[0001] Данная заявка является частичным продолжением заявки США 12/913981, поданной 28 октября 2010 года под названием «Сборный узел гравийной набивки для набивки методом снизу-вверх/носок-к-пятке» Рональда ван Петегема и Джона П. Броуссарда и заявки США 13/670125, поданной 06 ноября 2012 года под названием «Многопластовая ГРП система с фильтром» Джона П. Броуссарда, Рональда ван Петегема и Кристофера А. Холла, которые включены в этот документ посредством ссылки на них.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Некоторые нефтяные и газовые скважины завершаются в рыхлых пластах, которые содержат свободные тонкозернистые частицы и песок. Когда текучие среды добываются из этих скважин, свободные тонкозернистые частицы и песок могут переноситься с добываемыми текучими средами и могут привести к повреждению оборудования, такого как электрические погружные насосы (ESP) и другие системы. По этой причине, могут потребоваться доработки фильтров для борьбы с песком.
[0003] Горизонтальные скважины, которые требуют борьбы с песком, это, как правило, заканчивания скважины с открытым забоем. В этих горизонтальных необсаженных скважинах используются, преимущественно, известные автономные песчаные фильтры. Вместе с тем, операторы также используют гравийную набивку в этих горизонтальных необсаженных скважинах, чтобы решить вопрос борьбы с песком. Гравий является особым материалом из калиброванной частицы, такой как подобранный по фракциям песок или проппант, который пакуется вокруг песчаного фильтра в кольцевом пространстве скважины. Гравий действует как фильтр, чтобы удерживать какие-либо тонкозернистые частицы и песок из пласта от переноса с добываемой текучей средой.
[0004] В соответствии с известным уровнем техники система гравийной набивки 20, показанная на фиг. 1A, простирается от пакера 14 со стороны забоя от обсадной трубы 12 в скважине 10, которая представляет собой горизонтальную необсаженную скважину. Для борьбы с песком, операторы пытаются заполнить кольцевое пространство между сборным узлом 20 и скважиной 10 гравием (материалом из частиц) путем закачки суспензии, состоящей из текучей среды и гравия в скважину 10 для набивки кольцевого пространства. Для горизонтальной открытой скважины 10, операторы могут использовать метод альфа-бета волны (или водную набивку), чтобы набить кольцевое пространство. Этот метод использует текучую среду с низкой вязкостью, такую как жидкость для закачивания скважин, чтобы перенести гравий. Система 20 на фиг. 1A представляет собой такой альфа-бета тип.
[0005] Сначала операторы устанавливают промывочную трубу 40 в фильтр 25 и закачивают суспензию, состоящую из текучей среды и гравия вниз рабочей колонны 45. Суспензия проходит через окно 32 в переводной муфте 30 в кольцевое пространство между фильтром 25 и скважиной 10. Как показано, переводная муфта 30 располагается непосредственно со стороны забоя от пакера 14 гравийной набивки и со стороны устья фильтра 25. Окно переводной муфты 32 отклоняет поток суспензии из внутренней рабочей колонны 45 в кольцевое пространство со стороны забоя от пакера 14. В то же время, другое окно переводной муфты 34 отводит поток бурового раствора из промывочной трубы 40 к устью кольцевого пространства обсадной трубы от пакера 14.
[0006] Как только начинается работа, суспензия выходит из окна 32 переводной муфты в кольцевое пространство. Переносящая текучая среда в суспензии просачивается затем через пласт и/или через фильтр 25. Вместе с тем, фильтр 25 препятствует гравию, находящемуся в суспензии протекать в фильтр 25. Текучие среды, проходящие в одиночку через фильтр 25, могут возвращаться затем через окно переводной муфты 34 в кольцевое пространство выше пакера 14.
[0007] Как только текучая среда вытекает, гравий выпадает из суспензии и сначала пакуется вдоль низкой стороны кольцевого пространства скважины. Гравий собирается поэтапно 16а, 16b и т.д., который продвигается от пятки к носку в том, что называется альфа волной. Поскольку скважина 10 является горизонтальной, гравитационные силы преобладают в образовании альфа волны и гравий оседает вдоль нижней стороны на высоте равновесия вдоль фильтра 25.
[0008] Когда процесс гравийной набивки в альфа волне выполнен, гравий начинает собираться в этапах (не показаны) бета волны. Это формируется вдоль верхней части фильтра 25, начиная от носка, и продвигается к пятке фильтра 25. Опять же, текучая среда переносящая гравий, может пройти через фильтр 25 вверх промывочной трубы 40. Для завершения процесса гравийной набивки в бета волне, необходимо иметь достаточную скорость текучей среды, чтобы поддерживать турбулентный поток и перемещать гравий вдоль верхней стороны кольцевого пространства. Чтобы рециркулировать после этого момента, операторы должны механически перенастроить переводную муфту 30, чтобы иметь возможность промыть трубу 40.
[0009] Несмотря на то, альфа-бета метод может быть экономичным благодаря низкой вязкости текучей среды - носителя и благодаря обычным типам фильтров, которые могут быть использованы, некоторые ситуации могут потребовать метод набивки с вязкой текучей средой, который использует альтернативный путь. В этом методе, шунты, расположенные на фильтре отклоняют закачанную суспензию набивки вдоль внешней поверхности фильтра. Фиг. 1B показывает пример системы 20, имеющей шунты 50 и 52 (только два из которых показаны). Как правило, шунты 50/52 для транспортировки и набивки прикрепляются эксцентрично к фильтру 25. Транспортные шунты 50 передают суспензию набивочным шунтам 52 и суспензия выходит из форсунок 54, расположенных на набивочных шунтах 52. Используя шунты 50/52 для транспортировки и набивки суспензии, процесс гравийной набивки может избежать областей высокой утечки в скважине 10, которая могла бы вызвать образование пробок и ухудшила бы гравийную набивку.
[0010] Согласно предшествующему уровню техники сборные узлы гравийной набивки 20 для обоих методов фиг. 1A-1B имеют ряд проблем и трудностей. Во время процесса гравийной набивки в горизонтальной скважине, например, окна переводной муфты 32/34, возможно, придется перенастроить несколько раз. Во время процесса ГРП с установкой гравийного фильтра суспензия, закачанная под высоким давлением и скоростью потока, может иногда обезвоживаться внутри инструмента переводной муфты 30 системы и связанной с ней скользящей муфтой (не показана). Строго говоря, осевший песок или обезвоженная суспензия могут прилипнуть к сервисным инструментам и могут даже засорить скважину. Кроме того, переводная муфта 30 подвергается эрозии во время ГРП и процессов гравийной набивки, и переводная муфта 30 может прилипнуть в пакере 14, которая может создать чрезвычайно сложные ловильные работы.
[0011] Чтобы справиться с гравийной набивкой, в некоторых необсаженных скважинах была разработана система гравийной набивки необсаженной скважины с окном заднего хода в восходящем стволе, как описано в SPE 122765, под названием «Первая в мире гравийная набивка необсаженной скважины с окном обратного хода в восходящем стволе и с набухающими пакерами» (Дженсен и др. 2009 г.). Эта система позволяет сделать гравийную набивку восходящего ствола необсаженной скважины, используя окно, расположенное в направлении носка скважины.
[0012] В процессах обсаженных скважин, очень распространено монтировать несколько установок гравийной набивки в процессе, именуемом как «сложенные набивки». Каждая зона адресована в отдельный процесс для ее перфорирования, установки оборудования гравийной набивки, закачивания гравия, а затем процесс повторяется. Были разработаны другие многопластовые системы гравийной набивки, которые обычно называют однорейсовыми, многопластовыми системами. Эти системы представляют собой обычную конструкцию, в которой они вводят суспензию в кольцевое пространство снаружи фильтра с верхней стороны фильтра и закачивают текучую среду в направлении нижней части зоны. Кроме того, эти системы были специально использованы для применений обсаженных скважин и только недавно были адаптированы для применения в необсаженных скважинах.
[0013] Предмет настоящего раскрытия сущности изобретения направлен на преодоление или, по меньшей мере, уменьшение влияний, одной или нескольких проблем, описанных выше.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] Многопластовое устройство и способ используются для обработки пласта. Устройство может быть использовано для обработок пласта, таких как процессы ГРП, процесс ГРП с установкой гравийного фильтра, процессы гравийной набивки или других процессов. Устройство включает в себя корпус (например, трубчатую конструкцию, хвостовик, эксплуатационную колонну и т.п.) и рабочую колонну. Корпус сборного узла расположен в скважине и образует сквозной канал. Одна или несколько секций, расположены на корпусе, и каждая одна или несколько секций содержит изолирующий элемент, окно, фильтр, и затвор.
[0015] Элемент изоляции, расположенный на корпусе изолирует кольцевое пространство скважины вокруг секции от других секций. Окно, расположенное на корпусе позволяет текучей среде сообщаться между сквозным каналом и кольцевым пространством скважины, а фильтр, расположенный на корпусе сообщается с кольцевым пространством скважины. Затвор, расположенный на корпусе, по меньшей мере, препятствует сообщению текучей среды из сквозного канала к фильтру.
[0016] Рабочая колонна образует выход и манипулируется в корпусе относительно каждой секции. Рабочая колонна в первом режиме работы доставляет состав для обработки приствольной зоны с выхода к секции кольцевого пространства скважины через окно. Рабочая колонна во втором режиме работы принимает обратную циркуляцию из сквозного канала на выход.
[0017] В одном варианте осуществления, окно для данной одной из одной или нескольких секций расположено по направлению к носку, а фильтр для данной секции расположен по направлению к пятке. Во время обработки, окно доставляет суспензию, в качестве состава для обработки приствольной зоны и гравийной набивки кольцевого пространства данной секции от носка к пятке. Фильтр процеживает буровой раствор из суспензии в сквозной канал корпуса.
[0018] В другом варианте осуществления, окно для данной из одной или нескольких секций расположено по направлению к пятке, а фильтр для данной секции расположен по направлению к носку. Во время обработки, окно доставляет суспензию в качестве состава для обработки приствольной зоны и гравийной набивки кольцевого пространства данной секции от пятки к носку. Фильтр процеживает буровой раствор из суспензии, а секция имеет байпас, доставляющий буровой раствор в сквозной канал через окно корпуса со стороны устья.
[0019] В одном варианте осуществления, окно содержит проточный клапан, выполненный с возможностью избирательно работать между открытыми и закрытыми положениями, позволяющими и препятствующими сообщению текучей среды между сквозным каналом и кольцевым пространством скважины. Проточный клапан может включать в себя муфту, выполненную с возможностью перемещения в сквозном канале между: (а) закрытым положением, препятствующим сообщению текучей среды через окно и, (б) открытым положением, позволяющим сообщение текучей среды через окно. Рабочая колонна может быть изготовлена так чтобы, по меньшей мере, открыть проточные клапаны одной или нескольких секций. Например, рабочая колонна может иметь приводной инструмент, выполненный с возможностью открывать и закрывать проточные клапаны одной или нескольких секций в сквозном канале в том же рейсе.
[0020] В одном варианте осуществления затвор выполнен с возможностью избирательно действовать между: (а) закрытым положением, препятствующим сообщению текучей среды между сквозным каналом и фильтром и, (б) открытым положением, позволяющим сообщение текучей среды между сквозным каналом и фильтром. Например, затвор может включать в себя муфту, выполненную с возможностью перемещения в сквозном канале между: (а) закрытым положением, препятствующим сообщению текучей среды через, по меньшей мере, одно проточное окно в корпусе, по меньшей мере, одно проточное окно в сообщении с фильтром и, (б) открытым положением, позволяющим сообщение текучей среды через, по меньшей мере, одно проточное окно.
[0021] В другом примере, затвор может включать в себя односторонний клапан, расположенный в сообщении текучей среды между фильтром и сквозным каналом, причем односторонний клапан в открытом положении позволяет сообщение жидкости от фильтра в сквозной канал, и в закрытом положении, препятствует сообщению текучей среды из сквозного канала к фильтру.
[0022] Вышеприведенная сущность изобретения не предназначена, для подведения итога каждого возможного варианта осуществления или каждого аспекта настоящего раскрытия сущности изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0023] Фиг. 1A-1B иллюстрируют сборный узел гравийной набивки в соответствии с предшествующим уровнем техники.
[0024] Фиг. 2A-2B показывают многопластовую систему с фильтром в соответствии с настоящим раскрытием сущности изобретения во время спуска в скважину для процесса промывки.
[0025] Фиг. 3А-3В показывают систему во время установки и тестирования пакера.
[0026] Фиг. 4A-4B показывают систему во время процессов гравийной набивки.
[0027] Фиг. 5A-5B показывают систему во время заполнения кольцевого пространства вокруг башмачной зоны для сливания избыточной суспензии.
[0028] Фиг. 6A-6B показывают еще одну многопластовую систему с фильтром в соответствии с настоящим раскрытием сущности изобретения, имеющую альтернативные параллельные соединения для процессов гравийной набивки.
[0029] Фиг. 7 показывает многопластовую систему с фильтром, имеющую секции фильтров, разделенные пакерами.
[0030] Фиг. 8 иллюстрирует многопластовую систему с фильтром в соответствии с настоящим раскрытием сущности изобретения, расположенную в необсаженной скважине и использующую рабочую колонну в сочетании с клапанами и проточными устройствами.
[0031] Фиг. 9 иллюстрирует многопластовую систему с фильтром фиг. 8, имеющую перепускные трубы.
[0032] Фиг. 10A иллюстрирует частичный вид в поперечном разрезе проточного устройства для раскрытых многопластовых сборных узлов с фильтром.
[0033] Фиг. 10B иллюстрирует подробный вид устройства невозвратного клапана для проточного устройства фиг. 10A.
[0034] Фиг. 10C иллюстрирует выделенный, частичный вид в поперечном сечении проточного устройства фиг. 10A.
[0035] Фиг. 11A-11В иллюстрируют другую многопластовую систему с фильтром в соответствии с настоящим раскрытием сущности изобретения, расположенную в необсаженной скважине и использующую рабочую колонну в сочетании с клапанами и проточными устройствами.
[0036] Фиг. 12A-12D иллюстрирует еще одну многопластовую систему с фильтром в соответствии с настоящим раскрытием сущности изобретения, имеющую конфигурацию носок к пятке.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0037] Фиг. 2A-2B показывают многопластовую систему 200 с фильтром в соответствии с настоящим раскрытием сущности изобретения, спущенную в скважину. Система 200 может быть использована для обработок пласта, таких как процессы ГРП, процесс ГРП с установкой гравийного фильтра, процессы гравийной набивки или других процессов. Система 200 включает в себя эксплуатационную колонну или хвостовик 225 (например, трубчатая структура или корпус), которая простирается в скважину 10 от пакера хвостовика 14, поддерживаемого в обсадной трубе 12. Эта скважина 10 может быть горизонтальной или отклоненной необсаженной скважиной. Система 200 также имеет гидравлический сервисный инструмент 202, добавленный к пакеру 14, и имеет внутреннюю рабочую колонну 210, прикрепленную к сервисному инструменту 202.
[0038] Как показано на фиг. 12В, хвостовик 225 может иметь колонный башмак 220 на его конце. Между тем, по всей его длине, хвостовик 225 может иметь одну или несколько секций фильтров 240A-B (фиг. 2В) и один или несколько перфорированных кожухов 230A-B. Как правило, перфорированные кожухи 230A-B могут быть расположены рядом или объединены в одну или несколько секций фильтров 240A-B. Как обсуждается ниже, используются одна или несколько секций фильтров 240A-B и перфорированные кожухи 230А-В, чтобы доставить суспензию в одну или несколько точек набивки для процесса гравийной набивки.
[0039] Каждый из перфорированных кожухов 230А-B имеет корпус или проточные окна 232A-B для отклонения потока. Внутри каждый из перфорированных кожухов 230A-B имеет гнезда 234 образованные выше и ниже выпускных окон 232A-B для герметизации с удаленным концом внутренней рабочей колонны 210, как описано ниже. Чтобы предотвратить эрозию проточные окна 232А-В на перфорированных кожухах 230A-B могут иметь юбку, такую как юбка 236 для проточных окон 232А на перфорированных кожухах 230A.
[0040] Проточные окна 232B наверху одного из перфорированных кожухов 230B сообщаются с устройствами альтернативного пути 250, расположенными вдоль длины нижней секции фильтра 240A. Эти устройства альтернативного пути 250 могут быть шунтами, трубами, концентрично установленными трубами или другими устройствами, известными в данной области, для обеспечения альтернативной траектории суспензии. Вместе с тем, в целях настоящего раскрытия сущности изобретения, устройства альтернативного пути 250, в данном документе, для простоты названы шунтами. Как правило, шунты 250 сообщаются от проточных окон 232В до боковых окон 222 в направлении удаленного конца системы 200 или других направлениях для использования во время этапов процесса.
[0041] Как показано на фиг. 2B, внутренняя рабочая колонна 210, простирающаяся от сервисного инструмента 202 (фиг. 2А) располагается через секции фильтров 240A-B системы 200. (Внутренняя рабочая колонна 210 может, по желанию, иметь обратный конус, чтобы уменьшить давление циркуляции). На конце секций фильтров 240A-B, система 200 имеет башмачную зону 220 с колонным башмаком 226 и гнездом 224. Колонный башмак имеет невозвратный клапан 226, муфту и т.п. (не показаны), которые позволяют промывающей или циркулирующей текучей среде течь вокруг внешней стороны секций фильтров 240A-B при опускании в скважину и перед тем как пакер 14 установлен.
[0042] На своем удаленном конце, внутренняя рабочая колонна 210 имеет выпускные окна 212, изолированные с помощью прокладок 214. При опускании одна из прокладок 214 может герметизировать конец внутренней рабочей колонны 210 внутри башмачной зоны 220, как показано на фиг. 2B. Таким образом, текучая среда, закачанная в забой скважины по внутренней рабочей колонне 210, может выйти из невозвратного клапана (не показан) в колонном башмаке 226 в конце башмачной зоны 220, чтобы промыть скважину 10.
[0043] Во время процесса гравийной набивки, однако, выпускные окна 212 могут располагаться и герметизироваться прокладками 214 в перфорированных кожухах 230А-B, расположенных между каждой из секций фильтров 240A-B. В частности, прокладки 214, расположенные по обе стороны от выпускных окон 212 колонны, герметизируют внутренние гнезда 234 на перфорированных корпусах 230А-В. Прокладки 214 могут использовать эластомерные или другие типы уплотнений, расположенные на внутренней рабочей колонне 210, и гнезда 234 могут быть отполированными гнездами или поверхностями внутри кожухов 230A-B для зацепления прокладок 214. Хотя, показанное с этой конфигурацией, может быть использовано обратное расположение: прокладки - на внутренней стороне кожухов 230A-B и гнезда - на внутренней рабочей колонне 210.
[0044] Когда текучая среда закачивается через внутреннюю рабочую колонну 210, закачиваемая текучая среда выходит из колонны 210 и через проточные окна 232A-B на перфорированных кожухах 230А-В зависимости от расположения колонны 210 по отношению к проточным окнам 232A-B. В этом расположении, проточные окна 232A в нижнем перфорированном кожухе 230A направляют суспензию непосредственно в кольцевое пространство, тогда как проточные окна 232B в верхнем перфорированном кожухе 230B направляют суспензию в шунты 250, как описано ниже. Могут быть использованы другие подобные конструкции. В любом случае, это избирательное расположение и уплотнение между колонной 210 и кожухами 230А-В, которое изменяет траектории текучей среды для доставки суспензии в кольцевое пространство, вокруг секций фильтров 240A-B во время процесса гравийной набивки, обсуждается более подробно ниже.
[0045] Как показано на фиг. 2A-2B, система 200 спускается в скважину для промывки. Сервисный инструмент 202 сидит на не установленном пакере 14 в обсадной трубе 12 и прокладки 204 на сервисном инструменте 202 не герметизируются в пакере 14 для того, чтобы обеспечить передачу гидростатического давления. Удаленный конец внутренней рабочей колонны 210 подходит через секции фильтров 240A-B, и одна из прокладок колонны 214 герметизируется в упор к гнезду 224 возле колонного башмака 226. Операторы закачивают текучую среду по замкнутой системе вниз по внутренней рабочей колонне 210, и циркулирующая текучая среда вытекает из невозвратного клапана в колонном башмаке 226, вверх по кольцевому пространству и вокруг не установленного пакера 14.
[0046] Как показано на фиг. 3A-3B, операторы затем устанавливают и тестируют пакер 14. Чтобы установить пакер 14, операторы закачивают текучую среду в скважину для гидравлической или гидростатической установки пакера 14 с помощью процессов, хорошо известных в данной области, хотя могут быть использованы другие методы установки пакера. Чтобы проверить пакер 14, прокладки 204 на сервисном устройстве 202 поднимаются в отверстие пакера после освобождения от пакера 14. Операторы затем проверяют пакер 14, оказывая давление на обсадную трубу 12. Текучая среда, проходящая через любую утечку под давлением на пакере 14, будет переходить в пласт вокруг секций фильтров 240A-B. Кроме того, любая утекающая текучая среда пройдет в выпускные отверстия внутренней рабочей колонны 212 и вверх к поверхности через внутреннюю рабочую колонну 210. Независимо от этого, система 200 позволяет операторам поддерживать гидростатическое давление на пласт в течение этих различных этапов работы.
[0047] После того как пакер 14 установлен и протестирован операторы начинают процесс гравийной набивки. Как показано на фиг. 4A-4B, операторы поднимают внутреннюю рабочую колонну 210, чтобы установиться в первое положение гравийной набивки. Как показано на фиг. 4В, прокладки колонны 214 зацепляются в гнездах 234 вокруг нижних окон 232A ниже нижней секции фильтра 240A. Когда это сделано, окна инструмента 212 сообщаются с окнами кожуха 232А.
[0048] При манипулировании внутренней рабочей колонной 210, операторы предпочтительно дают сигнал на поверхность о том, что выпускные окна 212 расположены в заданном положении, будь то пустая позиция, позиция циркуляции суспензии или позиция откачивания. Один из способов для достижения этой цели является измерение растяжения или сжатия на поверхности, чтобы определить положение внутренней рабочей колонны 210 относительно перфорированных кожухов 230A-B и гнезд 234. Могут быть использованы этот и другие процессы, известные в данной области.
[0049] С окнами 212/232A, изолированными зацепленными прокладками 214 и гнездами 234, операторы закачивают суспензию, состоящую из переносящей текучей среды и гравия вниз внутренней рабочей колонны 210 в первом направлении к окнам колонны 212. Суспензия выходит из окон трубы 212 и через окна кожуха 232A в кольцевое пространство необсаженной скважины. Переносящая текучая среда в суспензии протекает затем через пласт и/или через секции фильтров 240A-B вдоль длины системы 200. Вместе с тем, секции фильтров 240A-B препятствуют гравию, находящемуся в суспензии, протекать в систему 200. Таким образом, текучая среда проходит в одиночку через секции фильтров 240A-B и возвращается через кольцевое пространство обсадной трубы над пакером 14.
[0050] Как описано в этом документе, гравий можно набивать в кольцевом пространстве в альфа-бета волне, хотя могут быть использованы другие варианты. Когда текучая среда вытекает, например, гравий выпадает из суспензии и сначала набивается вдоль нижней стороны кольцевого пространства в скважине 10. Гравий собирается на этапах, при которых продвигается от носка (около кожуха 230A) к пятке в альфа волне. Гравитационные силы преобладают в образовании альфа волны, и гравий оседает вдоль нижней стороны на высоте равновесия вдоль секций фильтров 240A-B.
[0051] После альфа волны, скважина 10 заполняется в бета волне вдоль системы 200. Гравий начинает собираться в бета волне вдоль верхней стороны секций фильтров 240A-B, начиная с пятки (около пакера 14) и продвигается к носовой части сборного узла 200. Опять же, текучая среда, переносящая гравий может протекать через секции фильтров 240A-B и вверх по кольцевому пространству между внутренней рабочей колонной 210 и хвостовиком 225.
[0052] В итоге, операторы достигают желаемого состояния во время закачивания суспензии в окна 232A в этом перфорированном кожухе 230A. Это желаемое состояние может быть определено конкретным повышением уровней давления и может быть названо как «выпадение песка» в некоторых контекстах. На данном этапе, операторы поднимают внутреннюю рабочую колонну 210 снова, как показано на фиг. 5A-5B. Прокладки 214 сейчас сидят в гнездах 234 вокруг окон 232В на следующем перфорированном кожухе 230В между секциями фильтров 240A-B. Операторы закачивают суспензию вниз внутренней рабочей колонны 210 снова в первом направлении к выходному окну 212, и суспензия вытекает из окон трубы 212 и через окна кожуха 232B.
[0053] Как правило, суспензия может при желании вытекать из окон 232B в окружающее кольцевое пространство. Это возможно, если одно или несколько окон 232B сообщаются непосредственно с кольцевым пространством и не сообщаются с одним из устройств альтернативного пути или шунтом 250. Все же, суспензия может вытекать из окон 232B в устройства альтернативного пути или шунты 250 для размещения где-либо в окружающем кольцевом пространстве. Хотя шунты 250 изображены определенным способом, можно использовать любое желательное расположение и число транспортных и пакующих устройств, для альтернативного пути, чтобы подать и доставить суспензию.
[0054] В зависимости от реализации, этот второй этап закачивания суспензии может быть использован для дальнейшей гравийной набивки скважины. Тем не менее, как показано в текущей реализации, закачивание суспензии через шунты 250 позволяет операторам откачивать избыточную суспензию из внутренней рабочей колонны 210 в скважину без реверсирования потока в колонне 210 от направления первого потока (то есть, в направлении окон колонны 212). В этом есть отличие от обратного направления текущей жидкости вниз кольцевого пространства между колонной 210 и кожухами 230А-В/фильтрами 240A-B для откачивания избыточной суспензии из колонны 210.
[0055] Как показано на фиг. 5В, суспензия проходит из окна 212, через проточные окна 232B и через шунты 250. Из шунтов 250, суспензия затем выходит из боковых окон или форсунок 254 в шунтах 250 и заполняет кольцевое пространство вокруг башмачной зоны 220. Это обеспечивает процесс гравийной набивки с альтернативным путем, отличным от основного пути системы от носка к пятке. Таким образом, шунты 250, прикрепленные к перфорированному кожуху 230B выше нижней секции фильтра 240A могут быть использованы, чтобы расположить избыточный гравий из рабочей колонны 210 вокруг башмачной зоны 220. Шунты 250 переносят суспензию вниз нижней секции фильтра 240A так, что промывочная труба не требуется на конце секции 240A. Однако байпас 258 определенный в расположении забоя системы 200 (или где-либо еще) допускает возвращения текучей среды в ходе этого процесса. Этот байпас 258 может быть невозвратным клапаном, частью фильтра, втулкой, или другим подходящим устройством, которое позволяет потоку буровой жидкости, а не гравию из скважины войти в систему 200. В самом деле, байпас 258 в качестве части фильтра может иметь любую желаемую длину вдоль башмачной зоны 220 в зависимости от реализации.
[0056] В какой-то момент, процесс может достичь состояния «выпадения песка» или повышения давления во время закачивания суспензии в окна 232B. В этот момент, клапан, разрывной диск или другое устройство затвора 256 в шунтах 250 может открыться так, чтобы гравий в суспензии мог заполнить затем внутреннюю часть башмачной зоны 220 после откачивания избытка вокруг башмачной зоны 220. Таким образом, операторы могут откачать избыточный гравий изнутри башмачной зоны 220. Как только это происходит, буровой раствор может выйти из нижней секции фильтра 240A, через набитый гравий в кольцевом пространстве, и обратно через верхнюю секцию фильтра 240B для перемещения к устью. В других конструкциях, нижний перфорированный кожух 230А может иметь байпас, другой шунт, или тому подобное (не показано), которые могут быть использованы для доставки бурого раствора мимо прокладок 214, гнезд 234 и устья.
[0057] Предыдущая система 200 заполняла кольцевое пространство необсаженной скважины с альфа-бета волнами, а затем заполняла кольцевое пространство вокруг носка по альтернативной траектории. Как показано на фиг. 6A-6B, система 200 может использовать дополнительное устройство альтернативного пути или шунт 260, чтобы заполнить кольцевое пространство необсаженной скважины во время циркуляции в процессе гравийной набивки. В этой конструкции работа системы 200 аналогична рассмотренной выше. Опять же, система 200 имеет один или несколько перфорированных кожухов 230А-B для выхода суспензии и имеет один или несколько секций фильтров 240A-B.
[0058] Когда операторы поднимают внутреннюю рабочую колонну 210, чтобы расположить ее для процесса гравийной набивки, показанной на фиг. 6B, операторы закачивают, по меньшей мере, некоторое количество суспензии в кольцевое пространство необсаженной скважины с помощью дополнительных шунтов 260 в альтернативном пути гравийной набивки. Шунты 260 могут быть использованы в виде исключения. Альтернативно, суспензию можно закачивать через одно или несколько окон кожуха 232А одновременно. С помощью конструкции шунтов 250/260 и открытых проточных окон 232, система 200 может набивать гравий зонами от носка к пятке, от пятки к носку и в их комбинации.
[0059] Как можно видеть на фиг. 2A-6В, раскрытая система 200 может быть использована в ряде универсальных способов гравийной набивки кольцевого пространства скважины. Например, выпускные окна колонны 212 могут быть расположены в одном или нескольких различных перфорированных кожухах 230A-B для гравийной набивки вокруг секций фильтров 240A-B в альфа-бета волне или альтернативным путем. Кроме того, внутренняя рабочая колонна 210 может быть перемещена в несколько кожухов 230А-В для набивки единственной зоны из нескольких точек или гравийной набивки той же зоны с первого направления, а затем с другого направления (например, первая снизу вверх, а затем сверху вниз, используя шунты 250/260).
[0060] Кроме того, внутренняя рабочая колонна 210 может быть использована для закачивания растворов для обработки приствольной зоны или других типов растворов в окружающую зону. Например, система 200 на фиг. 2A-6B может быть использована для выполнения ГРП с установкой гравийного фильтра из одной точки и затем гравийной набивки (через шунты 250 и/или 260) из другой точки вдоль секций фильтров 240A-B. В ГРП с установкой гравийного фильтра, операторы выполняют обработку гидроразрыва пласта, доставляя большие объемы градуированного песка, проппанта, или т.п. в кольцевое пространство и в пласт при давлениях, превышающих градиент гидроразрыва пласта. Градуированный песок или проппант заполняет разломы в скважине 10, чтобы сохранить разломы открытыми. После обработки гидроразрыва, операторы могут затем выполнить операцию гравийной набивки, чтобы заполнить кольцевое пространство гравием. Альтернативно, гравийная набивка и обработка гидроразрыва пласта могут быть выполнены в одно и то же время.
[0061] В конструкции ГРП с установкой гравийного фильтра, раскрытая система 200 может доставить раствор для ГРП и гравийную суспензию через несколько перфорированных кожухов 230A-B в кольцевое пространство вокруг секций фильтров 240A-B. Диспергирование раствора для ГРП и суспензии через несколько окон 232А-B может обеспечить более равномерное распределение через большую площадь. Для части процесса гидроразрыва пласта, раствор для ГРП может выйти из нижнего перфорированного кожуха 230A, и буровая жидкость может пройти через секцию фильтра 240B, примыкающую к кольцевому пространству обсадной трубы до тех пор, пока разлом не будет выполнен. После этого внутренняя рабочая колонна 210 может быть перемещена в верхний перфорированный кожух 230B так, что гравийная суспензия может протекать через шунты 250 и/или 260 для гравийной набивки кольцевого пространства. Может быть сделан обратный процесс, в котором раствор для ГРП может выйти в верхний кожух 230B, так что гравийная набивка может быть сделана в первую очередь в нижнем кожухе 230A с использованием гравийной набивки от носка к пятке.
[0062] При использовании для ГРП/гравийной набивки, система 200 может уменьшить шансы прилипания. Поскольку система 200 может иметь меньшую объемную область вокруг точек выхода, может быть меньше шансов для прилипания проппанта вокруг окон гравийной набивки 212. Так как суспензия выходит рядом с концом внутренней рабочей колонны 210, только короткий участок трубы должен быть протянут вверх через остаток суспензии или обезвоженного песка, которые могут быть оставлены. Если происходит прилипание вокруг окон гравийной набивки 212, во внутреннюю рабочую колонну 210 может быть встроен разъединитель, работающий на срез (не показан) так, что нижняя часть внутренней рабочей колонны 210 может быть отсоединена от верхней части внутренней рабочей колонны 210. Этот позволит внутренней рабочей колонне 210 последующее перемещение.
[0063] Расширяя до универсальности раскрытую систему, фиг. 7 показывает систему 300, сегментированную несколькими разделенными на блоки обособленными зонами. Опять же, система 300 может быть использована для обработок пласта, таких как процессы ГРП, процесс ГРП с установкой гравийного фильтра, процессы гравийной набивки или другие процессы. Система 300 включает в себя производственную колонну или хвостовик 325 (например, трубчатую конструкцию или корпус) и включает в себя внутреннюю рабочую колонну 310. Хвостовик 325 простирается в скважине 10 от пакера хвостовика 14, который удерживается в обсадной трубе 12. Опять же, эта скважина 10 может быть горизонтальной или отклоненной необсаженной скважиной.
[0064] Хвостовик 325 имеет несколько секций гравийной набивки 302А-С, разделенных пакерами 360/370. Пакеры 360/370 и секции гравийной набивки 302A-C развернуты в скважине в один рейс. Один пакер 360/370 или сочетание пакеров 360/370 может быть использован, чтобы изолировать секции гравийной набивки 302A-C друг от друга. Могут быть использованы любые подходящие пакеры, и они могут, например, включать в себя гидравлические или гидростатические пакеры 360 и набухающие пакеры 370. Каждый из этих пакеров 360/370 может быть использован в сочетании друг с другом, как показано, или пакеры 360 или 370 могут быть использованы отдельно.
[0065] Гидравлические пакеры 360 обеспечивают более оперативную изоляцию зоны при установке в скважине 10, чтобы остановить продвижение процессов гравийной набивки в изолированных зонах. Со своей стороны, набухающие пакеры 370, могут быть использованы для долгосрочной изоляции зоны. Гидравлические пакеры 360 могут быть установлены гидравлически с внутренней рабочей колонны 310 и их конструкции уплотнения 314, или пакеры 360 могут быть установлены с помощью кулачковых муфт (не показаны) в пакерах 360 с толкателями (не показаны) на внутренней рабочей колонне 310.
[0066] Каждая секция гравийной набивки 302A-C может быть похожа на сборный узел 200, как обсуждалось выше на фиг. 2А-6В. Таким образом, каждая секция гравийной набивки 302A-C имеет два фильтра 340A-B, устройства альтернативного пути или шунты 350 и окна 332A-B и может иметь перфорированные кожухи и другие компоненты, обсуждаемые ранее. Далее, внутренняя рабочая колонна 310 развертывается в первой секции гравийного фильтра 302A и выполняет промывку выпускных окон колонны 312, изолирует своими прокладками 314 нижние расходные окна 332A для гравийной упаковки и/или ГРП первой секции гравийной набивки 302A. Затем внутренняя рабочая колонна 310 может быть перемещена таким образом, чтобы выпускные окна 312 изолировались с верхними проточными окнами 332В, соединенными с шунтами 350, чтобы заполнить кольцевое пространство вокруг нижнего конца первой секции гравийной набивки 302A. Аналогичный процесс может повторяться вверх по стволу скважины для каждой секции гравийной набивки 302A-C, разделенной пакерами 360/370. Используя процессы, описанные выше, избыточная суспензия может быть откачана из внутренней рабочей колонны 310 в кольцевое пространство перед тем, как рабочая колонна 310 переместится между секциями 302A-C.
[0067] Обратимся теперь к фиг. 8-9, другая многопластовая система с фильтром 400 содержит внутреннюю рабочую колонну 410 и сборный узел 420 с фильтром. Опять же, система 400 может быть использована для подготовок пласта, таких как процессы ГРП, процесс ГРП с установкой гравийного фильтра, процессы гравийной набивки, или другие процессы. Сборный узел с фильтром 420 имеет эксплуатационную колонну или хвостовик 425 (например, трубчатая структура или корпус), которая простирается в скважине 10 от пакера хвостовика 14, который поддерживается в обсадной трубе 12. На своем конце, хвостовик 425 может иметь колонный башмак 422 или подобный ему и секции 428A-C, расположенные на хвостовике 425, каждая из которых имеет элемент изоляции 429, проточный клапан 430, фильтр 440 и затвор 450.
[0068] Как показано на фиг. 8, рабочая колонна 410 располагается в сборном узле 420, чтобы открыть различные клапаны 430 и обработать части пласта. Как показано, рабочая колонна 410 имеет внешние прокладки 416, расположенные рядом с выпускными окнами 412. Сброшенный шар 414 может установиться в удаленном гнезде рабочей колонны 410, чтобы отвести поток текучей среды вниз рабочей колонны 410 из выпускных окон 412 и для открытия окон 432 в клапане 430 для подготовки окружающего пласта.
[0069] Проточные устройства 440 расположенные в сборном узле 420 включают в себя скважинный фильтр 446 и затворы 450 (т.е. односторонние или невозвратные клапаны, скользящие муфты, и т.д.). Как и односторонние или невозвратные клапаны, затворы 450 могут быть изготовлены различными способами и могут включать в себя шар, тарельчатые или дисковые невозвратные клапаны, которые концентрически или эксцентрически установлены на внешнем радиусе основной трубы фильтра. Затворы 450 могут быть частью кожуха, который направляет поток в основную трубу, и могут прикрепляться к скважинным фильтрам, чтобы обеспечить поток текучей среды отфильтрованной от твердых веществ. Предпочтительно, чтобы несколько затворов 450 могли быть установлены на каждом соединении, чтобы уменьшить и даже исключить падение давления через соединения фильтров, чтобы способствовать полному развитию бета волны в течение гравийной набивки. Альтернативно, затворы 450 могут быть установлены в основной трубе и могут обеспечить поток в кожух, установленный на радиальной внешней поверхности основной трубы и прикрепленный к скважинному фильтру 446.
[0070] Процесс для системы 400 фиг. 8 включает в себя спуск сборного узла с фильтром 420 в скважину и установку пакеров 429, чтобы создать несколько изолированных секций 428A-C внизу кольцевого пространства скважины 15. После того, как пакеры 429 установлены, операторы применяют обработку ГРП последовательно для каждой из изолированных секций 428A-C с помощью избирательного открытия селективных клапанов 430 и толкателя 418 на рабочей колонне 410.
[0071] Как правило, толкатель 418 может быть «В» толкателем для сдвига внутренней муфты 434 в клапане 430 относительно окон клапана 432. Таким образом, открытие данного клапана 430 включает в себя зацепление толкателя 418 в соответствующем профиле внутренней муфты клапана 434 и перемещение внутренней муфты 434 с рабочей колонной 410 в открытое положение так, чтобы сквозной канал сборного узла 425 сообщался с кольцевым пространством скважины 15 через открытые в данный момент окна 432.
[0072] После того, как данный клапан 430 открылся, прокладки 416 на рабочей колонне 410 могут входить в зацепление и герметизироваться в упор к внутренним гнездам 438, поверхностям, прокладкам или т.п. в клапане 430 или где-либо еще в сборном узле 420 на обеих сторонах от открытых окон 432 - со стороны устья и забоя. Прокладки 416 могут использовать эластомерные или другие типы уплотнений, расположенные на внутренней рабочей колонне 410, а гнезда 438 могут быть отполированными гнездами или поверхностями внутри клапана 30 или других частях сборного узла с фильтром 420 для зацепления прокладок 416. Хотя показаны в этой конфигурации, можно использовать обратное расположение - с прокладками на внутренней стороне клапана 430 или сборного узла с фильтром 420 и с гнездами на рабочей колонне 410.
[0073] После того как рабочая колонна 410 установлена, состав для обработки приствольной зоны стекает через сквозной канал 415 рабочей колонны 410 к герметизированным и открытым окнам 432 в клапане 430. Состав для обработки приствольной зоны течет через выпускные окна 412 в рабочей колонне 410 и через открытые окна 432 к окружающему скважину кольцевому пространству 15, которое позволяет составу для обработки приствольной зоны взаимодействовать со смежной зоной пласта.
[0074] После того, как обработка завершена для данной зоны 428A-C, операторы манипулируют рабочей колонной 410 для зацепления толкателя 418 в клапане 430, чтобы закрыть окна 432. Например, толкатель 418 может войти в зацепление с другим подходящим профилем на внутренней муфте 434 клапана 430, чтобы переместить муфту 434 и закрыть окна 432. В этот момент, рабочая колонна 410 может быть перемещена в сборный узел 420, чтобы открыть другой из клапанов 430, чтобы выполнить обработку. Операторы повторяют этот процесс вверх сборного узла 420 для обработки всех секций 428A-C. После того, как обработка завершена, системе 400 может не потребоваться рейс очистки.
[0075] Многопластовая система 400 на фиг. 8 может иметь более высокие показатели по сравнению с обычной однорейсовой многопластовой системой и может улучшить производительность коллектора. Система 400 может иметь любую подходящую длину и размер, причем она дает возможность уменьшить диаметр обсадной трубы, не требует перфорации, и не требует рейса очистки. Должно быть уделено внимание возможному прилипанию к рабочей колонне 410 во время работы и набивки кольцевого пространства, которое может возникнуть для конкретной реализации.
[0076] В другом варианте осуществления, многопластовая система с фильтром 400 фиг. 9 также имеет рабочую колонну 410 и сборный узел с фильтром 420, как и в предыдущем варианте осуществления, показанном на фиг. 8. В дополнение ко всем тем же компонентам, эта система 400 имеет обезвоживание суспензии или перепускные трубы 480 расположенные вдоль различных секций 428A-C.
[0077] Во время процесса обработки, аналогичного описанному выше, трубы 480 помогают обезводить суспензию, предназначенную для ГРП или гравийной набивки кольцевого пространства скважины 15 секций 428 во время ГРП с установкой гравийного фильтра или процесса гравийной набивки. Кроме того, трубы 480 могут действовать в качестве байпаса для буровой жидкости в течение процесса. Когда состав для обработки приствольной зоны течет из рабочей колонны 410, установленной в клапане 430, через открытые окна 432 в кольцевое пространство скважины 15, скважинный фильтр 446 процеживает буровую жидкость из кольцевого пространства 15, и буровая жидкость может течь в сборный узел 420 со стороны забойной части от зацепления рабочей колонны 410 в сборном узле 420. Трубки 480 могут, таким образом, позволить этому буровому раствору вытекать из забойного участка сборного узла 420 в микрокольцевое пространство между рабочей колонной 410 и внутренней стороной сборного узла 420 со стороны устья от герметизированного зацепления рабочей колонны 410 с окнами 432. С этого момента буровой раствор может течь к поверхности.
[0078] Многопластовая система 400 фиг. 9 может иметь более высокие показатели по сравнению с обычной однорейсовой многопластовой системой 400 и может улучшить производительность коллектора. Кроме того, система 400 может иметь любую длину и размер, дает возможность уменьшить диаметр обсадной колонны, не требует перфорации, не требует рейса очистки, и может дать хорошую набивку кольцевого пространства. Должно быть уделено внимание возможному прилипанию рабочей колонны 410 для конкретной реализации.
[0079] Как отмечалось выше, многопластовая система 400 может использовать проточные устройства 440, расположенные в сборном узле 420, причем проточное устройство 440 включает в себя скважинный фильтр 446 и затвор 450 (т.е. однопроходные или невозвратные клапаны). Обратимся теперь к фиг. 10A-10B, один из вариантов осуществления проточного устройства 540, которое может быть использовано для раскрытых систем 400 показано в частичном поперечном сечении и подробным видом, соответственно. Проточное устройство 540 является соединением фильтра, имеющим защитную рубашку фильтра 550 (т.е., скважинный фильтр) и устройство управления притоком 560 (то есть, однопроходный или невозвратный клапан), расположенные на основной трубе 542. (Фиг. 10С показывает устройство управления притоком 560 в изолированном виде без основной трубы 542 и защитной рубашки фильтра 160).
[0080] Проточное устройство 540 развернуто на колонне заканчивания (422: фиг. 8-9) с защитной рубашкой фильтра 550, как правило, установленной выше по потоку от устройства управления притоком 560, хотя это и не является абсолютно необходимым. Основная труба 542 образует сквозной канал 545 и имеет соединительную переводную муфту 546 на одном конце для подключения к другому соединению или подобное ей. Другой конец 544 может подсоединяться к переводной муфте (не показана) другого соединения на колонне заканчивания (422). Внутри сквозного канала 545, основная труба 542 образует окна трубы 548, где расположено устройство управления притоком 560.
[0081] Как отмечалось выше, устройство управления притоком 560 может быть похоже на FloReg deploy-assist (DA) - устройство, доступное от Weatherford International. Как лучше всего показано на фиг. 10В, устройство управления притоком 560 имеет внешнюю муфту 562, расположенную вокруг основной трубы 152 на месте окон трубы 548. Первое концевое кольцо 564 уплотняется к основной трубе 542 с уплотнительным элементом 565, и второе концевое кольцо 566 прикреплено к концу защитной рубашки фильтра 550. В целом, муфта 562 образует кольцевое пространство вокруг основной трубы 542, связывающее окна трубы 548 с защитной рубашкой фильтра 550. Второе концевое кольцо 566 имеет проточные окна 570, которые разделяют кольцевое пространство муфты в первом внутреннем пространстве 576, с фильтром 550 от второго внутреннего пространства 578, сообщающегося с окнами трубы 548.
[0082] Со своей стороны, защитная рубашка фильтра 550 расположена вокруг внешней стороны основной трубы 542. Как показано, защитная рубашка фильтра 550 может быть намотанной проволочной сеткой, имеющей стержни или ребра 554, расположенные в продольном направлении вдоль основной трубы 542 с витками провода 552 намотанными вокруг нее, чтобы сформировать различные интервалы. Текучая среда может пройти из окружающего кольцевого пространства скважины в кольцевой зазор между защитной рубашкой фильтра 550 и основной трубой 542. Хотя показанный как фильтр проволочной обмотки, защитная рубашка фильтра 550 может использовать любую другую форму сборного узла фильтра, в том числе металлические сита, набивные фильтры, оболочные защитные фильтры, расширяемый противопесочный фильтр, или фильтры других конструкций.
[0083] Внутри устройство управления притоком 560 имеет множество (например, десять) проточных окон 570. Вместо того чтобы обеспечивать снижение заданного давления вдоль защитной рубашки фильтра 550 с помощью нескольких открытых или закрытых форсунок (не показаны), устройство управления притоком 560, как показано на фиг. 10A-10C может не содержать обычно используемых дросселирующих форсунок и запорных ниппелей для внутренних проточных окон 570. Вместе с тем, проточные окна 570 могут быть относительно недросселированными проточными каналами и могут не иметь обычных форсунок, хотя данная реализация может использовать такие форсунки, если падение давления желательно от защитной рубашки фильтра 550 до основной трубы 542.
[0084] Внутри, однако, устройство управления притоком 560 содержит шары изоляции окна 572, которые позволяют устройству 560 работать в качестве одностороннего или невозвратного клапана. В зависимости от направления потока или перепада давлений между внутренними пространствами 576 и 578, шары изоляции окна 572 могут двигаться в открытое положение (вправо на фиг. 10B), позволяя сообщение текучей среды из внутреннего пространства фильтра 576 к внутреннему пространству трубы 578, или в закрытое положение (влево на фиг. 10B в упор к концу гнезда 574 проточного окна 570), препятствуя сообщению текучей среды из внутреннего пространства трубы 578 к внутреннему пространству фильтра 576.
[0085] Как правило, устройство управления притоком 560 может способствовать циркуляции текучей среды во время развертывания и очистки скважины и может быть использовано в развертывании без подземного ремонта скважины и установки пакеров необсаженной скважины. В развертывании, например, шары изоляции 572 максимизируют циркуляцию текучей среды через башмак заканчивания (420: фиг. 8-9) системы ГРП (20), чтобы помочь эффективному развертыванию колонны закачивания (22) и системы (20). Когда компоненты кожуха (562, 564, 565, 566) расположены на основной трубе 540, изолирующие шары 572 удерживаются на месте. Во время первоначальной установки и эксплуатации, изолирующие шары 572 могут предотвратить пульсацию пласта, тем самым уменьшая повреждение пласта. В некоторых конструкциях, шары изоляции 572 в устройстве 560 могут быть изготовлены так, чтобы изнашиваться в течение периода времени, что обеспечивает доступ к интервалу для деятельности по подземному ремонту, такому как интенсификация.
[0086] Если падение давления от защитной рубашки фильтра 550 к основной трубе 542 желательно, проточные окна 570 могут содержать форсунки (не показаны), которые дросселируют поток отфильтрованной текучей среды (т.е. притока) от защитной рубашки фильтра 550 к внутреннему пространству трубы 578. Например, устройство управления притоком 560 может иметь десять форсунок, хотя все они могут быть не открыты. Операторы могут установить некоторое количество этих форсунок открытыми на поверхности, чтобы настроить устройство 560 для использования в забое скважины в данной реализации. В зависимости от количества открытых форсунок, устройство 560 может, таким образом, производить настраиваемое падение давления вдоль колонны таких проточных устройств 540.
[0087] Фиг. 11A-11В иллюстрируют другую многопластовую систему с фильтром 400 в соответствии с настоящим раскрытием сущности изобретения, которая используется для заканчивания необсаженной скважины. Опять же, система 400 может быть использована для обработок пласта, таких как процессы ГРП, процесс ГРП с установкой гравийного фильтра, процессы гравийной набивки или другие процессы. Как и в некоторых предыдущих конструкциях, система 400 имеет рабочую колонну 410, которая расположена в сборном узле с фильтром 420, чтобы открывать различные клапаны 430 и обрабатывать части пласта, но рабочая колонна 410 в этой конструкции не герметизирует внутреннюю часть сборного узла 420 при обеспечении обработки в различных точках пласта.
[0088] Как показано, вспомогательный пакер 17 может быть использован между рабочей колонной 410 и обсадной трубой 12, чтобы изолировать внутренний сквозной канал 425 сборного узла 420. Как также показано, рабочая колонна 410 имеет сервисный инструмент 417, расположенный над пакером хвостовика 16. Сервисный инструмент 417 может быть использован для гидравлической установки пакера 16. Независимо от используемой конфигурации, компоненты устья системы 400 можно использовать для циркуляции, сжатия, и обратных процессов, известных в данной области техники.
[0089] Рабочая колонна 410 имеет одно или несколько выпускных окон 412 и имеет приводимые в действие гидравлическим способом толкатели 418a-b. Оба толкателя 418a-b могут быть приведены в действие давлением, приложенным против шара, когда он установлен в рабочей колонне 410. Один толкатель 418b может открывать клапаны 430, когда рабочая колонна 410 опущена в забой в сборном узле 420, в то время как другой толкатель 418a может закрывать клапаны 430, когда рабочая колонна 410 работает в устье в сборном узле 420. То же самое может быть верным для открытия и закрытия проточных устройств 440 толкателями 418a-b, как описано ниже. Таким образом, толкатель 418b работает, опускаясь вниз, в то время как другой толкатель 418a работает, поднимаясь вверх. Могут быть использованы другие конструкции и могут быть также использованы другие типы толкателей.
[0090] В качестве примера, толкатели 418a-b могут быть каждый приведен в действие гидравлически по версии стандартного промышленного «B» толкателя. Когда переключающий шар (74) сброшен в рабочую колонну 410, приложение гидравлического давления внизу рабочей колонны 410 приводит в действие толкатели 418a-b так, что они воздействуют на подпружиненные шпонки для переключения клапанов 430 и проточные устройства 440 открываются или закрываются. Толкатели 418a-b могут быть приведены в действие вместе тем же шаром 414 или приводиться в действие по отдельности шарами 414 различных размеров в зависимости от конфигурации.
[0091] Как и прежде, сборный узел 420 имеет эксплуатационную колонну 422, поддерживаемую от пакера 16 в обсадной трубе 12. Вдоль ее длины, колонна 422 имеет устройства изоляции 429, клапаны 430 и проточные устройства 440. Устройства изоляции 429, которые могут быть пакерами, герметизируют кольцевое пространство скважины 15 вокруг сборного узла 420 и разделяют кольцевое пространство 15 на различные зоны или секции 428A-C. Каждая секция 428A-C имеет, по меньшей мере, один из клапанов 430 и, по меньшей мере, одно из проточных устройств 440, оба из которых могут избирательно сообщаться со сквозным каналом 425 колонны, с кольцевым пространством скважины 15, как описано ниже. На своем нижнем конце, сборный узел 420 имеет нижнее гнездо 422 для зацепления переключающего шара 424, чтобы закрыть башмак 420 в течение процессов ГРП, гравийной набивки или ГРП с установкой гравийного фильтра.
[0092] Как показано, селективный клапан 430 расположен со стороны устья от проточного устройства 440 в каждой из различных секций 428А-С. В качестве альтернативы, селективный клапан 430 может быть расположен со стороны забоя от проточного устройства 440 в каждой секции 428А-С. Кроме того, данная секция 428А-С может иметь более чем один клапан 30 и/или проточное устройство 440.
[0093] Селективные клапаны 430 имеют один или несколько окон 432, которые могут быть избирательно открыты и закрыты во время работы. При такой конструкции, как в других описанных выше, каждый из селективных клапанов 430 может быть открыт, для сообщения своих окон 432 с окружающим кольцевым пространством 15 при помощи толкателя 418а на рабочей колонне 410. Как и прежде, клапаны 430 могут быть скользящими муфтами, имеющими подвижный запорный элемент 434, такой как внутренняя муфта или вставка, который изолирует или открывает окна 432 в кожухе скользящий муфты.
[0094] Подобно клапанам 430, проточные устройства 440 также имеют одно или несколько окон 442, которые могут быть избирательно открыты и закрыты во время работы. Каждое из проточных устройств 440 также включает в себя затвор и фильтр 446. Затвор в этой конструкции включает в себя первый запорный элемент 444, который выборочно открывает и закрывает поток через проточные окна 442 и включает в себя второй запорный элемент 450, который, по меньшей мере, препятствует потоку текучей среды из сквозного канала 425 через фильтр 446.
[0095] Эта система 400 является однорейсовой, многопластовой системой, как описано в предыдущих вариантах осуществления. Вкратце, сборный узел 420 запускается в скважину как часть эксплуатационной колонны 422 или системы колонн, размещенной в скважине, и пакер хвостовика 16 устанавливается гидравлически. Затем выполняется обработка для различных зон или секций 428А-В кольцевого пространства скважины 15 путем селективного открытия клапанов 430.
[0096] После того как обработка (например, гравийная набивка или ГРП) завершена, избыточный гравий или проппант вычищается из сборного узла 420 и клапаны 430 закрыты, потому что они используются в основном для выпускных окон для обработки. Чтобы подготовить сборный узел 420 для эксплуатации, проточные устройства 40 открываются в сборном узле 420 с рабочей колонны 410 в том же рейсе в стволе скважины, с помощью открывания первого запорного элемента 444 (например, внутренней муфты), чтобы открыть проточные окна 442. После открывания проточные устройства 440 фильтруют текучую среду из кольцевого пространства скважины 15 в сквозной канал 425 колонны. В то же время, второй запирающий элемент 450 проточного устройства функционирует, чтобы предотвратить поток в обратном направлении. Как более подробно описано ниже, например, второй запирающий элемент 450 проточного устройства, который может использовать однопроходный или невозвратный клапан, может предотвратить потерю текучей среды в пласте, при вытягивании рабочей колонны 410 из сборного узла 420 и при выполнении добычи.
[0097] С обычным пониманием того, как используется сборный узел 420, обсуждение возвращается теперь более подробно к тому, как выполняются процессы обработки. Первоначально, при спуске в скважину, все клапаны 430 и проточные устройства 440 на сборном узле 420 закрыты. После установки пакера хвостовика 16 и закрывания нижнего гнезда 450 переключающим шаром 454, операторы устанавливают пакеры 429 вдоль сборного узла 420 с соответствующими процедурами для создания нескольких изолированных секций 428А-С внизу кольцевого пространства скважины 15. После того как пакеры 429 установлены, операторы могут начать с применения последовательной подготовки каждой из изолированных секций 428А-С с помощью избирательного открывания и затем закрывания селективных клапанов 430 толкателями 418a-b на рабочей колонне 410.
[0098] Как показано на фиг. 11А, например, селективный клапан 430 для нижней секции 428A открыт, но его сопровождающее проточное устройство 440 остается закрытым. Чтобы открыть этот нижний клапан 430, операторы располагают рабочую колонну 410 рядом с клапаном 430 и сбрасывают переключающий шар (414) к толкателям 418a-b на рабочей колонне 410. Затем операторы повышают давление рабочей колонны 410, и приложенное в канале 415 рабочей колонны давление действует против установленного шара (414) и приводит в действие толкатели 418a-b. Используя открывающий инструмент (например, 418b), операторы открывают клапан 430 (например, путем сдвига внутренней муфты 434 в положение - клапан 430 открыт). После того как клапан 430 открывается, операторы снижают приложенное давление и выпускают обратный поток так, чтобы установленный шар (414) в рабочей колонне 410 мог быть реверсирован через канал рабочей колонны 415 к поверхности.
[0099] Например, проточное устройство 440 может быть скользящей муфтой, имеющей подвижный запорный элемент 444, такой как внутренняя втулка или вставка, которая изолирует или раскрывает окна 442 в кожухе скользящей муфты. Проточное устройство 440 может быть открыто для сообщения его окон 442 с окружающим кольцевым пространством 15 через фильтр 446 с помощью толкателя 418а на рабочей колонне 410. Таким образом, проточное устройство 440 в закрытом положении не связывает сквозной канал 425 колонны с кольцевым пространством 15 скважины через фильтры 446, но проточное устройство 440 в открытом положении позволяет отфильтрованной текучей среде из кольцевого пространства 15 пройти через фильтр 446 к устройству 440 и в сквозной канал 425.
[00100] Теперь операторы располагают рабочую колонну 410 в устье открытого клапана 30, как показано на фиг. 11А. При управлении рабочей колонной 410 в сборном узле 420, рабочая колонна 410 находится в позиции, когда сквозной канал в сборном узле 425 разгерметизирован относительно открытых окон 432 в клапане 430. Другими словами, рабочая колонна 410 в секции 428A, подлежащей обработке, не зацепляется с прокладками или гнездами внутри сквозного канала сборного узла 425, как в предыдущем варианте осуществления.
[00101] Без герметизации рабочей колонны 410 в секции сборного узла 428А, операторы направляют состав для обработки приствольной зоны вниз рабочей колонны 410 для обработки кольцевого пространства скважины 15 для этой секции 428А. Текучая среда покидает отверстия 412 в рабочей колонне 410 и течет вдоль первой траектории потока через открытые отверстия 432 клапана 430 и в пласт вокруг кольцевого пространства секции необсаженной скважины 15. Для поддержания давления в сборном узле 420 в ходе работы, система 400 может использовать действующую технологию кольцевого пространства (если вспомогательный пакер 17 не используется или может быть удален, или система 400 может использовать технологию чистого сжатия с вспомогательным пакером 17 в обсадной трубе 12).
[00102] В то же время, когда осуществляется обработка, затвор на проточном устройстве 440, по меньшей мере, препятствует потоку текучей среды через окна 442 и фильтр 446 из сквозного канала 425 в кольцевое пространство скважины 15. Предотвращение вытекания из фильтра 446 может быть достигнуто либо первым, либо вторым запорными элементами 444 и 450, или обоими. Предпочтительно, когда первый запорный элемент 444 также препятствует текучей среде вытекать из кольцевого пространства скважины 15 в сквозной канал 425, через фильтр 446.
[00103] После того как обработка первой секции 428A завершена, операторы реверсируют, по меньшей мере, некоторый избыток суспензии из рабочей колонны 410 так, что обработка может начаться со следующей секции 428В. Операторы бросают переключающий шар (не показан) вниз рабочей колонны 70 снова и повышают давление в рабочей колонне 410 для приведения в действие толкателей 418a-b с установленным шаром 414. С помощью приведенных в действие инструментов 418a-b, операторы закрывают открытый клапан 30 для нижней секции 428А закрывающим инструментом 418а. После снижения давления, рабочая колонна 410 поднимается к клапану 430 в следующей секции 428В. В этот момент, операторы поднимают давление на установленном переключающем шаре 414 в рабочей колонне 410 снова и открывают этот клапан 430 приведенным в действие открывающим инструментом 418b. После понижения приложенного давления в рабочей колонне 410 и реверсирования установленного шара 414, процесс обработки этой новой секции 428B повторяется, как и раньше.
[00104] Подобные процессы повторяются для всех последующих секций (т.е., 428С) сборного узла 420. Как только обработка завершена для всех секций 428А-С, все клапаны 430 и проточное устройство 440 на сборном узле 420 закрываются. Операторы выполняют процесс промывки. Чтобы сделать это, рабочая колонна 410 опускается вниз к башмаку 420 сборного узла 420, и операторы закачивают промывочную текучую среду вниз обсадной трубы 12 для реверсирования любого остаточного гравия, проппанта или для другого состава для обработки приствольной зоны вверх рабочей колонны 410. Поскольку все клапаны 430 закрыты, операторы не имеют никаких проблем с возвратным потоком для работы по промывке.
[00105] Когда промывка завершена, операторы открывают все проточные устройства 440, так что их окна 442 сообщаются со сквозным каналом 425 колонны для приема добычи. Рабочая колонна 410 размещается в направлении нижнего башмака 426, и операторы бросают переключающий шар 414 снова. Давление прикладывается к установленному шару 414, чтобы привести в действие толкатели 418a-b на рабочей колонне 410, и операторы поднимают рабочую колонну 410 и открывают первые запорные элементы 444 (например, внутреннюю муфту) проточных устройств 440 вверху сборного узла 420 с помощью открывающего инструмента 418b.
[00106] Как только проточные устройства 440 открываются, текучая среда из кольцевого пространства 15 скважины может проходить вдоль второй траектории потока через фильтры 446, запорные элементы 450 и открытые окна 442. Когда проточные устройства 440 открываются вверху сборного узла 420, вторые запорные элементы 48 (например, однонаправленные или невозвратные клапаны) проточных устройств 440 предотвращают потерю текучей среды из сквозного канала рабочей колонны 425 к кольцевому пространству 15 во время этого процесса. Как показано на фиг. 11В, когда все проточные устройства 440 открыты, рабочая колонна 410 вынимается из сборного узла 420. В этот момент, сборный узел 420 готов получить добычу через фильтры 446, запорные элементы 450 и открытые окна 442 через вторую траекторию потока.
[00107] Как можно видеть, работа этой системы 400 может сократить время и риски, связанные с выполнением обработки, потому что ни один сервисный инструмент не нуждается в герметизации в сборном узле 420. Кроме того, время захвата и операций снижается. По сути, рабочая колонна 410 может быть опущена в течение рейса установки колонны, так что дополнительных опусканий не требуется. Промывка и открытие/закрытие окон 432 и 442 в клапанах 430 и проточных устройствах 440 все это сделается в один и тот же рейс.
[00108] Данный пример системы 400 описан для необсаженной скважины, но система 400 для обсаженной скважины будет такой же, за исключением того, что изолирующие пакеры 429 могут быть другими. Поскольку система 400 не использует падающие шары в сборном узле 420, чтобы открыть клапан 430 или проточные устройства 440, количество ступеней, которые могут быть развернуты в скважине, не ограничено требуемыми понижениями размеров шаров и гнезд. Кроме того, ни шаров или гнезд не остается в сборном узле 420 после процессов обработки, поэтому процесс не требует отдельной операции фрезерования, которое может быть трудоемким и может столкнуться со своим собственными проблемами. В сущности, ствол скважины готов к приему насосно-компрессорной колонны после того, как процесс завершен.
[00109] Как отмечалось выше, в обычных системах гравийной набивки, песчаную суспензию вводят в устье кольцевого пространства скважинного фильтра и она циркулирует в забой скважины (т.е. с пятки к носку). Система носок к пятке, как описано, например, в фиг. 2А-7 изменяет эту траекторию потока и вводит песчаную суспензию в кольцевое пространство фильтра в носке скважины и распространяет ее к устью. Дополнительные подробности, относящиеся к этой системе, предусмотрены в объединенной заявке США №12/913981, поданной 28 октября 2010 года. Система носок к пятке фиг. 2А-7 разработана таким образом, что любой избыток песчаной суспензии в рабочей колонне может быть размещен в забое в специальном кольцевом пространстве скважины. Это так, потому что обратная циркуляция избыточной суспензии из рабочей колонны с системой носок к пятке фиг. 2А-7 не практична. В частности, обратная циркуляция потребовала бы приложения давления внутри фильтров и напротив пласта, и это дополнительное давление, приложенное к пласту, может привести к образованию потери текучей среды в пласте или хуже того, к гидроразрыву пласта. Соответственно, система носок к пятке фиг. 2А-7 разработана таким образом, что любой излишек песчаной суспензии в рабочей колонне может быть опорожнен из забоя в специальное кольцевое пространство скважины.
[00110] Чтобы сделать возможной обратную циркуляцию, системы фиг. 8-11B, раскрытые выше, имеют дополнительное давление, поддерживающее целостность внутренних поверхностей фильтров без необходимости отдельной колонны труб или устройств, которые должны быть опущены и приведены в действие посредством мероприятий в скважине. Дополнительные подробности, относящиеся к этой системе, предусмотрены в объединенной заявке США № 13/670125, поданной 06 ноября 2012 года. Системы фиг. 8-11В по-прежнему создают возможность для притока пластовых флюидов, какие могут быть выработаны скважиной. В более широком смысле, такое давление, поддерживающее дополнительную целостность внутренних поверхностей фильтров, может быть включено в систему носок к пятке, такую как указано выше со ссылкой на фиг. 11A-11В.
[00111] Для этого, система 600 носок в пятке раскрытая в фиг. 12А-12D оснащает каждый скважинный фильтр 640 запорными элементами 645 (например, невозвратные клапаны или т.п.). Во время использования, запорные элементы 645 на фильтрах 640 предотвращают поток текучей среды внутри фильтров 640 от прохождения к внешней стороне фильтров 640, но позволяют потоку текучей среды с внешней стороны фильтров 640 проходить внутрь сборного узла 620. Это позволяет операторам прикладывать давление внутри сборного узла хвостовика 620 с фильтром после гравийной набивки для того, чтобы обратить вспять циркуляцию и удалить избыточную суспензию из рабочей колонны 610 после завершения гравийной набивки.
[00112] Вернемся к фиг. 12A, система 600 содержит пакер 14, который устанавливается в обсадной трубе 12 выше области ствола скважины, из которой производиться выработка или закачивание. Ниже пакера 14, сборный узел хвостовика 620 с фильтром разнесен на одну или несколько зон, представляющих интерес. Если есть несколько зон, пакеры 670 (или необсаженной или обсаженной скважины) разнесены, чтобы изолировать одну секцию фильтра 602A-C от другой. Пакеры 670 не требуют, чтобы шунты опускались через них для многопластовой гравийной набивки, но они могут быть оборудованы таким образом.
[00113] Сборный узел 620 и пакеры 670 спускаются в забой скважины в один рейс. Эта система 600 сегментирует несколько разделенных друг от друга обособленных зон, так что могут быть выполнены несколько процессов гравийной набивки, а также процесс ГРП. Как показано в настоящем документе, система 600 имеет отдельные секции гравийной набивки 602A-C, разделенные пакерами 670, которые выполняют функцию прокладок в необсаженной скважине для изоляции одной зоны от другой. Один или несколько пакеров 670 могут быть использованы для изолирования каждой из секций гравийной набивки 602A-C друг от друга. Могут быть использованы любые подходящие пакеры, и они могут включать в себя, например, гидравлический пакер, гидростатические пакеры, и набухающие пакеры. Пакеры 670 обеспечивают изоляцию зоны при установке в скважине 10, чтобы остановить продвижение процессов обработки в изолированных зонах.
[00114] Каждая секция 602А-С может быть аналогична системам 200, 300 и 400, как описано выше. Каждая секция 602А-С имеет фильтр 640 и окна 650. Фильтры 640 включают в себя запорный элемент 645 (например, однонаправленный клапан, невозвратные клапаны, или т.п.). Окна 650 соседних фильтров 640 могут содержать или не содержать клапаны 652 или селективные муфты.
[00115] Эта система 600 имеет рабочую колонну 610, которая располагается в сборном узле 620 для обработки (например, гравийной набивки или ГРП с установкой гравийного фильтра) части пласта. Как показано, рабочая колонна 610 имеет внешние прокладки 612, расположенные рядом с выпускными окнами 614. Сброшенный шар 414 может установиться в удаленном гнезде рабочей колонны 610, чтобы отвести поток текучей среды вниз рабочей колонны 610, из выпускных окон 612 в окна 650 в сборном узле 620 для обработки окружающего пласта. Тем не менее, могут быть использованы другие конфигурации для рабочей колонны 610.
[00116] Рабочая колонна 610 развертывается в первой секции 602A и выполняет промывку путем сообщения выходных окон колонны 612 с обратным клапаном 626 на колонном башмаке 620 системы 600. После промывки, пакеры 670 устанавливаются для создания нескольких изолированных секций внизу кольцевого пространства скважины 15. Пакеры 670 могут быть установлены гидравлически, гидростатически, с помощью радиочастотных меток, или импульсов давления.
[00117] Когда пакеры 670 установлены, операторы могут начать применять обработку (т.е. ГРП, гравийную набивку, ГРП с установкой гравийного фильтра, и т.д.) последовательно к каждой из изолированных секций 602А-С. В частности, колонна 610 может быть избирательно расположена в любой одной из различных секций 602A-C вдоль системы 600. В избирательном положении, выпускные окна колонны 612 с их прокладками 614 изолируются вместе с проточными окнами 650 для гравийной набивки и/или ГРП с установкой гравийного фильтра кольцевого пространства 15 вокруг данной секции 602А-С гравийной набивки. Затем внутренняя рабочая колонна 610 могут быть перемещена так, что выпускные окна 612 изолируются от этих проточных окон 650 так, чтобы могла быть выполнена обратная циркуляция, чтобы удалить избыточную суспензию из рабочей колонны 610 перед ее перемещением к следующей секции гравийной набивки 602A-C. Аналогичный процесс может повторяться вверх по стволу скважины для каждой секции гравийной набивки 602A-C, разделенной пакерами 670.
[00118] Как показано на фиг. 12В, в частности, после промывки, выпускные окна колонны 612 с их прокладками 614 изолируются вместе с расходными окнами 650 для гравийной набивки и/или ГРП с установкой гравийного фильтра первой секции гравийной набивки 602A. Если проточные окна 650 включают в себя клапан, то клапан может быть открыт, например, путем его открытия кулачковой муфтой. Суспензия передается вниз рабочей колонны 610, выходит из выпускных окон 612 и проходит через окна секций 650, чтобы течь в изолированное кольцевое пространство этой первой секции 602A. Гравий из суспензии набивается в кольцевом пространстве от носка к пятке, как описано в этом документе, и буровой раствор из суспензии проходит через фильтр 640 в кольцевое пространство между хвостовиком 630 и рабочей колонной 610. Буровой раствор может затем течь к устью скважины мимо пакера 14 к обсадной трубе 12 и на поверхность.
[00119] Как показано, окна 650 могут иметь селективные клапаны или муфты 652, которые могут быть открыты толкателями 616 на рабочей колонне 610, хотя эти компоненты могут не быть необходимы в каждом варианте осуществления. Как правило, толкатель 616 может быть «В» толкателем для смещения клапана 652 относительно окон 650. Таким образом, открытие данного клапана 652 включает в себя зацепление толкателя 616 в соответствующем профиле клапана 652 и перемещения клапана 652 с рабочей колонной 610 в открытое положение, так что сквозной канал сборного узла 625 сообщается с кольцевым пространством скважины 15 через открытые в настоящий момент окна 650.
[00120] Как показано на фиг. 12B, прокладки 614 на рабочей колонне 610 могут зацепляться и уплотняться в упор к внутренним гнездам 654, поверхностям, прокладкам, или т.п., возле окон 650 в сборном узле 620 на их обеих сторонах - со стороны устья и со стороны забоя. Прокладки 614 могут использовать эластомерные или другие типы уплотнений, расположенные на внутренней рабочей колонне 610, а гнезда 654 могут быть отполированными гнездами или поверхностями внутри сборного узла 620, чтобы зацеплять прокладки 614. Хотя, показанная в этой конфигурации, может быть использована обратная конструкция - с прокладками на внутренней стороне сборного узла 620 и с гнездами на рабочей колонне 610. Кроме того, некоторые варианты осуществления могут не иметь прокладки и гнезда вообще, а вместо этого могут полагаться на открывание и закрывание клапанов 652 на окнах 650 для управления потоком текучей среды.
[00121] После того, как рабочая колонна 610 установлена, состав для обработки приствольной зоны течет вниз через сквозной канал рабочей колонны 610 к окнам 650 в первой зоне 602А. Состав для обработки приствольной зоны протекает через выпускные окна 612 в рабочей колонне 610 и через окна 650 к окружающему кольцевому пространству скважины 15, которое позволяет составу для обработки приствольной зоны взаимодействовать со смежной зоной пласта. Например, при ГРП в кольцевое пространство можно закачивать состав для обработки приствольной зоны с проппантом или гравий в суспензии.
[00122] Гравийная набивка от носка к пятке в системе 600 позволяет буровому раствору пройти через фильтр 640 и обезводить суспензию, предназначенную для гравийной набивки секций 602А-С кольцевого пространства скважины 15 во время процесса гравийной набивки или ГРП с установкой гравийного фильтра. В отличие от конструкции на фиг. 9, никакого отдельного байпаса или трубки не требуется для бурового раствора во время процесса. Вместо этого, буровой раствор R, может течь через фильтр 640 и проходить через невозвратный клапан 645 на фильтре 640 в сквозной канал 625 сборного узла 620. Когда состав для обработки приствольной зоны течет из рабочей колонны 610, установленной на окнах 650 в кольцевое пространство скважины 15, скважинный фильтр 640 процеживает буровой раствор из кольцевого пространства 15, и буровой раствор может течь в устье сборного узла 620 от зацепления рабочей колонны 610 в сборном узле 620. С этого момента, буровой раствор и может течь к поверхности.
[00123] В конце концов, выпадение песка произойдет, когда первая секция 602A достаточно набита гравием. Как затем показано на фиг. 12С, рабочей колонной 610 можно управлять для перемещения к промежуточному положению, так чтобы выпускные окна 612 сообщались с внутренней поверхностью сборного узла 620 хвостовика с фильтром. Как только обработка завершена для данной зоны 602A, операторы могут управлять рабочей колонной 610 для зацепления толкателя 616 в клапане 652, чтобы закрыть окна 650. Например, толкатель 616 может зацепляться с другим подходящим профилем на клапане 652, чтобы переместить клапан 652 и закрыть окна 650.
[00124] В этот момент рабочая колонна 610 может быть перемещена в сборном узле 620 в промежуточное положение, что позволяет избытку суспензии быть удаленным из рабочей колонны 610 перед перемещением рабочей колонны 610 к новой зоне 602В. Как будет понятно, любой избыток суспензии в рабочей колонне 610 может протекать в сборный узел 620, в то время пока рабочая колонна 610 управляется, и какой-либо гравий, проппант, песок или т.п., в суспензии может вызвать проблемы прилипания с рабочей колонной 610, загрязняющее клапаны и т.д.
[00125] Таким образом, в промежуточном положении, выпускные окна 612 на рабочей колонне 610 раскрываются для сквозного канала 625 в сборном узле 620. Обратная циркуляция может быть закачана вниз в забой скважины 12 и в кольцевое пространство между рабочей колонной 610 и сборным узлом 620. Это очищает избыток суспензии, который передается обратно вверх рабочей колонны 610.
[00126] После того как обратная циркуляция завершена, рабочая колонна 610 может быть перемещена в сборном узле 620, в другую зону 602B, чтобы выполнить обработку. Операторы повторяют этот процесс вверх сборного узла 620 для обработки всех секций 602А-С. После того, как обработка завершена, системе 600 может не потребоваться рейс очистки.
[00127] Имея систему 600 отмеченную выше, гравийная набивка может быть достигнута там, где скважинные фильтры 640 могут находиться под давлением на внутренней стороне. Это позволяет системе 600 работать под обратной циркуляцией, которая оказывает давление внутри сборного узла 620. Будучи в состоянии реверсировать циркуляцию, этот способ позволяет выполнять однопластовую гравийную набивку методом носок к пятке, и последовательно реверсировать избыточную суспензию. Система 600 также позволяет выполнять несколько гравийных набивок в различных точках в стволе скважины, реверсируя после каждого отдельного процесса гравийной набивки. Рабочая колонна 610 внутри сборного узла 620 может быть расположена в каждом пункте закачивания в сборном узле 620, начиная с самой низкой точки, например, и может доставлять суспензию для гравийной набивки в кольцевое пространство 15, циркулируя в манере носок к пятке. Как только песок достаточно закачан, рабочая колонна 610 переустанавливается так, что давление, приложенное к обсадной трубе 12 и внутри сборного узла 620, приводит к обратной циркуляции любого избытка суспензии вверх рабочей колонны 610. После того, как суспензия удаляется, рабочая колонна 610 поднимается к следующему месту закачивания, и шаги повторяются.
[00128] Вышеизложенное описание предпочтительных и других вариантов осуществления не предназначено для ограничения или сокращения объема или применимости концепций изобретения предложенного заявителями. Следует понимать, с выгодой настоящего раскрытия сущности изобретения, что элементы одного варианта осуществления могут быть объединены или заменены компонентами других вариантов осуществления, раскрытых в данном документе. Ссылки были сделаны в этом документе для использования сборных узлов гравийной набивки в скважинах, таких как необсаженных скважин. Как правило, эти скважины могут иметь любую ориентацию, вертикальную, горизонтальную или отклоненную. Например, горизонтальная скважина может относиться к любому отклоненному участку скважины, образующему угол 50 градусов или более и даже более 90 градусов по отношению к вертикали.
[00129] В обмен на раскрытие изобретательских концепций, содержащихся в настоящем документе, заявители желают все патентные права, предоставляемые в соответствии с прилагаемой формулой изобретения. Таким образом, предполагается, что прилагаемая формула изобретения включает в себя все модификации и изменения в полной мере, так что они входят в объем прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВА И СПОСОБ ДЛЯ УСТАНОВКИ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ | 2011 |
|
RU2492313C2 |
| СПОСОБ ГРАВИЙНОЙ НАБИВКИ НЕОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН | 2019 |
|
RU2773609C1 |
| КОМПОНОВКА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ХВОСТОВИКА И УСТАНОВКИ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА ОТ НОСКА К ПЯТКЕ В ОДНОМ РЕЙСЕ | 2013 |
|
RU2578064C2 |
| Устройство для создания гравийного скважинного фильтра в процессе гидравлического разрыва продуктивного пласта | 2023 |
|
RU2821937C1 |
| БАЙПАСНАЯ КОМПОНОВКА ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА | 2013 |
|
RU2588508C2 |
| СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ | 2012 |
|
RU2535320C2 |
| ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО РАЗМЕЩЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ КОЛОННЫ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА | 2013 |
|
RU2575487C1 |
| МНОГОШУНТОВЫЙ УЗЕЛ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ГРАВИЙНОЙ НАБИВКИ | 2019 |
|
RU2720207C1 |
| РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ВНУТРЕННЕЙ КОЛОННЫ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА | 2013 |
|
RU2590636C2 |
| ОСНАСТКА И ОПЕРАЦИИ ПЕРЕМЕЩАЕМОГО УЗЛА СОПРЯЖЕНИЯ | 2014 |
|
RU2645044C1 |
Группа изобретений относится к созданию гравийных фильтров нефтегазодобывающих скважин. Устройство включает корпус, расположенный в скважине и образующий сквозной канал, одну или более секций, расположенных на корпусе. Каждая секция содержит элемент изоляции, расположенный на корпусе и изолирующий кольцевое пространство вокруг секции от других секций, окно на корпусе, обеспечивающее сообщение текучей среды между сквозным каналом и кольцевым пространством, фильтр, расположенный на корпусе и сообщающийся с кольцевым пространством, затвор, расположенный на корпусе, препятствующий сообщению жидкости из сквозного канала к фильтру, рабочую колонну, образующую выход и управляемую в корпусе по отношению к каждой секции. Рабочая колонна в первом режиме работы доставляет состав для обработки призабойной зоны от выхода к секции кольцевого пространства через окно. Рабочая колонна во втором режиме работы принимает обратную циркуляцию из сквозного канала к выходу. Упрощается процесс гравийной набивки. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 24 ил.
1. Устройство обработки пласта для скважины, содержащее:
корпус, расположенный в скважине и образующий сквозной канал;
одну или более секций, расположенных на корпусе, причем каждая из одной или более секций содержит:
элемент изоляции, расположенный на корпусе и изолирующий кольцевое пространство скважины вокруг секции от других секций,
окно, расположенное на корпусе и обеспечивающее сообщение текучей среды между сквозным каналом и кольцевым пространством скважины,
фильтр, расположенный на корпусе и сообщающийся с кольцевым пространством скважины,
затвор, расположенный на корпусе и по меньшей мере препятствующий сообщению жидкости из сквозного канала к фильтру; и
рабочую колонну, образующую выход и управляемую в корпусе по отношению к каждой секции, причем рабочая колонна в первом режиме работы доставляет состав для обработки приствольной зоны от выхода к секции кольцевого пространства скважины через окно, рабочая колонна во втором режиме работы принимает обратную циркуляцию из сквозного канала к выходу.
2. Устройство по п. 1, в котором рабочая колонна в первом режиме работы доставляет суспензию как состав для обработки приствольной зоны, причем суспензия имеет жидкость-носитель и имеет по меньшей мере один проппант и гравий.
3. Устройство по п. 1, в котором окно содержит проточный клапан, избирательно действующий между открытыми и закрытыми положениями, обеспечивающими и препятствующими сообщению текучей среды между сквозным каналом и кольцевым пространством скважины.
4. Устройство по п. 3, в котором проточный клапан содержит муфту, выполненную с возможностью перемещения в сквозном канале между (а) закрытым положением, препятствующим сообщению текучей среды через окно, и (б) открытым положением, позволяющим сообщение жидкости через окно.
5. Устройство по п. 3, в котором рабочая колонна выполнена с возможностью по меньшей мере открывания проточных клапанов одной или более секций.
6. Устройство по п. 3, в котором рабочая колонна содержит приводной инструмент, выполненный с возможностью открывания и закрывания проточных клапанов одной или более секций в том же рейсе в сквозном канале.
7. Устройство по п. 6, в котором приводной инструмент выполнен с возможностью работать гидравлически.
8. Устройство по п. 6, в котором приводной инструмент выполнен с возможностью по меньшей мере открывания затворов одной или более секций в том же рейсе в сквозном канале.
9. Устройство по п. 1, в котором рабочая колонна содержит первую прокладку рядом с выходом, причем каждая из одной или более секций содержит вторые прокладки, расположенные в сквозном канале смежно с окном, причем вторые прокладки зацепляются с первыми прокладками и изолируют сообщение текучей среды выхода с окном.
10. Устройство по п. 1, в котором рабочая колонна, получающая обратную циркуляцию из сквозного канала на выход, во втором режиме работы переносит избыток состава для обработки приствольной зоны к устью.
11. Устройство по п. 1, в котором элемент изоляции содержит по меньшей мере один набухающий пакер, гидравлически устанавливаемый пакер, гидростатически устанавливаемый пакер и механически устанавливаемый пакер.
12. Устройство по п. 1, в котором затвор выполнен с возможностью избирательно действовать между: (а) закрытым положением, препятствующим сообщению текучей среды между сквозным каналом и фильтром, и (б) открытым положением, обеспечивающим сообщение текучей среды между сквозным каналом и фильтром.
13. Устройство по п. 12, в котором затвор содержит муфту, выполненную с возможностью перемещения в сквозном канале между: (а) закрытым положением, препятствующим сообщению текучей среды через по меньшей мере одно проточное окно в корпусе, по меньшей мере одно проточное окно в сообщении с фильтром, и (б) открытым положением, обеспечивающим сообщение текучей среды через по меньшей мере одно проточное окно.
14. Устройство по п. 12, в котором затвор содержит однонаправленный клапан, расположенный в сообщении по текучей среде между фильтром и сквозным каналом, причем однонаправленный клапан в открытом положении обеспечивает сообщение по текучей среде от фильтра в сквозной канал и в закрытом положении препятствует сообщению жидкости от сквозного канала к фильтру.
15. Устройство по п. 14, в котором однонаправленный клапан содержит:
кожух, расположенный на корпусе и связывающий фильтр по меньшей мере с одним проточным окном в корпусе; и
шаровой клапан, расположенный подвижно в кожухе, причем шаровой клапан обеспечивает сообщение по текучей среде от фильтра по меньшей мере к одному проточному окну и препятствует сообщению жидкости по меньшей мере с одного проточного окна к фильтру.
16. Устройство по п. 1, в котором окно для данной из одной или более секций расположено в направлении носка, причем фильтр для данной секции расположен по направлению к пятке, причем окно доставляет суспензию в качестве состава для обработки приствольной зоны и гравийной набивки кольцевого пространства данной секции от носка к пятке, а фильтр процеживает буровой раствор из суспензии в сквозной канал корпуса.
17. Устройство по п. 1, в котором окно для данной из одной или более секций расположено по направлению к пятке, причем фильтр для данной секции расположен в направлении к носку, причем окно доставляет суспензию в качестве состава для обработки приствольной зоны и гравийной набивки в кольцевое пространство данной секции от пятки к носку, а фильтр процеживает буровой раствор из суспензии, причем секция имеет байпас, доставляющий буровой раствор к окну устья корпуса сквозного канала.
18. Устройство по п. 17, в котором байпас содержит трубку, соединенную на одном конце с окном сквозного канала в забойной части, а на другом - с окном сквозного канала со стороны устья.
19. Устройство по п. 1, в котором рабочая колонна управляется в том же рейсе, чтобы открыть затворы после обработки всех из одной или более секций.
20. Способ обработки пласта для скважины, в котором осуществляют:
изоляцию кольцевого пространства скважины вокруг сборного узла во множество изолированных зон, причем сборный узел в каждой изолированной зоне имеет первое окно и фильтр, связывающий сквозной канал сборного узла с кольцевым пространством скважины;
размещают рабочую колонну в сквозном канале сборного узла;
обрабатывают кольцевое пространство скважины по меньшей мере одной из изолированных зон посредством:
протекания состава для обработки приствольной зоны вниз рабочей колонны по меньшей мере в одну изолированную зону через первое окно, и
получения бурового раствора состава для обработки приствольной зоны по меньшей мере из одной изолированной зоны в сквозной канал сборного узла через фильтр; и
удаляют избыток состава для обработки приствольной зоны из рабочей колонны посредством:
обратной циркуляции вниз через сквозной канал сборного узла в рабочую колонну, и
по меньшей мере предотвращения обратной циркуляции в сквозном канале от сообщения с кольцевым пространством через фильтр.
21. Способ по п. 20, содержащий изначальное расположение сборного узла в обсадной трубе, имеющей перфорации, в расширенной колонне труб, имеющих пазы, или в необсаженной скважине.
22. Способ по п. 21, в котором изолирование забоя кольцевого пространства скважины вокруг сборного узла в изолированных зонах содержит элементы изоляции, зацепляющиеся на сборном узле в упор к стене обсадной трубы, стене расширенной колонны труб или стене необсаженной скважины.
23. Способ по п. 20, в котором протекание состава для обработки приствольной зоны вниз рабочей колонны по меньшей мере к одной изолированной зоне через первое окно содержит селективное открывание первого окна в сборном узле в изолированной зоне с рабочей колонны.
24. Способ по п. 23, в котором селективное открывание первого окна в сборном узле в изолированной зоне с рабочей колонны содержит перемещение муфты в сборном узле на расстояние от первого отверстия с рабочей колонны.
25. Способ по п. 23, в котором дополнительно осуществляют селективное закрывание первого окна в изолированной зоне с рабочей колонны после обработки.
26. Способ по п. 20, в котором течение состава для обработки приствольной зоны вниз сквозного канала в изолированную зону через первое окно содержит герметизацию выхода рабочей колонны в сообщении по текучей среде с первым отверстием.
27. Способ по п. 20, в котором обработка по меньшей мере одной изолированной зоны содержит:
прохождение суспензии, в качестве состава для обработки приствольной зоны от первого окна, расположенного по направлению к носку,
гравийную набивку кольцевого пространства по меньшей мере одной изолированной зоны от носка к пятке, и
фильтрацию бурового раствора в сквозной канал сборного узла через фильтр, расположенный по направлению к пятке.
28. Способ по п. 20, в котором обработка по меньшей мере одной изолированной зоны содержит:
прохождение суспензии в качестве состава для обработки приствольной зоны из первого окна, расположенного по направлению к пятке,
гравийную набивку кольцевого пространства по меньшей мере одной изолированной зоны от пятки к носку,
фильтрацию бурового раствора в сквозной канал сборного узла через фильтр, расположенный по направлению к носку, и
обход бурового раствора в сквозной канал через первое окно сборного узла со стороны устья.
29. Способ по п. 20, в котором по меньшей мере предотвращение сообщения текучей среды из сквозного канала в кольцевое пространство скважины через фильтр содержит селективное предотвращение сообщения текучей среды из сквозного канала к фильтру через второе окно сборного узла.
30. Способ по п. 29, в котором селективное предотвращение сообщения текучей среды из сквозного канала к фильтру через второе окно сборного узла содержит работу невозвратного клапана, расположенного в сообщении между фильтром и вторым окном.
31. Способ по п. 29, в котором дополнительно осуществляют подготовку изолированной зоны для эксплуатации посредством:
селективного открытия второго окна сборного узла в изолированной зоне с рабочей колонны; и
разрешения сообщения текучей среды из кольцевого пространства скважины в сквозной канал через фильтр и второе окно в изолированной зоне.
32. Способ по п. 31, в котором дополнительно осуществляют фильтрацию скважинной продукции из кольцевого пространства скважины изолированной зоны в сквозной канал сборного узла через фильтр и второе окно.
33. Способ по п. 31, в котором селективное открывание второго окна сборного узла в изолированной зоне с рабочей колонны содержит перемещение муфты в сборном узле на расстояние от второго окна с рабочей колонны.
| СПОСОБ ДОБЫЧИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ИЗ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ, РАСПОЛОЖЕННОЙ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД | 2014 |
|
RU2570586C1 |
| УСТРОЙСТВА И СПОСОБ ДЛЯ УСТАНОВКИ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ | 2011 |
|
RU2492313C2 |
| US 20130008652 A1, 10.01.2013 | |||
| US 20120103606 A1, 03.05.2012 | |||
| WO 2013103785 A2, 11.07.2013. | |||
