями.

Дополнительно, способ может содержать этап заполнения наполнителем промежутка между первым и вторым расширенными перекрывателями.

Данный этап заполнения может представлять собой процесс сварки.

Кроме того, способ может содержать этап контроля того, что один конец первого расширенного перекрывателя перекрывает обсадную трубу напротив первого конца участка, и того, что один конец второго расширенного перекрывателя перекрывает обсадную трубу напротив второго конца участка.

Дополнительно, способ может содержать этап определения второй части участка обсадной трубы, а также протяженности второй части, на которой характеристики обсадной трубы находятся в пределах требуемого интервала значений, причем эта вторая часть проходит в продольном направлении обсадной трубы по меньшей мере в первой и второй областях.

Также, способ может содержать этап размещения третьего перекрывателя, перекрывающего вторую область второй части.

Кроме того, способ может содержать этап резки одного или большего количества перекрывателей для получения заданной длины перекрывателей.

В одном из вариантов изобретения характеристики могут быть результатом измерений толщины стенки обсадной трубы, плотности материала обсадной трубы, теплопроводности материала обсадной трубы, прочности материала обсадной трубы, пористости материала обсадной трубы или их сочетания.

В другом варианте изобретения заданный интервал может быть выражен в процентах толщины стенки, плотности материала обсадной трубы, теплопроводности материала обсадной трубы, прочности материала обсадной трубы, пористости материала обсадной трубы или их сочетания.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к скважинной системе для осуществления описанного выше способа, содержащей:

- регистрирующий блок для измерения характеристик обсадной трубы в скважине,

- управляющий блок для определения местоположения вдоль обсадной трубы, в котором были измерены характеристики,

- блок установки перекрывателя, содержащий по меньшей мере два перекрывателя.

Согласно одному из вариантов изобретения, регистрирующий блок может содержать средства для выполнения измерений с использованием ультразвука, измерений с использованием емкости, измерений с использованием магнитного поля, измерений с использованием рентгеновского излучения, измерений с использованием инфракрасного излучения, измерений с использованием излучения в видимой части спектра, измерений с использованием ультрафиолетового излучения и/или измерений с использованием лазерного излучения.

Согласно другому варианту изобретения, управляющий блок может быть расположен на поверхности.

Помимо этого, управляющий блок может сообщаться с регистрирующим блоком и блоком установки перекрывателя посредством кабеля.

Дополнительно, управляющий блок может обеспечивать, что первый перекрыватель перекрывает первую область части обсадной трубы и что второй перекрыватель перекрывает вторую область части обсадной трубы.

Кроме того, управляющий блок может обеспечивать, что один конец первого расширенного перекрывателя перекрывает обсадную трубу напротив первого конца участка, и что один конец второго расширенного перекрывателя перекрывает обсадную трубу напротив второго конца участка.

Согласно одному из вариантов изобретения, блок установки перекрывателя может содержать корпус и по меньшей мере одно расширительное устройство для расширения перекрывателей.

Кроме того, блок установки перекрывателя может содержать по меньшей мере два приспособления установки перекрывателя, при этом каждое приспособление установки перекрывателя содержит перекрыватель, корпус, расширительное устройство и вал, соединяющий расширительное устройство с корпусом.

Помимо этого, приспособление установки перекрывателя может содержать группу приспособлений установки перекрывателя.

Кроме того, блок установки перекрывателя может содержать два перекрывателя, корпус, расширительное устройство и вал, соединяющий расширительное устройство с корпусом.

Также, блок установки перекрывателя может содержать два перекрывателя, расположенные между двумя корпусами, и два расширительных устройства, расположенные между двумя перекрывателями, причем каждое из них движется в направлении одного из корпусов для расширения одного из перекрывателей, при этом блок установки перекрывателя содержит вал, соединяющий расширительные устройства с корпусами.

В одном из вариантов изобретения расширительное устройство может содержать веретено, конус, вальцы, расширяющееся веретено или подобные части.

Описанная выше скважинная система может дополнительно содержать позиционирующее приспособление.

Позиционирующим приспособлением может быть локатор муфты обсадной трубы, позиционирующее приспособление, использующее магнитное поле, дальномерное устройство или приводной блок.

Кроме того, скважинная система может содержать приводной блок, выполненный с возможностью перемещения скважинной системы в обсадной трубе.

Дополнительно, система может содержать группу приводных блоков.

Помимо этого, приводным блоком может быть скважинный трактор.

Также, система может быть приведена в действие через кабель.

Помимо этого, система может быть соединена с буровыми трубами или гибкими трубами.

Кроме того, для приведения в действие блока установки перекрывателя может быть установлен насос.

Помимо этого, для приведения в действие насоса может быть установлен силовой блок, например, электрический двигатель.

Дополнительно, блок установки перекрывателя может содержать расширяющееся устройство и перекрыватель.

Также, система может содержать два расширяющихся устройства, по одному для каждого перекрывателя.

Расширяющееся устройство может содержать расширительный корпус и вал.

Указанный корпус может содержать крепежные средства.

Система может дополнительно содержать режущий блок, выполненный с возможностью резки перекрывателя для получения заданной длины перекрывателя.

Кроме того, перекрыватель может содержать средства герметизации.

Помимо этого, регистрирующий блок может быть приспособлен для измерения толщины обсадной трубы и расширенного перекрывателя на участке.

Также, регистрирующий блок может быть выполнен с возможностью измерения и определения зазора между первым и вторым расширенными перекрывателями.

Кроме того, система может содержать заполняющее устройство для заполнения заполнителем промежутка между первым и вторым расширенными перекрывателями.

Дополнительно, заполняющее устройство может быть сварочным аппаратом.

Наконец, обсадная труба может содержать газ или неочищенную нефть.

Краткое описание чертежей

Ниже более подробно описано изобретение и многие его преимущества со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, которые иллюстрируют некоторые варианты изобретения, не ограничивающие объем его правовой охраны, и на которых:

на фиг.1-3 показано известное из уровня техники решение в трех различных ситуациях,

на фиг.4 изображены два перекрывателя, установленные на участке, имеющем места течи и места ослабления обсадной трубы,

на фиг.5 показаны два перекрывателя, установленные на участке с перфорационными отверстиями в обсадной трубе,

на фиг.6 изображены два перекрывателя, установленные на участке, имеющем места ослабления обсадной трубы,

на фиг.7A показана заявляемая скважинная система,

на фиг.7B изображен другой вариант скважинной системы,

на фиг.8A и 8B показаны другие варианты скважинной системы,

на фиг.9 изображено расширительное устройство,

на фиг.10 показан другой вариант расширительного устройства,

на фиг.11 изображен еще один вариант расширительного устройства.

Все чертежи являются в большой степени схематическими и выполнены не обязательно с сохранением масштаба, причем они отображают только части, необходимые для пояснения изобретения, при этом изображения других частей опущены или изображены эскизно.

Подробное описание изобретения

Обсадная труба 2 в скважине 3 может быть перфорирована для обеспечения прохождения неочищенной нефти из породы в обсадную трубу и далее на поверхность. Во время добычи слой нефти в породе может перемещаться относительно перфорационных отверстий 5, в таком случае необходимо герметизировать перфорационные отверстия и выполнить новые перфорационные отверстия напротив нового местоположения слоя нефти. Участок, в котором обсадная труба 2 имеет перфорационные отверстия, может быть разным, но часто длины одного перекрывателя оказывается недостаточно для полного покрывания перфорированного участка.

На фиг.1 показано известное из уровня техники решение, в котором участок, имеющий перфорационные отверстия B в обсадной трубе, загерметизирован посредством двух элементов A накладок. Современные технологии производства не позволяют изготовить накладки, которые были бы достаточно длинными и при этом сохраняли свою способность к расширению без возникновения повреждений. По этой причине было сделано много попыток разработать решение, в котором элементы накладок перекрывались бы, как изображено на фиг.1. Как показано на фиг.1, одна накладка имеет профиль, соответствующий профилю другой накладки, что означает, что при соединении накладки не уменьшают внутренний диаметр одной из накладок.

Однако, при размещении двух накладок близко друг к другу существует вероятность их неточного размещения или смещения при расширении, что может привести к тому, что они будут перекрывать друг друга слишком сильно, как изображено на фиг.2. Если накладки перекрываются, как изображено на фиг.2, внутренний диаметр накладок на участке перекрывания уменьшается, что является неприемлемым, поскольку это ухудшает свойства обсадной трубы.

В другой ситуации, показанной на фиг.3, две накладки сместились до такой степени, что больше не перекрываются, и, таким образом, не герметизируют перфорационные отверстия B. При расширении накладки длина накладки уменьшается, тем самым увеличивая вероятность возникновения смещения.

В случае, если две накладки или два перекрывателя перекрываются слишком сильно, бывает очень трудно удалить выступающую часть накладки, уменьшающую внутренний диаметр той части обсадной трубы, на которой расположена накладка. Кроме того, если накладки перекрываются недостаточно и не обеспечивают герметизацию, может возникнуть необходимость введения еще одной накладки, что дополнительно уменьшает внутренний диаметр обсадной трубы.

В настоящем изобретении для измерения характеристик обсадной трубы 2 в скважине используют регистрирующий блок 17, позволяющий определить местоположение участка 1, содержащего место 4 течи, перфорационные отверстия 5 и/или место ослабления. После измерения характеристик обсадной трубы 2 и определения протяженности участка 1 определяют части 7, расположенные между местами 4 течи, перфорационными отверстиями 5 и/или местами 6 ослабления, имеющие нормальные характеристики обсадной трубы и, следовательно, находящиеся в хорошем состоянии. После определения того, что часть 7 обсадной трубы 2 находится в хорошем состоянии, два перекрывателя могут быть размещены в положении, в котором они перекрывают эту часть, не перекрывая друг друга, как изображено на фиг.4-6. Один перекрыватель перекрывает часть 7 в первой области P1, другой перекрыватель перекрывает часть 7 во второй области P2, в то время как третья область P3 части 7 между первой и второй областями остается не перекрытой перекрывателями 8, 9. Благодаря наличию достаточно длинной третьей области P3 перекрыватели не перекрываются. Таким образом, часть 7 обсадной трубы 2 должна иметь определенную протяженность для того, чтобы перекрыватели обеспечивали достаточное перекрывание, при этом третья область должна иметь достаточную длину для предотвращения перекрывания перекрывателей. Тем самым, перекрыватели 8, 9 и часть 7 обсадной трубы вместе герметизируют перфорационные отверстия 5 или места 4 течи, или перекрыватели укрепляют слабые места без риска возникновения перекрывания.

На фиг.4 перекрыватели 8, 9 показаны расширенными для герметизации и укрепления любых слабых мест 6 в обсадной трубе 2. При этом определяют части обсадной трубы 2, имеющие приемлемые характеристики, и выбирают часть 7, расположенную ближе всего к середине участка 1 и имеющую достаточную протяженность, в качестве части для перекрывания перекрывателями.

Как показано на фиг.5, перфорированный участок герметизируют посредством перекрывателей 8, 9. Перфорированный участок часто имеет между перфорационными отверстиями 5 части, характеристики которых являются приемлемыми для того, чтобы эти части можно было использовать в качестве частей для расположения перекрывания перекрывателей. Перфорационные отверстия 5 часто выполняют посредством перфоратора, который перфорирует обсадную трубу 2 за несколько проходов. Проходы выполняют с заданным между ними интервалом времени так, чтобы один проход выполнялся на расстоянии от следующего прохода, предотвращая тем самым выполнение отверстий в том месте, где перфорационное отверстие 5 уже имеется. Благодаря интервалу времени и расстоянию между двумя проходами образуются неперфорированные части обсадной трубы, формируя часть, на которой могут перекрываться перекрыватели 8, 9, как изображено на фиг.5.

Используя такие двойные перекрыватели, можно также укрепить участок 1 обсадной трубы, имеющий слабые места 6, как показано на фиг.6. Для этого между слабыми местами 6 определяют части, имеющие приемлемые характеристики обсадной трубы, то есть характеристики, находящиеся в пределах требуемого интервала значений, и расширяют перекрыватели 8, 9 таким образом, чтобы они перекрывали одну из данных приемлемых частей 7.

Перед расширением перекрывателя 8, 9 внутреннюю стенку обсадной трубы 2 можно подвергнуть механической обработке для удаления отложений или продуктов окисления, чтобы тем самым обеспечить лучшее прикрепление перекрывателей к обсадной трубе.

Для размещения перекрывателей 8, 9 так, чтобы они перекрывали обсадную трубу 2 в достаточно прочной части, используют скважинная система 20, содержащую регистрирующий блок 17, блок 11 установки перекрывателя и управляющий блок 12. Регистрирующий блок расположен в передней части системы и выполнен с возможностью измерения характеристик обсадной трубы 2 в скважине с обеспечением определения участка 1, на котором характеристики обсадной трубы лежат за пределами требуемого интервала значений, а также для определения части в пределах участка 1, на которой характеристики обсадной трубы лежат в пределах требуемого интервала значений.

После измерения характеристик управляющий блок 12 определяет место измерения этих характеристик, на основании чего определяют участок 1 и указанную часть в пределах участка 1. Затем напротив указанного участка располагают блок 11 установки перекрывателя, содержащий два перекрывателя 8, 9, и расширяют перекрыватели так, чтобы они перекрывали приемлемую часть, но располагались на заданном расстоянии друг от друга.

На фиг.7A показана скважинная система 20. Система 20 имеет регистрирующий блок 17, позиционирующее приспособление 10, блок 11 установки перекрывателя, содержащий два приспособления 18 установки перекрывателя, приводной блок 13, насос 14 и двигатель 15. Система 20 соединена с ветвью трубопровода, например, с буровой трубой или гибкой трубой 16. Регистрирующий блок 17 измеряет характеристики обсадной трубы при его смещении вперед посредством приводного блока 13. Позиционирующее приспособление 10 определяет местоположение системы при помощи, например, магнитного поля, что позволяет рассчитывать местоположение системы, когда она проходит муфту обсадной трубы. В качестве позиционирующего приспособления 10 могут использовать позиционирующее приспособление любого типа, например, локатор муфты обсадной трубы, дальномерное устройство, например, лебедку, или приводной блок 13.

Если известны характеристики обсадной трубы и место измерения характеристик, управляющий блок 12 может определить участок 1, на котором характеристики обсадной трубы лежат за пределами требуемого интервала значений. Затем управляющий блок 12 определяет части, на которых характеристики обсадной трубы лежат за пределами требуемого интервала значений, а также протяженность данных частей. После этого определяют часть 7, имеющую достаточную протяженность в продольном направлении обсадной трубы 2 и лежащую главным образом на середине участка 1. Приводной блок 13 перемещает систему 20 так, чтобы расположить приспособление 18 установки перекрывателя напротив участка 1, после чего каждое из приспособлений 18 установки перекрывателя расширяет перекрыватель, вводя его в соприкосновение с внутренней поверхностью обсадной трубы 2 так, чтобы один перекрыватель перекрывал первую область P1 части 7, а другой перекрыватель перекрывал вторую область P2 указанной части.

Каждое приспособление 18 установки перекрывателя содержит перекрыватель, корпус 22, расширительное устройство 21 и вал 23, соединяющий расширительное устройство с корпусом 22. Корпус 22 и расширительное устройство 21 удерживают перекрыватель во время перемещения системы назад и вперед до тех пор, пока перекрыватель не окажется в положении, в котором он должен быть установлен.

Показанная на фиг.7B система 20 содержит анкерное приспособление 27, расположенное так, чтобы оно закрепляло систему относительно обсадной трубы 2 во время расширения перекрывателей 8, 9. Система 20 дополнительно содержит генератор продольного усилия, создающий продольное усилие для блока 11 установки перекрывателя. Генератор продольного усилия 28 содержит насос 14, перемещающий поршневой узел и, следовательно, шток поршня в продольном направлении системы 20, но может представлять собой устройство любого типа, способное генерировать указанное продольное усилие, например, устройство Well Stroker®. Регистрирующий блок 11 расположен на конце системы 20 вблизи кабеля 19, при этом насос 14 приводят в действие посредством текучей среды, накачиваемой вниз по ветви трубопровода 16 труб для приведения в действие двигателя 15. Двигатель приводит в действие регистрирующий блок 17.

На фиг.8A показана другая скважинная система 20. Данную систему 20 питают и приводят в действие через кабель 19. Скважинная система 20 содержит регистрирующий блок 17, блок 11 установки перекрывателя, управляющий блок 12, приводной блок 13, насос 14 и силовой блок 15, например, электрический двигатель. Используемый в данной системе блок 11 установки перекрывателя содержит корпус 22 и по меньшей мере одно расширительное устройство 21, выполненное с возможностью расширения перекрывателей 8, 9, причем расширительное устройство 21 перемещается относительно корпуса 22 во время расширения перекрывателей. Двигатель представляет собой электрический двигатель, приводящий в действие насос 14, который, в свою очередь, приводит в действие приводной блок 13 и блок 11 установки перекрывателя. Регистрирующий блок 17 также приводят в действие посредством двигателя.

В системе 20 расположен управляющий блок 12, выполненный с возможностью определения местоположения и протяженности участка 1 и определения части, которую могут перекрывать перекрыватели. В другом варианте изобретения управляющий блок 12 находится за пределами обсадной трубы 2 и взаимодействует с упомянутыми приспособлениями через кабель 19. Наличие управляющего блока 12 в комплексе устройств в обсадной трубе 2 обеспечивает более быстрое взаимодействие и значительно уменьшает уровень помех и время задержки. Однако, если управляющий блок 12 находится над скважиной 3, оператор может следить за выполнением и контролировать различные операции, а также регулировать выбор участка 1 и приемлемой части.

Показанная на фиг.8B система 20 содержит анкерное приспособление 27, расположенное так, чтобы закреплять систему относительно обсадной трубы 2 во время расширения перекрывателей 8, 9. Система 20 дополнительно содержит генератор продольного усилия, создающий продольное усилие для блока 11 установки перекрывателя. Регистрирующий блок 11 расположен на конце системы 20 вблизи кабеля 19.

Согласно одному из вариантов изобретения (не показан на чертежах), система разделена на отдельные комплексы устройств с тем, чтобы регистрирующий блок 17 и блок 11 установки перекрывателя располагались в двух отдельных комплексах устройств, каждое из которых приводят в действие посредством приводного блока 13.

На фиг.9 показано приспособление 18 установки перекрывателя, содержащее перекрыватель 8, 9, корпус 22, расширительное устройство 21 и вал 23, соединяющий расширительное устройство 21 с корпусом 22. Перекрыватель удерживается между расширительным устройством и корпусом 22, причем когда перекрыватель находится напротив участка обсадной трубы, на котором он должен быть расширен, расширительное устройство 21 перемещается в направлении корпуса 22, расширяя перекрыватель. Расширительное устройство 21 представляет собой расширяющийся конус, выполненный с возможностью расширения от одного диаметра до большего диаметра перед расширением перекрывателя.

На фиг.10 изображен блок 11 установки перекрывателя, содержащий два перекрывателя 8, 9. Перекрыватели 8, 9 закреплены между корпусом 22 и расширительным устройством 21, а вал 23 соединяет расширительное устройство с корпусом 22. Между перекрывателями 8, 9 расположен разделитель 24. Разделитель 24 имеет длину, соответствующую протяженности третьей области P3 приемлемой части 7. Разделитель 24 выполнен в виде кольца из материала, который разрушается при расширении посредством расширительного устройства 21. Когда расширительное устройство 21 разрушает разделительное кольцо, второй перекрыватель 9 становится не закрепленным, но как только расширительное устройство перемещается дальше в направлении корпуса 22, второй перекрыватель центрируется посредством наклонной части конуса и, таким образом, снова закрепляется. В данном варианте изобретения конус является нерасширяющимся.

На фиг.11 показан блок 11 установки перекрывателя, содержащий два перекрывателя 8, 9, расположенные с противоположных сторон одного корпуса 22. Два вала 23 отходят от корпуса 22 в противоположных направлениях вдоль продольной оси блока 11 установки перекрывателя и проходят в пределах каждого из перекрывателей 8, 9. На конце, противоположном концу, соединенному с корпусом 22, каждый вал 23 соединен с расширительным устройством 21. В одном варианте изобретения один вал 23 имеет больший диаметр, чем другой вал, в результате один вал входит в другой, когда перекрыватели 8, 9 расширяются. Таким образом, корпус 22 может иметь малую протяженность вдоль продольной оси системы 20, чтобы помещаться в третьей области P3 части 7.

Блок установки перекрывателя может содержать два корпуса, два перекрывателя и два расширительных устройства. Два перекрывателя расположены между двумя корпусами, а два расширительных устройства расположены между двумя перекрывателями, причем каждое из расширительных устройств движется в направлении одного из корпусов, расширяя тем самым соответствующий перекрыватель, при этом блок установки перекрывателя содержит вал, соединяющий расширительные устройства с корпусами. В этом случае, два перекрывателя могут быть расположены на заданном расстоянии, соответствующем расстоянию между двумя расширительными устройствами. При расширении перекрывателей их длина сокращается, но если расширение начинают выполнять с конца перекрывателя, расположенного ближе к другому перекрывателю, то расстояние между перекрывателями не зависит от сокращения при расширении.

В другом варианте изобретения система 20 имеет больше двух приспособлений 18 установки перекрывателя, или блок 11 установки перекрывателя имеет больше двух перекрывателей 8, 9. Данная система 20 является актуальной, если участок 1 имеет длину, для герметизации которой требуются три перекрывателя. В этом случае необходимо также определить вторую часть участка 1, имеющую приемлемые характеристики обсадной трубы. Третий перекрыватель расширяют подобно первому и второму перекрывателям 8, 9, перекрывая вторую область P2 второй части. В другом варианте изобретения блок 11 установки перекрывателя имеет режущий блок, выполненный с возможностью резки перекрывателя для придания ему заданной длины. Режущий блок обеспечивает возможность укорачивания одного перекрывателя, чтобы его длина соответствовала фактической протяженности участка 1 и расстоянию между двумя приемлемыми частями 7. Если участок 1 является слишком длинным, чтобы его могли полностью покрыть два перекрывателя, но расстояние между частями 7 меньше длины одного перекрывателя, то перекрыватель может быть укорочен, чтобы он подошел по длине.

Система 20 может содержать два расширительных устройства 21, одно для каждого перекрывателя, так, чтобы одна половина перекрывателя расширялась посредством одного расширительного устройства, а другая половина расширялась посредством другого расширительного устройства. Расширительные устройства 21 могут двигаться одновременно в направлении друг друга. Кроме того, первое расширительное устройство 21 может расширять перекрыватель от одного диаметра до второго диаметра, а второе расширительное устройство может расширять перекрыватель от второго диаметра до третьего диаметра.

Корпус 22 может быть снабжен крепежными средствами и/или средствами 25 герметизации для надлежащего крепления перекрывателя и/или герметизации пространства внутри перекрывателя.

Расширительное устройство 21 может иметь любую подходящую форму, например, форму веретена, конуса и т.д. Кроме того, устройство 21 может иметь вальцы, присоединенные с возможностью вращения за пределами веретена или конуса. Расширительное устройство 21 может содержать средства для увеличения его внешнего диаметра до большего диаметра перед расширением перекрывателя. Таким образом, расширительное устройство 21 может быть разделено на сдвигаемые в радиальном направлении секции 26, как изображено на фиг.9.

При измерении характеристик обсадной трубы для определения как местоположения, так и протяженности участка 1 и части 7, часто выполняют серию измерений, показывающих толщину стенки обсадной трубы 2. Измеряемыми величинами также могут быть плотность материала обсадной трубы 2, теплопроводность материала обсадной трубы, прочность материала обсадной трубы, пористость материала обсадной трубы или их сочетание.

Скважинная система 20 может содержать группу приводных блоков 13 для более быстрого приведения в действие системы в скважине 3 или для перемещения системы в целом. Кроме того, приводной блок 13 имеет средства для приведения в действие системы, например, колеса, выступающие в первом направлении, перпендикулярном продольному направлению обсадной трубы 2. Таким образом, для системы может потребоваться дополнительный приводной блок 13, необходимый для центрирования системы 20 в другом направлении, перпендикулярном первому направлению.

Как изображено на фиг.9, перекрыватель содержит средства 25 герметизации. При расширении металлического перекрывателя, перекрыватель немного сжимается после ослабевания давления расширительного устройства 21, а средства 25 герметизации заполняют и герметизируют любые промежутки между внутренней поверхностью обсадной трубы 2 и внешней поверхностью перекрывателя.

Помимо использования регистрирующего блока 17 для измерения характеристик обсадной трубы до расширения перекрывателей 8, 9, регистрирующий блок 17 также можно использовать для измерения характеристик обсадной трубы после расширения перекрывателей. В таком случае, посредством регистрирующего блока 17 можно проверять, что перекрыватели не перекрывают друг друга и что они расположены правильным образом. Кроме того, посредством регистрирующего блока 17 можно определять местоположение и протяженность зазора между первым и вторым расширенными перекрывателями, который должен быть равен протяженности третьей области.

Скважинная система 20 может содержать заполняющее устройство, выполненное с возможностью заполнения заполнителем промежутка между первым и вторым расширенными перекрывателями. Заполняющее устройство может представлять собой сварочный аппарат. После заваривания участка его, при необходимости, можно подвергнуть механической обработке. После заполнения промежутка сварочным материалом регистрирующий блок 17 можно использовать для проверки того, что промежуток был заполнен в достаточной степени.

Измерение характеристик обсадной трубы можно выполнять посредством любого подходящего регистрирующего приспособления, например, приспособления, использующего акустические сигналы (например, вибрацию, звук, ультразвук или инфразвук), емкость или магнитное поле, или излучающего электромагнитное излучение с частотой 10¹¹-10¹⁹ Гц (например, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, излучение в видимой части спектра и инфракрасное излучение). Таким образом, излучающее устройство может быть лазером. Излучающее устройство также может использовать микроволновое излучение с частотой от 300 МГц до 300 ГГц.

Согласно другому варианту изобретения, во время расширения перекрывателей расширительное устройство 21 удерживается внутри обсадной трубы 2 посредством анкеров, клиньев или аналогичных средств. Такие средства могут быть расположены либо в расширительном устройстве 21, либо в другом подсоединенном приспособлении. Расширительное устройство 21 также может удерживаться внутри обсадной трубы 2 посредством скважинного трактора.

Под перекрывателем подразумевается расширяющаяся труба любого типа, используемая для покрытия или герметизации мест 4 течи, перфорационных отверстий 5 или промежутков с внутренней стороны обсадной трубы 2 или для укрепления мест 6 ослабления обсадной трубы, например, внутренняя обшивка, накладка, система труб, трубообразный элемент, облицовка, изоляция или подобные им трубные элементы.

Под текучей средой или скважинным флюидом понимают любой тип текучей среды, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, неочищенная нефть, вода и т.д. Под газом понимают любой тип газового состава, присутствующего в скважине 3, оснащенной или необсаженной скважине, а под нефтью понимают любой тип нефтяного состава, например, неочищенную нефть, нефтесодержащую жидкость и т.д. Следовательно, газовые, нефтяные и водные текучие среды могут содержать другие элементы или вещества, отличные от газа, нефти и/или воды, соответственно.

Под обсадной трубой 2 понимают любой тип трубы, системы труб, трубного изделия, перекрывателя, ветви трубопровода и т.д., используемый в скважинах при добыче нефти или природного газа.

В случае, если предложенная система не может быть погружена на всю глубину в обсадную трубу 2, для толкания приспособлений на всю глубину до необходимого положения в скважине 3 можно использовать скважинный трактор. Скважинный трактор также можно использовать в качестве позиционирующего приспособления 10 благодаря возможности измерения расстояния, которое трактор проходит в обсадной трубе. Скважинный трактор является приводным блоком 13 любого типа, способным толкать или тянуть приспособления в буровой скважине, например, приводным блоком Well Tractor®.

Хотя изобретение описано выше на примере предпочтительных вариантов осуществления, специалистам в данной области техники очевидно, что оно может претерпевать различные модификации, которые будут подпадать под объем правовой охраны изобретения, определяемый пунктами его формулы.

Группа относится к способу герметизации участка обсадной трубы в скважине, причем участок содержит несколько мест течи, перфорационных отверстий и/или мест ослабления обсадной трубы или других дефектов. Способ включает измерение характеристик обсадной трубы, определение местоположения участка, определение протяженности участка в продольном направлении обсадной трубы, определение части участка и протяженности этой части, на которой характеристики обсадной трубы находятся в пределах требуемого интервала значений, причем данная часть проходит в продольном направлении обсадной трубы, размещение первого перекрывателя с перекрыванием первой области части обсадной трубы, размещение второго перекрывателя с перекрыванием второй области части обсадной трубы, расширение первого перекрывателя и расширение второго перекрывателя. Повышается качество герметизации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ герметизации участка (1) обсадной трубы (2) в скважине (3), причем указанный участок имеет несколько мест (4) течи, перфорационных отверстий (5) и/или мест (6) ослабления обсадной трубы, или других дефектов обсадной трубы, характеристики которых лежат за пределами требуемого интервала значений, содержащий следующие этапы:
- измерение характеристик обсадной трубы,
- определение местоположения участка,
- определение протяженности участка в продольном направлении обсадной трубы,
- определение части (7) участка и протяженности этой части, на которой характеристики обсадной трубы находятся в пределах требуемого интервала значений, причем данная часть проходит в продольном направлении обсадной трубы по меньшей мере в первой и второй областях,
- размещение первого перекрывателя (8) с перекрыванием первой области (P1) части обсадной трубы,
- размещение второго перекрывателя (9) с перекрыванием второй области (P2) части обсадной трубы,
- расширение первого перекрывателя,
- расширение второго перекрывателя.

2. Способ по п.1, в котором указанный этап измерения осуществляют с использованием акустических волн, например ультразвука, вибрации, звука или инфразвука, емкости, магнитного поля, рентгеновского излучения, инфракрасного излучения, излучения в видимой части спектра, лазерного излучения, ультрафиолетового излучения или микроволнового излучения.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, в котором указанный этап размещения осуществляют посредством локатора муфты обсадной трубы, позиционирующего приспособления (10), использующего магнитное поле, или дальномерного устройства.

4. Способ по любому из пп.1 и 2, в котором указанный этап расширения осуществляют посредством расширительного устройства (21).

5. Способ по любому из пп.1 и 2, в котором способ содержит этап определения второй части участка обсадной трубы, а также определения протяженности этой второй части, на которой характеристики обсадной трубы находятся в пределах требуемого интервала значений, причем вторая часть проходит в продольном направлении обсадной трубы по меньшей мере в первой и второй областях.

6. Скважинная система для осуществления способа по любому из пп.1-5, содержащая:
- регистрирующий блок (17), выполненный с возможностью измерения характеристик обсадной трубы в скважине,
- управляющий блок (12), выполненный с возможностью определения того местоположения вдоль обсадной трубы, в котором были измерены указанные характеристики,
- блок (11) установки перекрывателя, содержащий по меньшей мере два перекрывателя.

7. Скважинная система по п.6, в которой блок установки перекрывателя содержит корпус и по меньшей мере одно расширительное устройство, выполненное с возможностью расширения перекрывателей.

8. Скважинная система по п.6, в которой блок установки перекрывателя содержит по меньшей мере два приспособления (18) установки перекрывателя, причем каждое приспособление установки перекрывателя содержит перекрыватель, корпус, расширительное устройство и вал, соединяющий расширительное устройство с корпусом.

9. Скважинная система по п.6, в которой блок установки перекрывателя содержит два перекрывателя, корпус, расширительное устройство и вал, соединяющий расширительное устройство с корпусом.

10. Скважинная система по п.9, в которой блок установки перекрывателя содержит два перекрывателя, расположенных между двумя корпусами, и два расширительных устройства, расположенных между двумя перекрывателями, причем каждое из них движется в направлении одного из корпусов с обеспечением расширения одного из перекрывателей, при этом блок установки перекрывателя содержит вал, соединяющий расширительные устройства с корпусами.

11. Скважинная система по любому из пп.6-10, дополнительно содержащая позиционирующее приспособление.

12. Скважинная система по любому из пп.6-10, дополнительно содержащая приводной блок, выполненный с возможностью перемещения скважинной системы в обсадной трубе.

13. Скважинная система по любому из пп.6-10, в которой блок установки перекрывателя содержит расширяющееся устройство и перекрыватель.