ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ПРОРЕЗАННЫЕ ОКНА, ИМЕЮЩИЕ ОБОЛОЧКУ ИЗ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2017 года по МПК E21B29/08 E21B7/08 

Область техники

[0001] Боковые скважины выполняют путем бурения через окно в секции обсадной трубы. Это окно может быть прорезано предварительно. Предварительно прорезанные окна как правило покрыты материалом для обеспечения конструктивной целостности и создания уплотнения в отношении текучей среды в секции обсадной трубы.

Краткое описание чертежей

[0002] Признаки и преимущества конкретных вариантов реализации настоящего изобретения будут более понятны при их рассмотрении в сочетании с сопроводительными чертежами. Эти чертежи не должны быть истолкованы как ограничивающие какие-либо из предпочтительных вариантов.

[0003] На фиг. 1А показано схематичное изображение секции обсадной трубы, содержащей предварительно прорезанное окно и оболочку.

[0004] На фиг. 1В показан вид в сечении секции обсадной трубы и оболочки, показывающий слои композитного материала, образующего оболочку, согласно варианту реализации настоящего изобретения.

[0005] На фиг. 2 показано схематичное изображение скважинной системы, включающей отклонитель фрезера, размещенный в скважине вблизи предварительно прорезанного окна секции обсадной трубы.

[0006] На фиг. 3 показано схематичное изображение варианта системы по фиг. 2, показывающее боковую скважину, образованную с использованием бурового долота и отклонителя фрезера через предварительно прорезанное окно.

[0007] На фиг. 4 показано схематичное изображение варианта системы по фиг. 3, показывающее завершенную боковую скважину.

Подробное описание изобретения

[0008] В контексте данного описания термины «содержать», «иметь», «включать» и все их грамматические варианты должны пониматься как имеющие открытое, неограничительное значение, которое не исключает дополнительных элементов или шагов.

[0009] Следует понимать, что в контексте настоящего описания порядковые числительные «первый», «второй», «третий» и т.д. присваиваются произвольным образом, предназначены лишь для проведения различия между двумя или более слоями композитного материала и т.п., в зависимости от конкретной ситуации, и не указывают на какую-либо конкретную ориентацию или последовательность. Кроме того, следует понимать, что простое употребление порядкового числительного «первый» не требует наличия чего-либо «второго», простое употребление порядкового числительного «второй» не требует наличия чего-либо «третьего» и т.д.

[0010] В контексте настоящего описания термин «текучая среда» означает вещество, которое имеет непрерывную фазу и показывает тенденцию к текучести и принятию формы емкости, которую оно заполняет, когда это вещество испытывают при температуре 71°F (22°C) и давлении одна атмосфера (0,1 мегапаскаль, МПа). Текучая среда может представлять собой жидкость или газ.

[0011] Нефтяные и газовые углеводороды естественным образом присутствуют в некоторых подповерхностных формациях. В нефтяной и газовой промышленности подповерхностные формации, содержащие нефть или газ, называют резервуарами. Резервуар может быть расположен под землей или под морским дном. Резервуары обычно расположены на глубине от нескольких сотен футов (резервуары неглубокого залегания) до нескольких десятков тысяч футов (резервуары сверхглубокого залегания). С целью добычи нефти или газа скважину пробуривают в резервуаре или вблизи него. Нефть, газ или воду, добываемые из скважины, называют пластовыми текучими средами.

[0012] Скважина может представлять собой, без ограничения, скважину для добычи нефти, газа или воды или нагнетательную скважину. В контексте данного описания термин «скважина» включает по меньшей мере один скважинный ствол. Скважину пробуривают в подповерхностной формации. Эта подповерхностная формация может быть частью резервуара или находиться вблизи резервуара. Скважина может включать вертикальные, наклонные и горизонтальные участки и может быть прямолинейной, изогнутой или разветвляющейся. В контексте данного описания термин «скважина» включает любые обсаженные и любые необсаженные части скважины с открытым стволом.

[0013] Для бурения первичной скважины может использоваться буровое долото. Для поддержки бурения буровым долотом для образования скважины в подповерхностной формации может использоваться бурильная колонна. Эта бурильная колонна может включать бурильную трубу. Во время буровых работ буровой раствор, иногда называемый также глинистым буровым раствором, может циркулировать, поступая вниз через бурильную трубу и возвращаясь через кольцевое пространство между стенкой скважины и внешней поверхность бурильной трубы. Буровой раствор выполняет различные функции, такие как охлаждение бурового долота, поддержание желаемого давления в скважине и транспортировка выбуренной породы вверх через указанное кольцевое пространство скважины.

[0014] После того, как пробурена первичная скважина, в ней может быть размещена колонна труб, именуемая обсадной трубой. Эта обсадная труба может быть зацементирована в скважине путем введения цементной композиции в кольцевое пространство между стенкой скважины и внешней поверхностью обсадной трубы. Цемент может помочь стабилизировать и закрепить обсадную трубу в скважине.

[0015] Зачастую желательно пробурить одну или более боковых скважин, проходящих в подповерхностной формации от первичной скважины. Боковая скважина может быть пробурена на вертикальном, наклонном или горизонтальном участке первичной скважины или в множестве мест сразу на нескольких таких участках. С целью бурения горизонтальной скважины сначала должно быть выполнено окно. Это как правило осуществляют путем размещения фрезера в первичной скважине. Этот фрезер включает фрезерное долото, которое может быть таким же буровым долотом, которое использовалось для бурения первичной скважины, или сходным с ним. Фрезер может быть закреплен на бурильной колонне, которая размещена внутри обсадной трубы. Буровой раствор циркулирует, поступая вниз через бурильную колонну и вверх через кольцевое пространство между внешней поверхностью бурильной колонны и внутренней поверхностью обсадной трубы. Отклонитель фрезера может быть размещен в месте, смежном с желаемым местом расположения окна. Примером типового отклонителя фрезера является отклоняющий клин (whipstock). Отклонитель фрезера включает наклонную часть, обычно называемую скошенным торцом, причем эта наклонная часть очень похожа на гипотенузу прямоугольного треугольника. Для закрепления отклонителя фрезера внутри обсадной трубы может быть использован установочный механизм, помогающий отклонителю оставаться неподвижным.

[0016] Затем продвигают фрезер через первичный узел скважины до тех пор, пока он не придет в контакт со скошенным торцом отклонителя фрезера. Затем направляют фрезер в боковом направлении, т.е. в направлении удаления от центральной осевой линии первичной скважины, в сторону обсадной трубы. Продвигают фрезер вниз по отклонителю фрезера до тех пор, пока фрезер не прорежет обсадную трубу и цемент и не проникнет в подповерхностную формацию. Фрезер как правило извлекают из первичной скважины путем извлечения бурильной колонны, чтобы фрезерное долото могло быть отключено посредством бурового долота. В дальнейшем, для удлинения боковой скважины на желаемое расстояние внутрь подповерхностной формации может использоваться буровое долото. После этого внутрь боковой скважины может быть введена обсадная труба или хвостовик. Обсадная труба или хвостовик боковой скважины могут быть соединены с обсадной трубой первичной скважины таким образом, чтобы текучая среда направлялась из боковой скважины внутрь первичной скважины (или наоборот) без утечки текучей среды внутрь формации. Обсадная труба или хвостовик могут также быть зацементированы в боковой скважине аналогично тому, как это было сделано в первичной скважине.

[0017] Разумеется, может быть пробурено более одной боковой скважины. Могут также быть пробурены одна или более вторичных боковых скважин, которые отходят от первичной боковой скважины для создания разветвляющейся сети скважин. В контексте данного описания термин «боковая скважина» означает скважину, которая отходит от первичной скважины или от другой боковой скважины, например вторичной, третичной и т.д. боковой скважины.

[0018] При традиционном выполнении окна может возникнуть ряд проблем. Например, при прорезке фрезером обсадной трубы возможно образование большого количества отходов, которые состоят, главным образом, из стали. Еще один пример возникающих проблем состоит в том, что удаление фрезерного долота с целью его замены на буровое долото после того, как окно прорезано, может оказаться довольно дорогостоящим и времязатратным.

[0019] Предыдущие попытки решения этих и других проблем включали предварительную прорезку окна в секции обсадной трубы перед установкой в первичной скважине. Предварительно прорезанное окно должно быть уплотнено для предотвращения преждевременного протекания текучей среды через это окно. Предыдущие попытки уплотнения предварительно прорезанного окна включали размещение надлежащего материала внутри проема предварительно прорезанного окна. Однако эти попытки были неэффективными и могли привести к утечке текучей среды и нарушению конструктивной целостности и герметичности секции обсадной трубы в месте расположения предварительно прорезанного окна. Следовательно, существует необходимость в улучшенном уплотнении предварительно прорезанных окон, способной обеспечить как конструктивную целостность, так и герметичность секции обсадной трубы.

[0020] Было обнаружено, что на внешнюю сторону секции обсадной трубы, содержащей предварительно прорезанное окно, может быть наложен композитный материал. Область уплотнения может быть больше области окна, и таким образом повышается герметичность уплотнения. Композитный материал может включать по меньшей мере один конструктивный слой, и таким образом повышается конструктивная целостность уплотнения.

[0021] Согласно одному из вариантов осуществления, обсадная секция содержит: корпус, содержащий стенку; окно, причем окно представляет собой проем в стенке корпуса; и оболочку, причем оболочка: (А) выполнена из композитного материала; (В) размещена на внешней поверхности корпуса; (С) покрывает окно; и (D) заходит по меньшей мере на достаточное расстояние за периметр окна таким образом, чтобы обсадная секция имела желаемую герметичность в месте расположения окна.

[0022] Согласно еще одному варианту, способ бурения боковой скважины в подповерхностной формации содержит шаги, на которых: вводят обсадную колонну внутрь скважины; просверливают по меньшей мере часть оболочки с внутренней стороны обсадной колонны для раскрытия окна; и формируют боковую скважину, смежную с раскрытым окном.

[0023] На фиг. 1А показана секция 15 обсадной трубы, которая может представлять собой часть обсадной колонны. На фиг. 1В показана оболочка 100 согласно определенным вариантам осуществления. Секция 15 обсадной трубы содержит стенку, показанную лучше всего на фиг. 1В. Секция 15 обсадной трубы содержит также предварительно прорезанное окно 16, представляющее собой проем в стенке корпуса секции обсадной трубы 15. Хотя изображенное на фиг. 1А окно 16 имеет продолговатую эллиптическую форму, это окно может иметь любую желаемую форму и размеры. Например, окно 16 может иметь круглую, квадратную, прямоугольную, пирамидальную и иную форму. Предпочтительно форму и размеры окна 16 выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность формирования боковой скважины без необходимости увеличения периметра предварительно прорезанного окна. Иначе говоря, при бурении боковой скважины буровое долото предпочтительно не взаимодействует со стенкой корпуса секции 15 обсадной трубы в месте окна 16, что в противном случае могло бы привести к увеличению количества отходов обработки, образующихся во время бурения боковой скважины. Разумеется, некоторая часть секции 15 обсадной трубы может быть пробурена во время выполнения боковой скважины.

[0024] Секция 15 обсадной трубы содержит также оболочку 100. Оболочка 100 выполнена из композитного материала. В контексте данного описания термин «композитный материал» означает материал, который выполнен из двух или более слоев веществ, имеющих различные физические и/или химические свойства. Соответственно, композитный материал может включать по меньшей мере первый слой 101 и второй слой 102. Композитный материал может также включать третий слой 103, четвертый слой (не показан) и т.д. Согласно одному из вариантов осуществления, первый слой 101 представляет собой слой, воспринимающий давление. Слой, воспринимающий давление, способен выдерживать конкретную разность давлений. В контексте данного описания термин «выдерживать» и все его грамматические варианты означают, что данный материал не подвержен раскалыванию, растрескиванию, разлому, деформированию и иным видам повреждений под действием любых типов деформирующих воздействий, что в противном случае дало бы возможность текучей среде протекать через материал или в обход него. Первый слой 101 может быть непроницаемым и инертным по отношению к текучим средам, которые контактируют с первым слоем, например текучим средам, находящимся внутри обсадной колонны. Согласно одному из вариантов осуществления, первый слой 101 имеет определенную толщину, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. Толщина первого слоя 101 может быть выбрана таким образом, чтобы по меньшей мере первый слой мог выдерживать конкретную разность давлений. Эта толщина может изменяться и может зависеть от конкретного типа вещества, используемого для создания первого слоя. Согласно еще одному варианту осуществления, вещество, из которого выполнен первый слой, и толщина первого слоя 101 выбраны таким образом, чтобы первый слой обеспечивал желаемое номинальное давление для секции 15 обсадной трубы в месте расположения окна 16. Конкретная разность давлений может представлять собой разность между давлением внутри секции 15 обсадной трубы и внешним давлением, например давлением со стороны подповерхностной формации. Например, конкретная разность давлений в скважине в месте расположения предварительно прорезанного окна 16 может составлять 1 000 фунтов на квадратный дюйм (psi) (6,9 кПа); в этом случае номинальное давление первого слоя 101 и/или композитного материала может составлять 1 100 psi (7,6 кПа) или более.

[0025] Оболочку 100 размещают на внешней поверхности корпуса. Первый слой 101 может быть расположен непосредственно на внешней поверхности корпуса таким образом, чтобы нижняя поверхность первого слоя 101 контактировала с внешней поверхностью секции 15 обсадной трубы. Первый слой 101 может также служить в качестве базового слоя для последующих слоев, образующих композитный материал. Второй слой 102 может быть расположен непосредственно на верхней поверхности первого слоя 101.

[0026] Композитный материал может также содержать четвертый слой (не показан), который расположен на верхней поверхности первого слоя 101 или вблизи него. Этот четвертый слой может быть полезен, если первый слой 101 не способен в полной мере выдержать конкретную разность давлений. Таким образом, номинальное давление композитного материала может быть повышено до желаемого номинального давления путем включения одного или более промежуточных слоев, что увеличивает общее номинальное давление композитного материала. Вещества, образующие слой (слои), воспринимающие давление, могут быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить желаемое номинальное давление.

[0027] Композитный материал включает также второй слой 102. Этот второй слой 102 может представлять собой конструктивный слой, придающий желаемую прочность композитному материалу. Конструктивный слой может повышать величину приложенной нагрузки, которую оболочка способна выдержать без повреждения. Эта нагрузка может представлять собой, например, сжимающую нагрузку, растягивающую нагрузку или срезающую нагрузку. Согласно одному из вариантов осуществления, желаемая прочность является примерно такой же, как у секции 15 обсадной трубы. Таким образом, когда оболочка 100 размещена на секции 15 обсадной трубы и закрывает окно 16, имеет место однородная нагрузка по всей длине секции 15 обсадной трубы. Конструктивный второй слой 102 может содержать высокопрочные материалы, такие как углеродные волокна. Предпочтительно эти высокопрочные материалы не создают значительного количества отходов при их прорезке или сверлении. Благодаря непроницаемому первому слою 101, воспринимающему давление, отсутствует необходимость в том, чтобы конструктивный второй слой 102 был непроницаемым для текучих сред.

[0028] Слои композитного материала могут быть скреплены друг с другом различными способами. Например, слой может быть выполнен таким образом, чтобы он плотно прилегал по окружности к внешней поверхности секции 15 обсадной трубы или другому слою в результате сжатия по размеру посредством нагрева (обычно это называют посадкой материалов с натягом). Кроме того, один слой может быть прикреплен к другому слою посредством адгезива, такого как клей. Вещество для слоя может также быть нагрето до его точки плавления и затем нанесено напылением или экструзией на внешнюю поверхность секции 15 обсадной трубы или другого слоя. Соответственно, когда нанесенный материал охлаждается, он связывается с секцией обсадной трубы или предыдущим слоем. Примером вещества, которое может быть нанесено напылением или экструзией в расплавленном состоянии, является термопластичный материал. Вещество для слоя может также быть включено в виде полос внутрь ленты, и эта лента может быть обмотана вокруг внешней поверхности секции 15 обсадной трубы или другого слоя. В качестве еще одного примера, вещество для слоя может быть выполнено путем тканья на внешней поверхности секции обсадной трубы 15 или другого слоя, при этом данное тканое вещество встраивается внутрь клеевой матрицы, которая связывает тканый слой с обсадной секцией или нижележащим слоем. Специалисты в данной области техники смогут выбрать подходящий способ прикрепления слоев композитного материала друг к другу и прикрепления композитного материала к внешней поверхности секции 15 обсадной трубы, в зависимости от конкретных веществ, используемых для каждого слоя.

[0029] Ниже приведены некоторые примеры получения композитного материала с двумя или более слоями с использованием различных технологий прикрепления. Эти примеры не исчерпывают всех примеров, которые могли бы быть приведены, и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Слой композитного материала может быть нанесен напылением или экструзией на внешнюю поверхность секции обсадной трубы или другого слоя. Экструзия может включать нагрев вещества слоя для расплавления этого вещества, с последующей инжекцией расплавленного вещества на желаемую внешнюю поверхность через аппликационную головку и сопла. Аппликационная головка может полностью окружать внешнюю поверхность, по которой аппликационная головка может перемещаться поперечно желаемому продольному направлению секции обсадной трубы. Дополнительная калибровочная форма также может использоваться для сопровождения аппликационной головки в то время, когда они обе перемещаются поперечно продольному направлению секции обсадной трубы. Калибровочная форма может иметь конкретный внутренний диаметр. Калибровочная форма может медленно перемещаться в продольном направлении секции обсадной трубы таким образом, чтобы обеспечить однородный внешний диаметр при охлаждении вещества. Для посадки материалов с натягом вещество слоя может быть расположено вокруг внешней поверхности секции обсадной трубы или другого слоя. Это вещество может быть затем нагрето таким образом, чтобы оно начало сжиматься до тех пор, пока слой не будет прочно прикреплен к внешней поверхности секции обсадной трубы или другого слоя. Адгезив, такой как клей, также может быть нанесен на внешнюю поверхность секции обсадной трубы или другого слоя, и затем еще один слой может быть размещен сверху на адгезиве. Затем может быть обеспечена возможность полной сушки адгезива таким образом, чтобы слои оказались прикрепленными друг к другу. Слой может также быть намотан вокруг внешней поверхности секции обсадной трубы или другого слоя, когда вещество имеет форму ленты.

[0030] Толщина каждого слоя может быть отрегулирована посредством способа нанесения. Например, в случае расплавленного вещества толщина слоя может быть отрегулирована, помимо всего прочего, путем изменения количества проходов аппликационной головки при ее перемещении поперечно продольному направлению секции обсадной трубы, скорости перемещения в продольном направлении секции обсадной трубы и внутреннего диаметра калибровочной формы. Толщина может также быть отрегулирована путем изменения количества проходов при обмотке вещества в форме ленты вокруг внешней поверхности секции обсадной трубы или другого слоя. Может также быть сформировано множество слоев одного и того же вещества.

[0031] Этот третий слой 103 может представлять собой, но без ограничения, слой, воспринимающий давление, конструктивный слой 103 или изнашиваемый слой (например, слой покрытия). В качестве изнашиваемого слоя третий слой 103 может способствовать защите конструктивного второго слоя 102, например слоя углеродных волокон, от окружающей среды.

[0032] Оболочка 100 закрывает окно 16 и заходит по меньшей мере на достаточное расстояние за пределы периметра окна 16, чтобы секция 15 обсадной трубы имела желаемое номинальное давление в месте расположения окна 16. Согласно одному из вариантов, слои композитного материала, вещества, образующие каждый из слоев, и толщину каждого слоя выбирают таким образом, чтобы композитный материал имел желаемое номинальное давление и желаемую прочность. Желаемое номинальное давление может быть не ниже давления на забое скважины. Желаемая прочность может быть ниже, выше или равна прочности секции обсадной трубы, предпочтительно выше или равна. Длина секции обсадной трубы может составлять примерно 20 футов (6,1 метра). Согласно одному из вариантов, оболочка 100 охватывает всю длину секции 15 обсадной трубы (как показано на фиг. 1А). В результате секция 15 обсадной трубы будет иметь однородный внешний диаметр по всей длине секции.

[0033] На фиг. 2-4 показана скважинная система 10. Эта скважинная система 10 может включать скважину 11. Скважина 11 проходит внутри подповерхностной формации 20. Скважина 11 может представлять собой первичную скважину или боковую скважину. Скважина 11 может иметь вертикальные, горизонтальные, наклонные, прямолинейные или криволинейные участки и их комбинации. По меньше мере часть скважины 11 представляет собой обсаженную скважину. Обсаженная часть скважины может включать секцию 15 обсадной трубы. Секция 15 обсадной трубы может быть зацементирована в скважине 11 с помощью цемента 13.

[0034] Способ включает введение в скважину 11 обсадной колонны, содержащей по меньшей мере одну секцию 15 обсадной трубы. Разумеется, в скважине 11 может быть размещено более одной секции 15 обсадной трубы, содержащей предварительно прорезанное окно 16, для бурения множества боковых скважин. Скважинная система 10 может включать отклонитель 18 фрезера. Примером отклонителя 18 фрезера является отклоняющий клин. Отклонитель 18 фрезера может быть размещен в скважине 11 внутри обсадной колонны. Как можно видеть на фиг. 2, отклонитель 18 фрезера может содержать корпус и скошенный торец. Отклонитель 18 фрезера может также содержать установочный механизм. Отклонитель18 фрезера может быть закреплен на обсадной колонне посредством установочного механизма в месте, смежном с предварительно прорезанным окном 16 секции 15 обсадной трубы. Примеры подходящих установочных механизмов включают, без ограничения, пакер, защелку, подвесной хомут хвостовика, замковое устройство, расширяемую трубу, механические клинья или цангу. Установочный механизм может закреплять отклонитель 18 фрезера внутри обсадной колонны в желаемом положении таким образом, чтобы нисходящее и вращательное движение отклонителя 18 фрезера под действием внешних усилий ослаблялось и, предпочтительно, полностью исключалось. Способ дополнительно включает шаг, на котором закрепляют отклонитель 18 фрезера на обсадной колонне вблизи места расположения окна 16, при этом шаг, на котором производят закрепление, может быть выполнен после шага, на котором вводят обсадную колонну в скважину 11.

[0035] Способ включает шаг, на котором пробуривают по меньшей мере часть оболочки 100 изнутри обсадной колонны, чтобы раскрыть окно 16. Способ может включать шаг, на котором вводят буровое долото 210 внутрь обсадной колонны. Буровое долото 210 может перемещаться внутри скважины посредством трубной насосно-компрессорной колонны, гибкой НКТ или кабеля 220. Затем буровое долото 210 может производить сверление одного или более слоев композитного материала, перемещаясь изнутри обсадной колонны вовне обсадной колонны.

[0036] Согласно одному из вариантов, один или более слоев композитного материала оболочки 100 претерпевают фазовое превращение от твердого до жидкого или полужидкого состояния после введения внутрь скважины. Например, один или более слоев могут расплавиться при температуре на забое скважины. В контексте данного описания термин «забой» означает положение внутри скважины, в котором находится предварительно прорезанное окно 16. В качестве еще одного примера, один или более слоев могут быть растворены в растворителе. Кроме того, части слоя (слоев), например клеевое матричное связующее, также могут претерпеть фазовое превращение. Растворитель может представлять собой текучую среду, которая введена внутрь скважины (например, в качестве локального растворителя), или он может представлять собой пластовую текучую среду. Нагретая текучая среда может также быть введена внутрь скважины для инициирования плавления слоя (слоев) или отдельных частей слоя (слоев). Эти варианты могут быть полезны для дополнительного сокращения количества отходов, образующихся во время бурения оболочки 100. Согласно этим вариантам, вещества, выбираемые для слоя (слоев), которые должны будут претерпеть фазовое превращение, могут быть выбраны таким образом, чтобы этот слой (слои) претерпели фазовое превращение в пределах желаемого периода времени. Например, вещество может быт выбрано таким образом, чтобы оно претерпело фазовое превращение, как только секция 15 обсадной трубы достигнет желаемого места внутри скважины 11. Соответственно, будет обеспечена возможность бурения буровым долотом лишь второго слоя 102.

[0037] Способ включает шаг, на котором пробуривают боковую скважину 11а, смежную с раскрытым окном. Как можно видеть на фиг. 3, буровое долото 210, после контакта со скошенным торцом отклонителя 18 фрезы, может быть отклонено в сторону удаления от центральной осевой линии секции 15 обсадной трубы. Таким образом, буровое долото может начать взаимодействовать с внутренней стороной композитного материала оболочки 100. Буровое долото просверливает все или оставшиеся слои композитного материала оболочки 100, чтобы раскрыть предварительно прорезанное окно 16. Затем возможно просверливание буровым долотом 210 цемента 13. Затем возможно бурение буровым долотом 210 подповерхностной формации 20 для создания боковой скважины 11а. Может быть пробурено более одной скважины с использованием принципов настоящего изобретения. Скважина 11 может представлять собой первичную скважину или боковую скважину. Пробуриваемая боковая скважина 11а может представлять собой первичную, вторичную, третичную и т.д. боковую скважину.

[0038] Как можно видеть на фиг. 4, боковая скважина 11а может быть завершена после шага, на котором пробуривают боковую скважину. Завершение боковой скважины 11а может включать введение обсадной колонны 15а внутрь боковой скважины и может также включать введение цементной композиции 13а внутрь кольцевого пространства между внешней поверхностью обсадной колонны и стенкой боковой скважины.

[0039] Способ может дополнительно включать шаг, на котором добывают пластовую текучую среду, такую как нефть или газ, из подповерхностной формации 20. Шаг, на котором осуществляют добычу, может включать добычу нефти или газа через эксплуатационную скважину.

[0040] Таким образом, настоящее изобретение хорошо приспособлено для достижения целей и обеспечения преимуществ, как упомянутых здесь, так и изначально присущих настоящему изобретению. Раскрытые выше конкретные варианты являются лишь иллюстративными, поскольку настоящее изобретение может быть модифицировано и реализовано на практике различными, но эквивалентными путями, очевидными для специалистов в данной области техники благодаря изложенным здесь идеям. Кроме того, на раскрытые детали конструкции или дизайна не накладывается никаких ограничений, за исключением тех, которые описаны в формуле изобретения. Таким образом, очевидно, что раскрытые выше конкретные иллюстративные варианты могут быть изменены или модифицированы, и все такие варианты рассматриваются в пределах объема и идеи настоящего изобретения. Хотя композиции и способы описаны как «содержащие», «заключающие в себе» или «включающие» различные компоненты или шаги, эти композиции и способы могут также быть описаны как «состоящие по существу из» или «состоящие из» различных компонентов или шагов. В каждом случае, когда раскрыт числовой диапазон с нижним пределом и верхним пределом, конкретно раскрытыми являются любые числовые значения и любые поддиапазоны, входящие в этот числовой диапазон. В частности, каждый из раскрытых здесь диапазонов значений (в форме «от примерно a до примерно b» или, в альтернативном варианте, «от приблизительно а до приблизительно b») должен пониматься как устанавливающий каждое числовое значение и каждый поддиапазон в пределах более широкого диапазона значений. Кроме того, термины в формуле изобретения используются в их простом, обычном значении, если иное однозначно и четко не оговорено патентообладателем. Кроме того, указание в формуле изобретения какого-либо элемента в единственном числе подразумевает также и множественное число этого элемента. В случае какого-либо конфликта при использовании слов или терминов в настоящем описании и в одном или более патентах или других документах, которые могут быть включены в настоящее описание посредством ссылок, должны приниматься определения, соответствующие настоящему описанию.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к бурению боковых стволов скважины. Секция обсадной трубы включает корпус, содержащий стенку, окно, которое представляет собой проем в стенке корпуса, и оболочку, которая: (A) состоит из композитного материала; (B) расположена на внешней поверхности корпуса; (C) покрывает окно; и (D) заходит по меньшей мере на достаточное расстояние за периметр окна таким образом, чтобы секция обсадной трубы имела желаемое номинальное давление в месте расположения окна. Композитный материал содержит первый слой, представляющий собой воспринимающий давление слой, выполненный с возможностью выдерживать конкретную разность давлений и второй слой, который является конструктивным слоем, обеспечивающим желаемую прочность композитного материала. При создания боковой скважины в подповерхностной формации вводят внутрь скважины обсадную колонну, которая содержит по меньшей мере одну секцию обсадной трубы, пробуривают по меньшей мере часть оболочки изнутри обсадной колонны, чтобы раскрыть указанное окно; и образуют боковую скважину, смежную с раскрытым окном. Повышается надежность и прочность оболочки для предварительно прорезанного окна. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Секция обсадной трубы, содержащая:

корпус, содержащий стенку;

окно, представляющее собой проем в стенке корпуса; и

оболочку, причем оболочка:

(A) выполнена из композитного материала, содержащего:

I) первый слой, представляющий собой воспринимающий давление слой, который выполнен с возможностью выдерживать конкретную разность давлении, и

II) второй слой, который является конструктивным слоем, обеспечивающим желаемую прочность композитного материала;

(B) расположена на внешней поверхности корпуса;

(C) покрывает окно; и

(D) заходит по меньшей мере на достаточное расстояние за пределы периметра окна таким образом, чтобы секция обсадной трубы имела желаемое номинальное давление в месте расположения окна.

2. Секция обсадной трубы по п. 1, которая представляет собой часть обсадной колонны.

3. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой форма и размеры окна выбраны таким образом, чтобы боковая скважина могла быть пробурена без необходимости увеличения периметра окна.

4. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой первый слой является непроницаемым и инертным по отношению к текучим средам, которые с ним контактируют.

5. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой толщина первого слоя выбрана таким образом, чтобы по меньшей мере первый слой мог выдерживать конкретную разность давлений.

6. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой вещество, образующее первый слой, и толщина первого слоя выбраны таким образом, чтобы первый слой обеспечивал желаемое номинальное давление для секции обсадной трубы в месте расположения окна.

7. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой композитный материал дополнительно содержит дополнительный воспринимающий давление слой, который повышает номинальное давление композитного материала.

8. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой желаемая прочность композитного материала приблизительно такая же, как желаемая прочность секции обсадной трубы.

9. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой второй слой содержит высокопрочный материал.

10. Секция обсадной трубы по п. 9, в которой высокопрочный материал представляет собой углеродное волокно.

11. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой слои композитного материала, вещества, образующие каждый слой, и толщину каждого слоя выбирают таким образом, чтобы композитный материал имел желаемое номинальное давление и желаемую прочность.

12. Секция обсадной трубы по п. 11, в которой желаемое номинальное давление выше давления на забой скважины, содержащей эту секцию обсадной трубы, или равно ему.

13. Секция обсадной трубы по п. 11, в которой желаемая прочность ниже, выше или равна прочности секции обсадной трубы.

14. Секция обсадной трубы по п. 1, в которой оболочка охватывает всю длину секции обсадной трубы.

15. Способ создания боковой скважины в подповерхностной формации, согласно которому:

вводят в скважину обсадную колонну, причем обсадная колонна содержит по меньшей мере одну секцию обсадной трубы, содержащую:

(A) корпус, содержащий стенку;

(B) окно, представляющее собой проем в стенке корпуса и

(C) оболочку, причем оболочка:

(i) состоит из композитного материала, содержащего:

I) первый слой, представляющий собой воспринимающий давление слой, который выполнен с возможностью выдерживать конкретную разность давлении, и

II) второй слой, который является конструктивным слоем, обеспечивающим желаемую прочность композитного материала;

(ii) расположена на внешней поверхности корпуса;

(iii) покрывает окно и

(iv) заходит по меньшей мере на достаточное расстояние за периметр окна таким образом, чтобы секция обсадной трубы имела желаемое номинальное давление в месте расположения окна;

пробуривают по меньшей мере часть оболочки изнутри обсадной колонны, чтобы раскрыть окно и образуют боковую скважину, смежную с раскрытым окном.

16. Способ по п. 15, согласно которому композитный материал содержит два или более слоев, которые претерпевают фазовое превращение от твердого до жидкого или полужидкого состояния после введения внутрь скважины.

17. Способ по п. 16, согласно которому один или более слоев плавят при температуре на забое скважины.

18. Способ по п. 16, согласно которому один или более слоев растворяют в растворителе.

19. Способ по п. 15, согласно которому боковую скважину завершают после шага, на котором образуют боковую скважину.

20. Способ по п. 15, который дополнительно включает добычу пластовой текучей среды из подповерхностной формации, причем скважина проходит через подповерхностную формацию.