ЗАТРУБНЫЙ БАРЬЕР С АВТОМАТИЧЕСКИМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2017 года по МПК E21B33/127 E21B34/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ. КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к затрубному барьеру, разжимаемому в затрубном пространстве между скважинной трубной конструкцией и внутренней стенкой ствола скважины. Кроме того, изобретение относится к скважинной системе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В стволах скважины затрубные барьеры используются для различных целей, например, для создания барьера для потока внутри затрубного пространства сверху и снизу от затрубного барьера. Затрубные барьеры устанавливаются в качестве части скважинной трубной конструкции. Затрубный барьер имеет внутреннюю стенку, окруженную кольцевой разжимной муфтой. Разжимная муфта обычно изготавливается из металлического материала, однако она может быть также изготовлена и из эластомерного материала. Муфта прикреплена на своих концах к внутренней стенке затрубного барьера.

Для создания зон внутри затрубного пространства может использоваться второй затрубный барьер и последующие затрубные барьеры. Первый затрубный барьер разжимается на одной стороне уплотняемой зоны, при этом разжимаются второй и последующий барьеры. Таким образом, создаются несколько зон, при этом данные зоны уплотняются относительно друг друга.

Диапазон давления скважины определяется величиной давления разрыва трубного и скважинного оборудования и т.д., используемого внутри скважинной конструкции. В некоторых случаях разжимная муфта затрубного барьера разжимается путем повышения давления внутри трубной конструкции скважины, что является наиболее экономически эффективным способом разжимания муфты.

При разжимании разжимной муфты затрубного барьера путем создания избыточного давления внутри трубной конструкции одновременно разжимаются несколько затрубных барьеров. Однако если в одной разжимной муфте возникает трещина или протечка, то текучая среда попадает в затрубное пространство, тогда давление в трубной конструкции понижается и затем прекращается дальнейшее разжимание затрубных барьеров. При этом работник-оператор должен обеспечить уплотнение затрубного барьера, содержащего трещину в разжимной муфте, прежде, чем станет возможным продолжение разжимания остальных затрубных барьеров.

В разжимной муфте может появиться трещина или протечка по ряду причин, например, из-за дефектов в материале, из-за повреждения во время изготовления, из-за царапины или из-за изнашивания во время разжимания, и т.д.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения заключается в полном или частичном устранении вышеупомянутых недостатков и недостатков предшествующего значения техники. Более конкретно, задача изобретения заключается в создании усовершенствованной затрубной барьерной системы, в которой при ее разжимании, появившаяся во время разжимания одного затрубного барьера трещина или протечка не препятствует разжиманию других затрубных барьеров при разжимании.

Вышеупомянутые цели вместе со многими другими целями, преимуществами и признаками, которые будут понятны из приведенного ниже описания, достигаются посредством решения согласно изобретению, а именно посредством затрубного барьера, который выполнен с возможностью разжимания в затрубном пространстве между скважинной трубной конструкцией и внутренней стенкой скважинного ствола скважины и который содержит:

- трубную часть для установки в качестве части скважинной трубной конструкции, при этом упомянутая трубная часть имеет продольную ось,

- разжимную муфту, окружающую трубную часть и имеющую наружную поверхность, причем каждый конец разжимной муфты прикреплен к трубной части посредством соединительной части,

- пространство затрубного барьера между трубной частью и разжимной муфтой,

- отверстие в трубной части или в соединительной части для подачи текучей среды в пространство для разжимания муфты, и

- автоматическое устройство, которое расположено в отверстии и которое имеет открытое и закрытое положения.

Автоматическое устройство может содержать корпус с выпускным отверстием и впускным отверстием, закрывающий элемент и пружинный элемент, выполненный с возможностью перевода автоматического устройства в открытое положение так, что текучая среда, подаваемая в пространство, может поступать через впускное отверстие и вытекать через выпускное отверстие в пространство.

Кроме того, автоматическое устройство может содержать, по меньшей мере, один выдвижной элемент для фиксации закрывающего элемента, когда закрывающий элемент находится в закрытом положении устройства, предотвращая возврат закрывающего элемента в открытое положение.

Кроме того, пружинный элемент может быть пружиной, например, спиральной пружиной.

Далее, пружинный элемент может быть эластомерным элементом или резиновым элементом.

В одном варианте осуществления изобретения автоматическое устройство может закрываться, когда расход текучей среды, протекающей через устройство, превышает заданный расход.

В другом варианте осуществления изобретения автоматическое устройство может закрываться, когда давление текучей среды, протекающей через устройство, понижается ниже заданного значения.

В еще одном варианте осуществления изобретения автоматическое устройство может закрываться, когда заданный объем текучей среды проходит через автоматическое устройство.

Кроме того, между выпускным отверстием и закрывающим элементом может быть расположен пружинный элемент.

В одном варианте осуществления изобретения автоматическое устройство может содержать индикатор положения закрывающего элемента.

Кроме того, по меньшей мере, одна из соединительных частей может быть выполнена с возможностью скольжения по отношению к трубной части.

Кроме того, по меньшей мере, одна из соединительных частей может быть жестко соединена с трубной частью.

В одном варианте осуществления изобретения устройство может быть клапаном.

Кроме того, автоматическим устройством может быть клапан, такой как клапан контроля перерасхода, механический клапан, закрывающийся при превышении заданного расхода, запорный клапан или запорный клапан перепада давления.

Упомянутый закрывающий элемент может содержать стержень или шток, проходящий через перегородку в корпусе клапана, причем стержень может заканчиваться концевым элементом, при этом пружинный элемент может быть расположен между перегородкой и концевым элементом.

В одном варианте осуществления изобретения автоматическое устройство может дополнительно содержать датчик давления, расположенный в пространстве для закрывания выпускного отверстия клапана, когда давление текучей среды понижается ниже заданного значения.

Кроме того, затрубный барьер, как описано выше, может дополнительно содержать датчик, расположенный на внешней поверхности разжимной муфты.

В одном варианте осуществления изобретения датчиком может быть датчик детектирования звука.

Кроме того, датчик может быть соединен посредством беспроводной связи с автоматическим устройством.

Кроме того, автоматическое устройство может содержать второе отверстие, имеющее с компенсационный поршень.

Пружинный элемент может быть выполнен с возможностью перемещения закрывающего элемента в сторону выпускного отверстия или в сторону от выпускного отверстия в открытом положении автоматического устройства так, что текучая среда, подаваемая внутрь пространства, имеет возможность поступать в указанное пространство через впускное отверстие и вытекать через выпускное отверстие.

Кроме того, выдвижной элемент может входить в контакт с канавкой в закрывающем элементе или с корпусом для фиксации закрывающего элемента.

Дополнительно, выдвижной элемент может входить в контакт с торцевой поверхностью перегородки для фиксации закрывающего элемента.

Кроме того, изобретение относится к скважинной системе, содержащей множество затрубных барьеров согласно изобретению.

Упомянутая система может дополнительно содержать инструмент детектирования для определения положения устройства после разжимания затрубного барьера.

В одном варианте осуществления изобретения инструмент может содержать датчик давления.

В другом варианте осуществления изобретения инструмент может содержать устройство измерения емкости.

В еще одном варианте осуществления изобретения инструмент может содержать приводное устройство, например, скважинный трактор.

Кроме того, скважинная система в соответствии с изобретением может также содержать скважинную трубную конструкцию с клапанной секцией, расположенной между двумя затрубными барьерами для подачи углеводородосодержащей текучей среды в скважинную трубную конструкцию.

Наконец, инструмент может содержать заменяющее средство для замены устройства в затрубном барьере.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение и его многочисленные преимущества описаны более подробно ниже со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых для иллюстрации показаны некоторые не ограничивающие варианты осуществления изобретения и на которых

на фиг. 1 показан затрубный барьер, являющийся частью скважинной трубной конструкции в разжатом состоянии затрубного барьера,

на фиг. 2 показан затрубный барьер с фиг. 1 в неразжатом состоянии,

на фиг. 3а показано автоматическое устройство в аксонометрии,

на рис. 3b показан вид в разрезе устройства с фиг. 3а в закрытом положении,

на фиг. 3с показан вид в разрезе устройства с фиг. 3а в открытом положении,

на фиг. 4а показан вид в разрезе другого варианта выполнения устройства в открытом положении,

на фиг. 4b показан вид в разрезе устройства с фиг. 4а в закрытом положении,

на фиг. 5а показан вид в разрезе другого варианта выполнения устройства в открытом положении,

на фиг. 5b показан вид в разрезе устройства с фиг. 5а в закрытом положении,

на фиг. 6 показана скважинная система, содержащая множество затрубных барьеров,

на фиг. 7а показан другой вариант осуществления автоматического устройства в открытом положении и

на фиг. 7b показано автоматическое устройство с фиг. 7а в закрытом положении.

Все чертежи являются схематичными и выполнены не обязательно в масштабе, при этом на них показаны только те части, которые необходимы для объяснения изобретения, причем другие части опущены или просто подразумеваются.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показан затрубный барьер 1, разжатый в затрубном пространстве 2 между скважинной трубной конструкцией 3 и внутренней стенкой 4 ствола 5 скважины. Затрубный барьер 1 содержит трубную часть 6, которая установлена в качестве части скважинной трубной конструкции 3 посредством резьбового соединения 19. Затрубный барьер 1 содержит разжимную муфту 7, которая окружает трубную часть 6 и имеет наружную поверхность 8, которая при разжатом состоянии затрубного барьера 1 примыкает к внутренней стенке 4 ствола 5 скважины. Каждый конец 9, 10 разжимной муфты 7 прикреплен к трубной части 6 посредством соединительной части 12. Разжимная муфта 7 окружает трубную часть 6, формируя между разжимной муфтой 7 и трубной частью 6 пространство 13 затрубного барьера. В трубной части расположено отверстие 11, через которое текучая среда подается в пространство 13 для разжимания муфты 7, обеспечивая тем самым кольцевую изоляцию между скважинной трубной конструкцией 3 и стволом 5 скважины. При разжимании разжимной муфты 7 скважинная трубная конструкция 3 находится под повышенным давлением текучей среды из верхней части скважины, при этом текучая среда под давлением нагнетается, таким образом, в пространство для разжимания разжимной муфты 7.

По отношению к трубной части 6 может скользить одна соединительная часть 12 или обе соединительные части 12, при этом другие части могут быть жестко соединены с трубной частью 6. Кроме того, затрубные барьеры 1 могут быть расположены для обеспечения уплотнения между двумя трубными конструкциями, например, между промежуточной обсадной колонной 18 и эксплуатационной обсадной колонной 3 вместо пакера 30 другого типа.

Кроме того, затрубный барьер 1 содержит автоматическое устройство 14, которое расположено в отверстии 11 и имеет открытое положение и закрытое положение. В открытом положении текучая среда подается в пространство 13, а в закрытом положении текучая среда не может больше проходить через устройство в пространство. При помощи автоматического устройства 14 отверстие 11 трубной части 6 затрубного барьера 1 может быть закрыто, если во время разжимания затрубного барьера 1 в разжимной муфте 7 появляется разрыв. Когда разжимная муфта 7 разрушается, давление в пространстве 13 затрубного барьера 1 понижается до величины давления в затрубном пространстве и, таким образом, в пространство 13 поступает больше жидкости. При наличии такого существенного изменения устройство закрывается при заданном уровне, при этом текучая среда больше не поступает в пространство 13 затрубного барьера 1. Таким образом, нагнетание давления в скважинной трубной конструкции 3 может обеспечить продолжение разжимания разжимных муфт 7 остальных затрубных барьеров 1.

Автоматическое устройство 14 может представлять собой клапан или сходное устройство, выполненное с возможностью закрывания для остановки потока текучей среды. Таким образом, автоматическое устройство функционирует как автоматический предохранительный клапан.

На фиг. 1 разжимная муфта 7 показана в разжатом состоянии, при этом на фиг. 2 тот же затрубный барьер 1 показан до ее разжимания.

Таким образом, автоматическое устройство 14 закрывается, когда расход проходящего через него потока текучей среды превышает заданный расход или когда давление протекающей через него текучей среды понижается ниже заданного значения. На фиг. 3а показано автоматическое устройство 14, содержащее корпус 20, имеющий шесть выпускных отверстий 21. На фиг. 3b показан вид в разрезе устройства 14, показанного на фиг. 3а, с впускным отверстием 22, с закрывающим элементом 23 и с пружинным элементом 24 в закрытом положении. Пружинный элемент 24 расположен в отверстии 25 корпуса 20. На фиг. 3с показано устройство 14 в открытом положении, в котором пружинный элемент 24 нажимает на закрывающий элемент 23, перемещая закрывающий элемент 23 от выпускного отверстия 21 так, что текучая среда может поступать через впускное отверстие 22 и выходить наружу через выпускное отверстие 21 в пространство 13. Когда затрубный барьер вставлен в скважину, автоматическое устройство 14 находится в открытом положении и готово для ввода текучей среды в пространство и разжимания разжимной муфты. Устройство, показанное на фиг. 3а-с, применяется в случае разрыва или протечки муфты для перекрывания дальнейшего поступления текучей среды в пространство. Для того, чтобы закрыть автоматическое устройство, давление должно преодолеть силу сопротивления пружины, которая является характеристикой пружинного элемента. Автоматическое устройство содержит выдвижные элементы 33, которые остаются в невыдвинутом положении, как показано на фиг. 3с до тех пор, пока закрывающий элемент 23 перемещается в закрытое положение, в котором выдвижные элементы 33 входят в контакт с канавкой 42, при этом, таким образом, предотвращается возврат закрывающего элемента 23 в открытое положение. В случае разрыва в разжимной муфте автоматическое устройство закрывается и блокируется посредством выдвижных элементов 33, причем оно предотвращается тем самым от повторного открытия, при этом предотвращается поступление текучей среды под давлением изнутри трубной конструкции в затрубное пространство. В случае разрыва разжимание других затрубных барьеров может продолжаться, когда автоматическое устройство закрыло разорваный затрубный барьер.

На фиг. 3а устройство 14 показано в форме картриджа, который очень просто устанавливается в отверстии затрубного барьера. Как можно видеть на фиг. 3а, корпус 20 имеет внешнюю резьбу для установки в отверстие трубной части затрубного барьера.

На фиг. 4а и 4b корпус 20 содержит две корпусные части 20а и 20b, которые соединены посредством резьбового соединения для формирования корпуса 20. Первая корпусная часть 20а завинчена в отверстие второй корпусной части 20b, при этом для обеспечения герметичного соединения первая корпусная часть 20а содержит кольцевой уплотняющий элемент 26. Корпус 20 имеет выпускное отверстие 21, обращенное к разжимной муфте 7 и, таким образом, к пространству 13. Впускное отверстие 22 корпуса 20 обращено к внутренней части 27 трубной части 6 и, таким образом, к внутренней части скважинной трубной конструкции 3. На фиг. 4а показано устройство в его открытом положении, в котором закрывающий элемент 23 расположен в отверстии 28 и перемещается от выпускного отверстия 21 посредством пружинного элемента 24, расположенного между отверстием и закрывающим элементом 23. Текучая среда под давлением проходит через впускное отверстие 22 через центральное отверстие 29 в закрывающий элемент 23 и выходит наружу через боковые каналы 29а в центральное отверстие 29 и за передний конец 31 закрывающего элемента 23. После прохода переднего конца 31 текучая среда вытекает в пространство 13 через выпускное отверстие 21.

Когда давление понижается в пространстве 13 из-за протечки разжимной муфты, давление текучей среды преодолевает упругую силу пружинного элемента 24 и заставляет закрывающий элемент 23 сесть на седло 32 в корпусе 20, при этом тем самым блокируется соединение с возможностью передачи текучей среды между внутренней частью 27 трубной части 6 и пространством 13. Передний конец 31 закрывающего элемента 23 содержит кольцевой уплотняющий элемент 26 для прижима к внутренней поверхности отверстия, в которое проходит закрывающий элемент, когда он находится в закрытом положении.

Для предотвращения возврата устройства в открытое положение из закрытого положения закрывающий элемент 23 содержит выдвижные элементы 33, содержащие поршневую часть 35, которая выполнена с возможностью скольжения во втором боковом канале 34 центрального отверстия 29 закрывающего элемента 23. Текучая среда нагнетает давление из центрального отверстия закрывающего элемента 23, при этом поршневая часть 35 прижимается к внутренней поверхности отверстия 28 корпуса 20. Когда закрывающий элемент 23 находится в закрытом положении, выдвижные элементы 33 находятся напротив кольцевой канавки 42 в отверстии 28 корпуса 20. Когда выдвижные элементы 33 находятся напротив канавки 42, они могут войти в канавку 42, причем пружинный элемент 24 нажимает затем на закрывающий элемент 23 в сторону впускного отверстия 22 и, таким образом, поддерживает выдвижные элементы 33 в состоянии контакта с канавкой 42. В результате устройство закрывается, при этом протекающий затрубный барьер больше не препятствует разжиманию других затрубных барьеров. Поскольку данное закрывание устройства происходит почти мгновенно при возникновении протечки, процесс разжимания не замедляется.

В устройстве, показанном на фиг. 5а и фиг 5b, закрывающий элемент 23 содержит стержень 36 или шток, проходящий через перегородку 37 в корпусе устройства. Перегородка содержит отверстия 38 и отверстие 39, через которое проходит стержень. Стержень 36 заканчивается концевым элементом 40, диаметр которого больше, чем диаметр стержня, при этом пружинный элемент 24 расположен между перегородкой и концевым элементом 40. На фиг. 5а показано устройство в открытом положении, в котором пружинный элемент 24, расположенный между концевым элементом 40 и перегородкой 37, нажимает на закрывающий элемент 23 в сторону впускного отверстия 22. В открытом положении текучая среда поступает из внутренней части 27 трубной части 6 через впускное отверстие 22 корпуса 20 и через отверстия 38 в перегородке 37 и далее за передний конец 31 закрывающего элемента 23 и из выпускного отверстия 21 в пространство 13. Когда расход через закрывающий элемент превышает заданное значение, поток текучей среды давит на закрывающий элемент 23 к выпускному отверстию 21 и, таким образом, закрывает устройство пока передний конец 31 прижат к седлу 32 корпуса.

Как можно видеть на фиг. 5b, где устройство, показанное на фиг. 5а, закрыто, стержень 36 закрывающего элемента 23 содержит, по меньшей мере, один выдвижной элемент 33 для фиксации закрывающего элемента, когда закрывающий элемент находится в закрытом положении устройства, предотвращая возврат закрывающего элемента в открытое положение. Выдвижные элементы 33 входят в контакт с торцевой поверхностью 41 перегородки и освобождаются когда они проходят через отверстие в перегородке и когда выдвижные элементы 33 выдвинуты для прохождения над частью перегородки, при этом предотвращается прохождение выдвижных элементов 33 в канавки 42 в стержне 36, так как пружинный элемент 24 нажимает на выдвижные элементы 33 в сторону перегородки. Выдвижные элементы 33 выдвигаются наружу посредством второго пружинного элемента 61, расположенного в стержне между выдвижными элементами 33.

Как показано на фиг. 3b и 3с, устройство содержит индикатор 45 положения закрывающего элемента 23. Индикатор 45 является выдвижной частью 45 закрывающего элемента, которая выдвигается из внутренней стенки 46 трубной части 6, когда устройство открыто, причем когда устройство закрыто выдвижная часть 45 размещается в отверстии 11 так, что она больше не выступает из внутренней стенки 46 во внутреннюю часть 27 трубной части 6.

Как показано на фиг. 6, устройство дополнительно содержит датчик 47 давления, расположенный в пространстве 13 для закрывания выпускного отверстия устройства, когда давление текучей среды падает ниже заданного значения.

Затрубный барьер может также содержать сейсмический датчик, звуковой датчик или акустический датчик другого типа для детектирования другого звукового сигнала вследствие протечки в случае разрыва или трещины в разжимной муфте. Сейсмический датчик, звуковой датчик 62 или акустический датчик другого типа может располагаться на внешней поверхности 8 разжимной муфты, как показано на фиг. 6.

Как показано на фиг. 7а, автоматическое устройство 14 расположено в первом отверстии 63 трубной части затрубного барьера. Закрывающий элемент 23 расположен в первом отверстии 63 в середине центральной части 64 корпуса, причем закрывающий элемент 23 пружинного элемента 24 расположен для нажима на закрывающий элемент в сторону выпускного отверстия 21 и, следовательно, с возможностью перевода автоматического устройства в открытое положение. В открытом положении текучая среда проходит для разжимания муфты через каналы 64 в закрывающем элементе в сторону выпускного отверстия и в пространство 13. В случае, если муфта разорвана или протекает, закрывающий элемент 23 перемещается, чтобы закрыть выпускное отверстие, как показано на фиг. 7b, при этом выдвижной элемент 33 входит в контакт с канавкой 42 на конце закрывающего элемента, обращенном к впускному отверстию 22. При перемещении в закрытое положение закрывающий элемент смещает объем 72 текучей среды (показано на фиг. 7а), при этом данный объем текучей среды поступает в выпускной канал 65 и во второе отверстие 70, перемещая компенсирующий поршень 66 к внутренней части трубной конструкции.

Компенсирующий поршень 66 смещает второй объем 71 текучей среды, соответствующий объему 72, вытесненному закрывающим элементом в первом отверстии. Второй объем текучей среды соединен с возможностью передачи текучей среды с пространством 13 через выпускной канал 69. Захваченный объем 72, показанный на фиг. 7а, компенсируется таким образом перемещением компенсирующим поршнем того же объема во втором отверстии 70.

Устройство может представлять собой клапан, который может являться обратным клапаном чрезмерного потока, механическим клапаном, закрывающимся при расходе потока, превышающем заданный расход, запорным клапаном, или запорным клапаном перепада давления.

Механический клапан смещен в сторону открытого положения. Данный клапан изготовлен с возможностью предустановки посредством силы сопротивления пружины для закрывания при заданном расходе потока, превышающем нормальный ожидаемый расход. Данное значение расхода также называется "отсекающим" значением расхода. При нормальных условиях расхода устройство остается в открытом положении, что обеспечивает минимальное сопротивление потоку, являющееся перепадом давлений в устройстве.

Если расход в устройстве превышает предварительно установленное "отсекающее" значение расхода из-за разрыва, трещины или отказа разжимной муфты, то устройство автоматически закрывается и останавливает поток.

Изобретение относится кроме того к скважинной системе 100, содержащей множество затрубных барьеров 1, как показано на рис. 6. Система 100 дополнительно содержит скважинную трубную конструкцию 3, имеющую клапанную секцию 50, расположенную между двумя затрубными барьерами для подачи углеводородосодержащей текучей среды в скважинную трубную конструкцию 3 и наверх через обсадную колонну 3. Клапанная секция 50 содержит клапаны 51 регулирования притока и отверстие разрыва или клапан 52 разрыва.

Напротив клапанов в углублении на наружной поверхности скважинной трубной конструкции 3 может быть расположен фильтр 54. Напротив клапана расположено множество скользящих или поворотных рукавов 53 для перекрытия клапана в то время, когда в скважинной трубной конструкции поддерживается давление.

Скважинная система дополнительно содержит инструмент 55 детектирования для детектирования положения клапана после разжимания затрубного барьера. Кроме того, инструмент содержит датчик 56 давления 56 и устройство 57 измерения емкости для измерения ситуационных характеристик потока вокруг клапана в отверстии затрубных барьеров. Датчик давления выполнен с возможностью детектирования давления в пространстве, при этом устройство 57 измерения емкости посредством создания томографии выполнено с возможностью записи информации, если происходит изменение потока вокруг клапана. Если поток вокруг клапана изменяется и давление в пространстве понижается после завершения разжимания, то разжимная муфта затрубного барьера протекает без закрытия клапана. Таким образом, инструмент может содержать заменяющее средство 59 для замены клапана, например, для замены сломанного клапана на фальш-клапан так, что отверстие трубной части 6 затрубного барьера 1 плотно закрывается.

При наличии индикатора закрытого положения клапана инструмент детектирования может также подтверждать, что клапан был закрыт и что затрубный барьер вероятнее всего не был установлен должным образом из-за разрыва в разжимной муфте.

Под текучей средой или текучей средой скважины подразумевается текучая среда любого вида, которая может присутствовать в нефтяных или газовых скважинах, например, природный газ, нефть, буровой раствор на нефтяной основе, сырая нефть, вода и т.д. Под газом подразумевается газ любого состава, присутствующий в скважине, в эксплуатационном оборудовании скважины или в скважине с необсаженным стволом, при этом под нефтью подразумевается нефть любого состава, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и т.д.

Таким образом, газ, нефть, и текучие среды на водной основе могут содержать другие элементы или вещества, соответственно отличающиеся от газа, нефти и/или воды.

Под обсадной колонной подразумевается любой тип трубы, тюбинга, обсадной трубы, потайной обсадной трубы, трубной колонны и т.д., используемый в скважине при добыче нефти или природного газа.

В случае если инструмент является не погружаемым по всей длине в обсадную колонну, может использоваться приводное устройство 58, например, скважинный трактор для продвижения инструментов на всем пути в положение в скважине. Скважинный трактор представляет собой приводной инструмент любого типа, выполненный с возможностью продвижения или протягивания инструментой в скважине, например, Well Tractor ®. Скважинный трактор может содержать гидроприводные колеса, расположенные на выдвижных кронштейнах.

Хотя изобретение описано выше в связи с предпочтительными вариантами осуществления изобретения, для специалиста в данной области техники очевидно, что можно выполнить некоторые модификации без отхода от идеи изобретения, определенной в прилагаемой формуле изобретения.

Группа изобретений относится к затрубным барьерам и скважинным системам, содержащим множество затрубных барьеров. Техническим результатом является повышение надежности работы затрубного барьера. Затрубный барьер содержит: трубную часть для установки в качестве части скважинной трубной конструкции, при этом упомянутая трубная часть имеет продольную ось, разжимную муфту, окружающую трубную часть и имеющую наружную поверхность, причем каждый конец разжимной муфты прикреплен к трубной части посредством соединительной части, пространство затрубного барьера между трубной частью и разжимной муфтой, отверстие в трубной части или в соединительной части для подачи текучей среды в пространство для разжимания муфты, и автоматическое устройство, которое расположено в отверстии и имеет открытое и закрытое положения. Автоматическое устройство содержит корпус с выпускным отверстием и впускным отверстием, закрывающий элемент и пружинный элемент, выполненный с возможностью перевода автоматического устройства в открытое положение так, что текучая среда, подаваемая в пространство, может поступать через впускное отверстие и вытекать через выпускное отверстие в пространство. Автоматическое устройство содержит по меньшей мере один выдвижной элемент для фиксации закрывающего элемента, когда закрывающий элемент находится в закрытом положении устройства, предотвращая возврат закрывающего элемента в открытое положение. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Затрубный барьер (1), выполненный с возможностью разжимания в затрубном пространстве (2) между скважинной трубной конструкцией (3) и внутренней стенкой (4) ствола (5) скважины и содержащий:

- трубную часть (6) для установки в качестве части скважинной трубной конструкции, при этом упомянутая трубная часть имеет продольную ось,

- разжимную муфту (7), окружающую трубную часть и имеющую наружную поверхность (8), причем каждый конец (9, 10) разжимной муфты прикреплен к трубной части посредством соединительной части (12),

- пространство (13) затрубного барьера между трубной частью (6) и разжимной муфтой (7),

- отверстие (11) в трубной части или в соединительной части для подачи текучей среды в пространство для разжимания муфты, и

- автоматическое устройство (14), которое расположено в отверстии и имеет открытое и закрытое положения, причем

автоматическое устройство содержит корпус (20) с выпускным отверстием (21) и впускным отверстием (22), закрывающий элемент (23) и пружинный элемент (24), выполненный с возможностью перевода автоматического устройства в открытое положение так, что текучая среда, подаваемая в пространство, может поступать через впускное отверстие и вытекать через выпускное отверстие в пространство,

при этом автоматическое устройство содержит по меньшей мере один выдвижной элемент (33) для фиксации закрывающего элемента, когда закрывающий элемент находится в закрытом положении устройства, предотвращая возврат закрывающего элемента в открытое положение.

2. Затрубный барьер по п. 1, в котором пружинный элемент представляет собой пружину, например спиральную пружину, эластомерный элемент или резиновый элемент.

3. Затрубный барьер по п. 1 или 2, в котором автоматическое устройство выполнено с возможностью закрытия, когда расход текучей среды, проходящей через устройство, превышает заданный расход.

4. Затрубный барьер по п. 1, в котором автоматическое устройство выполнено с возможностью закрытия, когда давление текучей среды, проходящей через устройство, понижается ниже заданного значения.

5. Затрубный барьер по п. 3, в котором автоматическое устройство имеет индикатор (45) положения закрывающего элемента.

6. Затрубный барьер по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, в котором автоматическое устройство дополнительно содержит датчик (47) давления, расположенный в пространстве для осуществления закрытия выпускного отверстия устройства, когда давление текучей среды понижается ниже заданного значения.

7. Затрубный барьер по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, в котором автоматическое устройство представляет собой клапан, например клапан контроля перерасхода, механический клапан, выполненный с возможностью закрытия при расходе, превышающем заданный расход, запорный клапан или запорный клапан перепада давления.

8. Затрубный барьер по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, который дополнительно содержит датчик (62), расположенный на внешней поверхности разжимной муфты.

9. Затрубный барьер по п. 8, в котором датчик представляет собой датчик детектирования звука.

10. Затрубный барьер по п. 8, в котором датчик соединен беспроводным образом с автоматическим устройством.

11. Затрубный барьер по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, в котором автоматическое устройство имеет второе отверстие (70), содержащее компенсационный поршень (66).

12. Затрубный барьер по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, в котором для фиксации закрывающего элемента выдвижной элемент входит в контакт с канавкой (42) в закрывающем элементе или с корпусом.

13. Затрубный барьер по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, в котором для фиксации закрывающего элемента выдвижной элемент входит в контакт с торцевой поверхностью (41) перегородки (37).

14. Скважинная система (100), содержащая множество затрубных барьеров по любому из пп. 1-13.

15. Скважинная система по п. 14, дополнительно содержащая детектирующий инструмент (55) для детектирования положения устройства после разжимания затрубного барьера.

16. Скважинная система по п. 15, в которой упомянутый инструмент содержит датчик (56) давления.

17. Скважинная система по п. 15 или 16, в которой упомянутый инструмент содержит устройство (57) измерения емкости.

18. Скважинная система по п. 15 или 16, в которой упомянутый инструмент содержит приводное устройство (58), например скважинный трактор.

19. Скважинная система по любому из пп. 14-16, дополнительно содержащая скважинную трубную конструкцию, которая имеет клапанную секцию (50), расположенную между двумя затрубными барьерами для подачи углеводородосодержащей текучей среды в скважинную трубную конструкцию.

20. Скважинная система по п. 15 или 16, в которой упомянутый инструмент содержит заменяющее средство (59) для замены устройства в затрубном барьере.