ОТКЛОНИТЕЛЬ ФРЕЗЫ, СОДЕРЖАЩИЙ РАСШИРЯЮЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРОТЕКАНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ЧЕРЕЗ МАТЕРИАЛ Российский патент 2017 года по МПК E21B7/08 

Область техники

[0001] Отклонители фрез, такие как отводные крюки, используют для образования боковых скважин. Отклонитель фрезы содержит сужающуюся поверхность для обеспечения возможности образования фрезерным долотом окна в обсадной трубе и, возможно, цементе. После образования окна буровое долото может быть использовано для образования боковой скважины.

Раскрытие изобретения

[0002] В соответствии с вариантом реализации способ предотвращения протекания текучей среды через сужающуюся поверхность отклонителя фрезы в скважине включает: расположение отклонителя фрезы в скважине, при этом отклонитель фрезы содержит: (a) корпус; (b) сужающуюся поверхность, причем сужающаяся поверхность расположена на одном конце корпуса; и (c) расширяющийся материал, который: (i) расположен по окружности корпуса отклонителя фрезы и примыкает к сужающейся поверхности; (ii) расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды; и (iii) предотвращает по существу протекание всей текучей среды через расширяющийся материал после расширения расширяющегося материала; и обеспечение расширения расширяющегося материала или возможности его расширения.

[0003] В соответствии с еще одним вариантом реализации способ поддержания давления над отклонителем фрезы в скважине включает: расположение отклонителя фрезы в скважине, причем отклонитель фрезы содержит: (a) корпус; (b) сужающуюся поверхность, причем сужающаяся поверхность расположена на одном конце корпуса; и (c) расширяющийся материал, который: (i) расположен по окружности корпуса отклонителя фрезы и примыкает к сужающейся поверхность; (ii) расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды; и (iii) предотвращает потерю давления в скважине на участке над расширяющимся материалом после расширения расширяющегося материала; обеспечение расширение расширяющегося материала или возможность расширения; и поддержание давления в скважине на участке над расширяющимся материалом.

[0004] В соответствии с еще одним вариантом реализации расширяющийся материал предотвращает смешивание первой текущей среды, имеющей первую плотность, со второй текущей средой, имеющей вторую плотность, причем первая текущая среда расположена над расширяющимся материалом в скважине, а вторая текущая среда расположена под расширяющимся материалом в скважине после расширения расширяющегося материала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Характерные элементы и преимущества конкретных вариантов реализации будут лучше понятны при рассмотрении в сочетании с сопроводительными чертежами. Чертежи не следует воспринимать в качестве ограничения любого из предпочтительных вариантов реализации.

[0006] На фиг. 1 изображен отклонитель фрезы, содержащий расширяющийся материал.

[0007] На фиг. 2 изображен отклонитель фрезы, расположенный в скважине, причем расширяющийся материал был расширен.

[0008] На фиг. 3 изображена боковая скважина, образуемая с использованием отклонителя фрезы.

[0009] На фиг. 4 изображена завершенная боковая скважина.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Использованные в настоящем описании слова «содержит», «имеет», «включает» и все их грамматические формы имеют широкое, неограничивающее значение, которое не исключает дополнительные элементы или этапы.

[0011] Следует понимать, что использованные в настоящем описании слова «первый», «второй», «третий» и т.д. выбраны условно и только обозначают отличие между двумя или большим количеством текучих сред, плотностей и т.д., в зависимости от ситуации, и не указывает на последовательность. Кроме того, следует понимать, что само использование термина «первый» не требует наличия «второго», а само использование термина «второй» не требует наличия «третьего» и т.д.

[0012] Использованный в настоящем описании относительный термин «вниз» и все его грамматические производные означает по направлению от устья. С другой стороны, относительный термин «вверх» и все его грамматические производные означает по направлению к устью. Кроме того, термин «под» означает на участке, расположенном далее от устья по сравнению с другим участком; а термин «над» означает на участке, расположенном ближе к устью по сравнению с другим участком. Например, ссылка на расширяющийся материал, расположенный над другим компонентом или устройством, означает, что материал расположен на участке, расположенном ближе к устью по сравнению с другим компонентом или устройством.

[0013] Под использованным в настоящем описании термином «текучая среда» следует понимать вещество, имеющее дисперсионную фазу, характеризующуюся текучестью и соответствием контуру своего контейнера при тестировании вещества при температуре, составляющей 71°F (22°C), и под давлением, составляющем 1 атмосферу «атм» (0,1 мегапаскалей «МПа»). Текучая среда может быть жидкостью или газом. Однородная текучая среда имеет только одну фазу; а разнородная текучая среда имеет больше чем одну отдельную фазу. Раствор является примером однородной текучей среды, содержащий растворяющее вещество (например, воду) и растворенное вещество. Коллоид является примером разнородной текучей среды. Коллоид может быть: буровым раствором, содержащим внешнюю жидкую фазу и нерастворенные твердые частицы в качестве внутренней фазы; эмульсией, содержащей внешнюю жидкую фазу и по меньшей мере одну внутреннюю фазу несмешивающиеся жидкие капли; пеной, содержащей внешнюю жидкую фазу и газ в качестве внутренней фазы; или пылью, содержащей внешнюю газовую фазу и жидкие капли в качестве внутренней фазы. Может содержаться больше одной внутренней фазы коллоида, однако только одна внешняя фаза. Например, может содержаться внешняя фаза, примыкающая к первой внутренней фазе, а первая внутренняя фаза может примыкать ко второй внутренней фазе. Любая из фаз коллоида может содержать растворенные материалы и/или нерастворенные твердые материалы. Внешняя фаза коллоида может также быть именуема основной текучей средой.

[0014] Нефтяные и газообразные углеводороды естественным образом образуются в некоторых подземных пластах. Подземный пласт, содержащий нефть или газ, иногда именуют резервуаром. Резервуар может быть расположен под землей или на расстоянии от берега. Резервуары обычно расположены в пределах от нескольких сотен футов (неглубокие резервуары) до нескольких десятков тысяч футов (сверхглубокие резервуары). С целью добычи нефти или газа в подземный пласт пробуривают скважину.

[0015] Скважина может включать нефтедобывающую, газодобывающую или водозаборную скважину, или нагнетательную скважину, не ограничиваясь ими. Использованный в настоящем описании термин «скважина» включает по меньшей мере одну скважину. Скважина может содержать вертикальные, наклонные и горизонтальные участки, а также она может быть прямой, изогнутой или разветвленной. Использованный в настоящем описании термин «скважина» включает любой участок скважины с одним отверстием с обсадной трубой и без нее. Обычно скважина содержит основную скважину и по меньшей мере одну боковую скважину, отходящую от основной скважины. Использованный в настоящем описании термин «скважина» также означает любую скважину, вне зависимости от того, является ли она основной скважиной или боковой скважиной. Использованное в настоящем описании словосочетание «в скважину» означает и включает «в любой участок скважины», включая «в основную скважину» и/или «по меньшей мере в одну боковую скважину».

[0016] Буровое долото может быть использовано для образования основной скважины. Бурильная колонна может быть использована для способствования бурению буровым долотом через подземный пласт для образования скважины. Бурильная колонна может содержать бурильную трубу. Во время операций бурения может обеспечиваться циркуляция буровой текучей среды, иногда именуемой буровым глинистым раствором, по направлению вниз через бурильную трубу, и назад по направлению вверх по кольцевому пространству между стенкой скважины и наружной стороной бурильной трубы. Буровая текучая среда обеспечивает выполнение различных функций, таких как охлаждение бурового долота, поддержание требуемого давления в скважине и выведения буровых отходов по направлению вверх через кольцевое пространство скважины.

[0017] После образования основной скважины, колонна напорно-компрессорных труб, именуемая обсадной трубой, может быть размещена в скважине. Обсадная труба может быть зацементированной в скважине посредством введения раствора цемента в кольцевое пространство между стенкой скважины и наружной стороной обсадной трубы. Цемент может способствовать стабилизации и фиксации обсадной трубы в скважине.

[0018] Обычно предпочтительно образование по меньшей мере одой боковой скважины, отходящей в подземный пласт от основной скважины. Боковая скважина может быть образована в вертикальном наклонном или горизонтальном участке основной скважины, или на нескольких участках их сочетания. С целью образования боковой скважины сначала может быть образовано окно. Это обычно осуществляют посредством введения фрезы в основную скважину. Фреза содержит фрезерное долото, которое может быть одинаковым с буровым долотом, использованным для образования основной скважины, или подобным ему. Фреза может быть прикреплена к бурильной колонне, расположенной внутри обсадной трубы. Циркуляцию буровой текучей среды по направлению вниз обеспечивают через бурильную колонну, а вверх - через кольцевое пространство между наружной стороной бурильной колонны и внутренней стороной обсадной трубы. Отклонитель фрезы может быть расположен на участке, примыкающем к требуемому расположению окна. Примером обычного отклонителя фрезы является отводной крюк. Отклонитель фрезы имеет наклоненный участок, обычно именуемый сужающейся поверхностью, причем наклоненный участок подобен гипотенузе правильного треугольника. Отклонитель фрезы обычно содержит ловильный или возвратный механизм и раскрепляющий или анкерный механизм. Ловильный механизм может быть использован для убирания отклонителя фрезы после наступления ненадобности отклонителя фрезы. Раскрепляющий механизм может быть использован для закрепления отклонителя фрезы к внутренней стороне обсадной трубы и способствования удержания отклонителя в неподвижном состоянии.

[0019] Затем фреза продвигается через основную скважину до взаимодействия с сужающейся поверхностью отклонителя фрезы. Затем фрезу направляют в боковом направлении, т.е. по направлению от центральной оси основной скважины, по направлению к обсадной трубе. Наклон наклонного участка отклонителя фрезы может определять скорость вступления фрезы в контакт с обсадной трубой, а также длину окна. Фреза продвигается вниз от отклонителя фрезы до прорезания фрезы через обсадную трубу и цемент, и прохождения в подземный пласт. Фрезерное долото, или другое буровое долото, может быть использовано для прохождения боковой скважины на требуемое расстояние в подземный пласт. Обсадная труба или хвостовик может затем быть введена в боковую скважину. Обсадная труба или хвостовик может быть присоединен к обсадной трубе в основной скважине таким образом, чтобы направлять текучую среду от боковой скважины и в основную скважину (или наоборот), исключая утечку текучей среды в пласт. Обсадная труба или хвостовик может также быть зацементированной в боковой скважине, таким же способом, которым было осуществлено цементирование в основной скважине.

[0020] Разумеется, может быть образовано больше, чем одна боковая скважина. Также может содержаться по меньшей мере одна второстепенная боковая скважина, отходящая от первичной боковой скважины для образования разветвляющейся сети скважин. Использованный в настоящем описании термин «боковая скважина» означает скважину, отходящую от основной скважины или от другой боковой скважины, например, вторичной, третичной и т.д. боковой скважины.

[0021] Некоторые проблемы могут возникать во время образования боковой скважины. Обычно после расположения отклонителя фрезы в скважине, текучие среды могут обходить отклонитель фрезы и протекать от области выше отклонителя фрезы, за отклонитель фрезы и в участок скважины, расположенный под отклонителем. Этот обход текучей среды может приводить к нескольким проблемам. Во-первых, некоторые текучие среды могут быть определяющими для механизмов отклонителя фрезы. Например, некоторые текучие среды скважины могут оказывать коррозийное или эрозийное воздействие на механизмы или в целом нарушать должное функционирование механизмов. Кроме того, для операций цементирования обход цемента под сужающейся поверхностью может привести к осложнению убирания отклонителя, так как цемент может затвердеть и схватиться вокруг ловильного механизма. Во-вторых, для данной операции (например, фрезеровка, бурение, интенсификация, цементирование и т.д.), количество текучей среды, требуемое для осуществления этой операции, вычисляют перед началом операции. Утечка текучей среды в участки скважины, расположенные под отклонителем фрезы, может привести к нецелесообразности таких вычислений и увеличить общее количество текучей среды, требуемой для функционирования. Посредством примера, если окно было образовано и требуется операция бурения для прохождения боковой скважины в подземный пласт, и если имела место утечка буровой текучей среды под отклонителем фрезы, то объем буровой текучей среды, требуемый для бурения боковой скважины, превышает вычисленный объем. В-третьих, обход текучей среды под отклонитель фрезы может приводить к потере давления в требуемом участке скважины. Например, текучая среда с большей плотностью может смешиваться с другой текучей средой с меньшей плотностью и приводить к потере требуемого давления от различных текучих сред в скважинном участке. В-четвертых, очистительные операции для удаления твердых отходов, образованных во время образования скважины, также неэффективны при разгерметизации области, подлежащей очистке, или при потере контроля над объемом и скоростью применения текучей среды.

[0022] Следовательно, существует необходимость в устранении обхода текучей среды и поддержании прогнозируемости областей работ в скважине, а также в защите функциональности инструментальных компонентов скважины для боковых отклонителей фрезы (например, отводные крюки в многоствольных скважинах), скважинных фрезеровочных устройств, одноствольных и двуствольных отклонителей, боковых возвратных окон с насосно-компрессорными трубами и возвратного фрезерования и контрольных якорей боковой скважины.

[0023] Было обнаружено, что расширяющийся материал может быть расположен на корпусе отклонителя. Расширяющийся материал может расширяться в присутствии текучей среды и образовывать уплотнение в кольцевом пространстве между внутренней стенкой обсадной трубы и наружным корпусом отклонителя в скважине. Расширяющийся материал может быть выбран таким образом, чтобы обеспечивать предотвращение обхода текучей среды, выдержку давления, прикладываемого к расширяющемуся материалу, а также устойчивости к коррозийным и эрозийным текучим средам. Расширяющийся материал может быть ограничен в осевом направлении сверху и снизу таким образом, чтобы обеспечивать увеличение расширяющегося материала только в радиальном направлении. При расширении расширяющегося элемента, он увеличивается в радиальном направлении и уплотняет кольцевое пространство.

[0024] В соответствии с вариантом реализации способ предотвращения протекания текучей среды через сужающуюся поверхность отклонителя фрезы в скважине включает: расположение отклонителя фрезы в скважине, при этом отклонитель фрезы содержит: (a) корпус; (b) сужающуюся поверхность, причем сужающаяся поверхность расположена на одном конце корпуса; и (c) расширяющийся материал, который: (i) расположен по окружности корпуса отклонителя фрезы и примыкает к сужающейся поверхности; (ii) расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды; и (iii) предотвращает по существу протекание всей текучей среды через расширяющийся материал после расширения расширяющегося материала; и обеспечение расширения расширяющегося материала или возможности его расширения.

[0025] В соответствии с еще одним вариантом реализации способ поддержания давления над отклонителем фрезы в скважине включает: расположение отклонителя фрезы в скважине, причем отклонитель фрезы содержит: (a) корпус; (b) сужающуюся поверхность, причем сужающаяся поверхность расположена на одном конце корпуса; и(c) расширяющийся материал, который: (i) расположен по окружности корпуса отклонителя фрезы и примыкает к сужающейся поверхность; (ii) расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды; и (iii) предотвращает потерю давления в скважине на участке над расширяющимся материалом после расширения расширяющегося материала; обеспечение расширение расширяющегося материала или возможность расширения; и поддержание давления в скважине на участке над расширяющимся материалом.

[0026] В соответствии с еще одним вариантом реализации расширяющийся материал предотвращает смешивание первой текущей среды, имеющей первую плотность, со второй текущей средой, имеющей вторую плотность, причем первая текущая среда расположена над расширяющимся материалом в скважине, а вторая текущая среда расположена под расширяющимся материалом в скважине после расширения расширяющегося материала.

[0027] Со ссылкой на чертежи, на фиг. 1 изображен отклонитель 100 фрезы. На фиг. 2 - 4 изображен отклонитель 100 фрезы в скважине 11. Скважина 11 может составлять часть скважинной системы 10. Скважина 11 проходит вниз в подземный пласт 20. Скважина 11 может быть основной скважиной или боковой скважиной. Скважина 11 может содержать вертикальные, горизонтальные, наклонные, прямые или изогнутые участки, и их сочетания. По меньшей мере участок скважины 11 является обсаженной скважиной. Обсаженный участок может содержать обсадную трубу 15. Обсадная труба 15 может быть зацементированной в скважине 11 посредством цемента 13.

[0028] Способы включают этап расположения отклонителя 100 фрезы в скважине 11. Разумеется, в скважине 11 может быть расположен больше чем один отклонитель 100 фрезы. Примером отклонителя 100 фрезы является отводной крюк. Отклонитель 100 фрезы может быть расположен в скважине 11 внутри обсадной трубы 15. Как показано на фиг. 1, отклонитель 100 фрезы содержит корпус, сужающуюся поверхность 101 и расширяющийся материал 102. Отклонитель 100 фрезы может также содержать раскрепляющий механизм 104. Отклонитель 100 фрезы может быть прикреплен к обсадной трубе 15 через раскрепляющий механизм 104. Примеры подходящих раскрепляющих механизмов 104 включают пакер, защелку, подвесное устройство хвостовика, замковое устройство, расширенную трубку, механическую плашку или зажимную втулку. Раскрепляющий механизм 104 может обеспечивать закрепление отклонителя 100 фрезы внутри обсадной трубы 15 на требуемом участке таким образом, чтобы воздействием подавлять или предпочтительно устранять перемещение по направлению вниз и поворотное перемещение отклонителя 100 фрезы посредством этого воздействия. Способы могут также включать этап закрепления отклонителя 100 фрезы в обсадной трубе 15 на участке, примыкающем к расположению требуемого окна, причем этап закрепления может быть осуществлен после этапа расположения отклонителя 100 фрезы в скважине 11.

[0029] Отклонитель 100 фрезы может также содержать ловильный механизм 103. Ловильный механизм 103 может быть использован в сочетании с ловильным приспособлением (не показано) с целью убирания отклонителя 100 фрезы из скважины 11. Например, ловильный механизм 103 может содержать углубленные участки, соответствующие выступающим участкам на ловильном приспособлении, таким образом, чтобы обеспечивать возможность взаимодействия ловильного приспособления с ловильным механизмом 103, и защелкивания приспособления на механизме. Затем, отклонитель 100 фрезы может быть убран из скважины 11.

[0030] Отклонитель 100 фрезы также содержит расширяющийся материал 102. Расширяющийся материал 102 расположен по окружности корпуса отклонителя 100 фрезы, примыкая к сужающейся поверхности 101. Отклонитель 100 фрезы также может содержать по меньшей мере два расширяющихся материала 102. Предпочтительно расширяющийся материал 102 расположен по окружности корпуса отклонителя 100 фрезы на участке между сужающейся поверхностью 101 и любыми механизмами отклонителя (например, раскрепляющий механизм 104 и ловильный механизм 103). Таким образом, после расширения предотвращено вступление текучей среды в контакт с механизмами отклонителя 100 фрезы.

[0031] Длина расширяющегося материала 102 может варьироваться и может быть выбрана таким образом, чтобы достигать требуемой области уплотнения вокруг корпуса отклонителя 100 фрезы. Внутренний диаметр расширяющегося материала 102 может быть выбран таким образом, чтобы обеспечивать прилегание расширяющегося материала 102 вокруг наружного диаметра корпуса отклонителя 100 фрезы. Обычный внутренний диаметр расширяющегося материала 102 может находиться в пределах от 1 дюйма (2,54 см) до 16 дюймов (40,64 см) в соответствии с требованием наружного диаметра отклонителя фрезы в применении. Толщина расширяющегося элемента является разницей между наибольшим наружным диаметром и внутренним диаметром расширяющегося материала 102, измеренного на осевом участке наибольшего наружного диаметра.

[0032] Расширяющийся материал 102 расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды. Расширяющийся материал 102 может расширяться в присутствии углеводородной жидкости (углеводороднорасширяющиеся материалы) или расширяться в присутствии водосодержащей жидкости (водорасширяющиеся материалы). В соответствии с вариантом реализации расширяющийся материал является материалом, расширяющимся в присутствии углеводородной жидкости, и материал выбран из группы, содержащей натуральные каучуки, нитрильные каучуки, гидрированный нитрильный каучук, бутадиенакрилатные каучуки, полиакрилатные каучуки, изопреновые каучуки, хлорпреновые каучуки, бутилкаучуки (IIR), бромированные бутилкаучуки (BIIR), хлорбутилкаучуки (CIIR), хлорированный полиэтилен (CM/CPE), неопреновые каучуки (CR), бутадиен-стирол сополимерные каучуки (SBR), сульфированный полиэтилен (CSM), этилен акрилатные каучуки (EAM/AEM), эпихлоргидрин этиленоксид сополимеры (CO, ECO), этиленпропиленовые каучуки (EPM и EDPM), этиленпропилендиен тройные сополимерные каучуки (EPT), сополимеры этилена и винилацетата, бутадиенакрилонитрильные каучуки, гидрированные бутадиенакрилонитрильные каучуки (HNBR), фторсиликоновые каучуки (FVMQ), силиконовые каучуки (VMQ), поли-2,2,1-бициклогептены (полинорборнен), алкилстирены и их сочетания. Один пример подходящего расширяющегося эластомерного материала содержит блок сополимер бутадиен-стирольный каучук.

[0033] В соответствии с еще одним вариантом реализации расширяющийся материал является водорасширяющийся материал. Некоторые конкретные примеры подходящих водорасширяющихся материалов включают графт сополимер крахмала и полиакриловой кислоты и его соли, полимер полиэтиленоксида, полимеры типа карбоксиметилцеллюлозы, полиакриламид, поли(акриловая кислота) и ее соли, поли(соакриламид акриловой кислоты) и его соли, графт поли(этиленоксид) поли(акриловой кислоты) и его соли, поли(2-гидроксиэтилметакрилат), поли(2-гидроксипропилметакрилат) и их сочетания, но не ограничены ими. В конкретных вариантах реализации водорасширяющийся материал может быть сшитым и/или редкосшитым. Другие водорасширяющиеся материалы, подобным образом взаимодействующие с водосодержащими текучими средами, также могут быть подходящими. Предшествующие списки, раскрывающие подходящие расширяющиеся материалы, не являются исчерпывающим перечнем, не содержат всех подходящих примеров расширяющегося материала, которые могут быть приведены, и не предусматривают ограничения объема изобретения. Расширяющийся материал 102 может быть выбран для устойчивости к коррозийным или эрозийным текучим средам. Например, расширяющийся материал не разлагается и поддерживает целостность.

[0034] Расширяющаяся текучая среда может быть углеводородной жидкостью или водосодержащей жидкостью. Использованный в настоящем описании термин «углеводородная жидкость» обозначает раствор или коллоид, в котором жидкий углеводород является растворяющим веществом или основной текучей средой. Использованный в настоящем описании термин «водосодержащая жидкость» обозначает раствор или коллоид, в котором вода является растворяющим веществом или основной текучей средой. Расширяющаяся текучая среда может также содержать растворенные вещества или нерастворенные вещества. Для коллоида расширяющаяся текучая среда может являться эмульсией, буровым раствором или пеной.

[0035] Способы включают этап обеспечения или обеспечения возможности расширения расширяющегося материала 102. Этап обеспечения может включать введение расширяющейся текучей среды в скважину 11 после этапов расположения отклонителя 100 фрезы в скважине 11 и/или после этапа закрепления отклонителя 100 фрезы к обсадной трубе 15. Затем может обеспечиваться введение расширяющейся текучей среды в контакт с расширяющимся материалом 102, что приводит к началу расширения расширяющегося элемента. Этап обеспечения возможности может включать обеспечение возможности введения расширяющегося материала 102 в контакт с расширяющейся текучей средой, например, пластовой текучей средой или текучей средой уже содержащейся в скважине.

[0036] Расширение расширяющегося материала 102 может быть задержано на требуемый период времени. Требуемый период времени может составлять время, требуемое для расположения отклонителя 100 фрезы в скважине 11, а также, возможно, закрепления отклонителя 100 фрезы к обсадной трубе 15. Задержка расширения может быть осуществлена различными способами. Например, расширяющийся материал 102 и/или толщина расширяющегося материала может быть выбрана таким образом, чтобы обеспечивать расширение в требуемое время или на требуемой скорости, или расширяющийся материал может быть полностью или частично покрыт таким образом, чтобы обеспечивать задержку вступления расширяющейся текучей среды в контакт с расширяющимся материалом. Покрытие может быть сложным веществом, таким как воск, термопластик, сахар, соль или полимер. Покрытие может быть выбрано таким образом, чтобы обеспечивать растворение покрытия в текучих средах скважины или расплавления на определенной температуре. После растворения или расплавления по меньшей мере участок расширяющегося материала может вступать в контакт с расширяющейся текучей средой. Специалист в данной области техники сможет выбрать наилучший способ для задержки расширения на основании конкретных условий скважины. Использованный в настоящем описании термин «забой» обозначает участок, на котором расположен отклонитель фрезы.

[0037] В соответствии с вариантом реализации расширяющийся материал 102 предотвращает прохождение по существу всей текучей среды через расширяющийся материал 102 после расширения расширяющегося материала. Предпочтительно расширяющийся материал 102 расширяется по меньшей мере на достаточную величину для образования расширяющимся материалом 102 уплотнения в кольцевом пространстве скважины 11. Предпочтительно толщина расширяющегося материала 102 расширяется по меньшей мере на 5%, предпочтительно по меньшей мере на 20%, в объеме после контакта с расширяющейся текучей средой. Расширяющийся материал 102 может быть ограничен в осевом направлении сверху и/или снизу таким образом, чтобы обеспечивать увеличение расширяющегося материала только в радиальном направлении. При расширении расширяющегося материала он увеличивается в радиальном направлении и уплотняет кольцевое пространство. Указано, что расширяющийся материал 102 предотвращает протекание «по существу всей текучей среды» через расширяющийся материал, для включения возможности прохождения незначительного и непредусмотренного количества текучей среды через расширяющийся материал. Такое незначительное количество текучей среды может ненамеренно протекать через расширяющийся материал. Однако возможное незначительное количество не должно быть настолько большим, чтобы приводить к неэффективности уплотнения расширением расширяющегося материала. В соответствии с вариантом реализации допускается продолжение контакта расширяющейся текучей среды с расширяющимся материалом 102 на протяжении достаточного времени для расширения и увеличения расширяющегося материала до требуемого размера. Требуемый размер может быть размером, требуемым для образования уплотнения. Предпочтительно уплотнение поддерживают на протяжении периода времени, необходимого для завершения работ по нефти или газу. Уплотнение и предотвращение протекания текучей среды по окружности расширяющегося материала может способствовать защите любых механизмом отклонителя фрезы от повреждения. Например, во время цементирования боковой скважины, образованной над отклонителем фрезы, если бы цемент мог протекать через расширяющийся материал, то цемент мог бы схватиться и повредить любые механизмы, или мог бы также исключить доступ к механизмам.

[0038] В соответствии с еще одним вариантом реализации расширяющийся материал 102 предотвращает смешивание первой текущей среды, имеющей первую плотность, со второй текущей средой, имеющей вторую плотность, причем первая текущая среда расположена над расширяющимся материалом 102, а вторая текущая среда расположена под расширяющимся материалом. Первая плотность может быть больше или меньше второй плотности. Этот способ применим при зависимости управления скважиной от текучих сред с разной плотностью, которые поддерживают в двух или большем количестве участков скважины. Например, при необходимости наличия текучей среды с меньшей плотностью на участке под отклонителем фрезы и при необходимости наличия текучей среды с большей плотностью над отклонителем фрезы, предотвращено смешивание двух текучих сред посредством обхода расширяющегося материала 102 текучей средой и изменения плотности каждой текучей среды. Предотвращение обхода текучей средой обеспечивает возможность лучшего управления системой скважины посредством возможности поддержания требуемого давления в каждом участке на основании плотности текучих сред, расположенных в каждом участке.

[0039] В соответствии с еще одним вариантом реализации расширяющийся материал 102 предотвращает потерю давления в скважине 11 на участке над расширяющимся материалом после расширения расширяющегося материала. Например, как показано на фиг. 2, участок над расширяющимся материалом является скважиной от забоя вниз к расширяющемуся материалу. Предпочтительно расширяющийся материал 102 может выдерживать указанное давление. Использованный в настоящем описании термин «выдерживать» и все его грамматические производные означает отсутствие потери целостности, например, отсутствие потери уплотняющего свойства компонента. Расширяющийся материал 102 может выдерживать давления в пределе от приблизительно 100 до приблизительно 1500 фунт-сила на квадратный дюйм (psi) (7,03-105,46 килограмм-сила на квадратный сантиметр). Таким образом, посредством предотвращения потери давления в скважине над расширяющимся материалом, такие работы, как образование боковой скважины, могут быть осуществлены без потери текучей среды или давления на участке работы. В соответствии с конкретными вариантами реализации способы включают этап поддержания давления в скважине на участке над расширяющимся материалом. Этап поддержания может включать введение текучей среды в скважину.

[0040] Способы могут также включать этап образования по меньшей мере одной боковой скважины 11a после этапа обеспечения или обеспечения возможности. Фрезерное долото 210 может продвигаться через скважину 11 через колонну напорно-компрессорных труб или кабельную проволоку 220. Как показано на фиг. 3 фрезерное долото 210, после контакта с сужающейся поверхностью 101 отклонителя 100 фрезы, может быть отклонено по направлению от центральной оси обсадной трубы 15. Таким образом, фрезерное долото может начать взаимодействие с участком обсадной трубы 15, примыкающим к отклонителю 100 фрезы. Фрезерное долото может начинать разлом обсадной трубы и схватившийся цемент 13. При продолжении продвижения фрезы, обеспечивается увеличение окна. Фреза продвигается до окончания образования требуемого окна. Наклон сужающейся поверхности 101 отклонителя 100 фрезы может варьироваться и может быть использован для способствования определению длины окна. Фрезерное долото или буровое долото может затем быть использовано для образования боковой скважины 11a. Как показано на фиг. 4 боковая скважина может быть завершена после этапа образования боковой скважины. Завершение боковой скважины 11a может включать введение обсадной трубы 15a в боковую скважину, а также может включать введение цемента 13a в кольцевое пространство между обсадной трубой и стенкой боковой скважины.

[0041] Способы могут также включать этап убирания отклонителя фрезы из скважины после этапа образования по меньшей мере одной боковой скважины. Этап убирания может, не ограничиваясь, включать фрезеровку участка расширенного расширяющегося материала 102 или взаимодействие плашки на отклонителе 100 фрезы через операцию вымывания породы вокруг прихваченного бурового инструмента, в которой используют блоки обурника и камеры промывания. Предпочтительно достаточное количество расширяющегося материала 102 удаляют таким образом, чтобы обеспечивать возможность доступа к ловильному механизму 103 или плашке. Таким образом, ловильное приспособление может быть расположено таким образом, чтобы взаимодействовать с ловильным механизмом 103 для убирания отклонителя 100 фрезы. Также следует понимать, что отклонитель 100 фрезы также может являться стационарным отклонителем, то есть остающимся в скважине.

[0042] Способы могут также включать этап добычи нефти или газа из подземного пласта 20. Этап добычи может быть осуществлен после любого или всех из следующих этапов: этап обеспечения или обеспечения возможности расширения расширяющегося материала, этап поддержания давления на скважину, этап образования боковой скважины и этап убирания отклонителя фрезы из скважины. Этап добычи может включать добычу нефти или газа через эксплуатационную скважину.

[0043] Следовательно, настоящее изобретение хорошо адаптировано для достижения целей и преимуществ, указанных, а также присущих ему. Конкретные варианты реализации, раскрытые ранее, являются только иллюстративными, так как настоящее изобретение может быть модифицировано и осуществлено другими эквивалентными способами, очевидными для специалистов в данной области техники, имеющих преимущество ознакомления с настоящим описанием. Кроме того, указанные в настоящем описании детали конструкции или проекта ограничены только описанием в следующей формуле изобретения. Таким образом, следует понимать, что частные иллюстративные варианты реализации, раскрытые ранее, могут быть изменены или модифицированы, причем все такие изменения следует считать включенными в объем и сущность настоящего изобретения. Хотя составы и способы описаны как «содержащие», «имеющие» или «включающие» различные компоненты или этапы, составы и способы также могут «состоять по существу из» или «состоять из» различных компонентов и этапов. Под раскрытием цифрового диапазона с нижним пределом и верхним пределом, следует понимать конкретное раскрытие любой цифры и любого содержащегося диапазона, находящихся в указанном диапазоне. В частности, под каждым диапазоном значений (соответствующем форме «от приблизительно a до приблизительно b» или, эквивалентно, «от приблизительно a до b»), раскрытым в настоящем описании, следует понимать раскрытие каждой цифры и диапазона, содержащихся в пределах наиболее широкого диапазона значений. Также термины в формуле изобретения имеют их простое обычное значение, если не указано обратное и явным образом не определено заявителем настоящего изобретения. Кроме того, под использованными в формуле изобретения формами единственного числа следует понимать один или больше, чем один элемент. При возникновении любого расхождения в использовании слова или термина в этой заявке и по меньшей мере одном патенте или другом документе, который может быть включен в настоящее описание посредством ссылки, следует выбирать определения, соответствующие этому описанию.

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Способ предотвращения протекания текучей среды через сужающуюся поверхность отклонителя фрезы в обсаженной скважине характеризуется тем, что отклонитель фрезы размещают в обсаженной скважине. При этом отклонитель фрезы содержит корпус, сужающуюся поверхность, расположенную на одном конце корпуса, ловильный механизм и расширяющийся материал, который расположен по окружности корпуса отклонителя фрезы и примыкает к сужающейся поверхности и размещен между сужающейся поверхностью и ловильным механизмом, расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды. Обеспечивают расширение расширяющегося материала или возможность его расширения, предотвращая протекание всей текучей среды через расширяющийся материал после его расширения. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ предотвращения протекания текучей среды через сужающуюся поверхность отклонителя фрезы в обсаженной скважине, в котором:

размещают отклонитель фрезы в обсаженной скважине, причем отклонитель фрезы содержит:

(a) корпус;

(b) сужающуюся поверхность, причем сужающаяся поверхность расположена на одном конце корпуса;

(с) ловильный механизм; и

(d) расширяющийся материал, который:

(i) расположен по окружности корпуса отклонителя фрезы и примыкает к сужающейся поверхности и размещен между сужающейся поверхностью и ловильным механизмом;

(ii) расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды; и

(iii) предотвращает по существу протекание всей текучей среды через расширяющийся материал после расширения расширяющегося материала; и

обеспечивают расширение расширяющегося материала или возможность его расширения.

2. Способ по п. 1, в котором обсаженная скважина является основной скважиной или боковой скважиной.

3. Способ по п. 1, в котором отклонитель фрезы дополнительно содержит механизм, который является раскрепляющим механизмом.

4. Способ по п. 1, в котором отклонитель фрезы дополнительно содержит два или большее количество расширяющихся материалов.

5. Способ по п. 1, в котором расширяющийся материал расширяется в присутствии углеводородной жидкости или расширяется в присутствии водосодержащей жидкости.

6. Способ по п. 5, в котором расширяющийся материал является материалом, расширяющимся в присутствии углеводородной жидкости, при этом расширяющийся материал выбран из группы, содержащей натуральные каучуки, нитрильные каучуки, гидрированный нитрильный каучук, бутадиенакрилатные каучуки, полиакрилатные каучуки, изопреновые каучуки, хлорпреновые каучуки, бутилкаучуки (IIR), бромированные бутилкаучуки (BIIR), хлорбутилкаучуки (CIIR), хлорированный полиэтилен (CM/CPE), неопреновые каучуки (CR), бутадиен-стирол сополимерные каучуки (SBR), сульфированный полиэтилен (CSM), этилен акрилатные каучуки (EAM/AEM), эпихлоргидрин этиленоксид сополимеры (CO, ECO), этиленпропиленовые каучуки (EPM и EDPM), этиленпропилендиен тройные сополимерные каучуки (EPT), сополимеры этилена и винилацетата, бутадиенакрилонитрильные каучуки, гидрированные бутадиенакрилонитрильные каучуки (HNBR), фторсиликоновые каучуки (FVMQ), силиконовые каучуки (VMQ), поли- 2,2,1-бициклогептены (полинорборнен), алкилстирены и их комбинации.

7. Способ по п. 5, в котором расширяющийся материал является водорасширяющимся материалом, причем расширяющийся материал выбран из группы, содержащей графт сополимер крахмала и полиакриловой кислоты и его соли, полимер полиэтиленоксида, полимеры типа карбоксиметилцеллюлозы, полиакриламид, поли(акриловая кислота) и ее соли, поли(соакриламид акриловой кислоты) и его соли, графт поли(этиленоксид) поли(акриловой кислоты) и его соли, поли(2-гидроксиэтилметакрилат), поли(2-гидроксипропилметакрилат) и их сочетания.

8. Способ по п. 1, в котором расширяющаяся текучая среда является углеводородной жидкостью или водосодержащей жидкостью.

9. Способ по п. 1, в котором этап обеспечения расширения включает введение расширяющейся текучей среды в скважину, причем этап обеспечения расширения осуществляют после этапа размещения отклонителя фрезы в скважине.

10. Способ по п. 1, в котором расширяющийся материал расширяется по меньшей мере достаточным образом для образования расширяющимся материалом уплотнения в кольцевом пространстве скважины.

11. Способ по п. 1, в котором толщина расширяющегося материала расширяется по меньшей мере на 5% объема после вступления в контакт с расширяющейся текучей средой.

12. Способ по п. 1, дополнительно включающий этап образования по меньшей мере одной боковой скважины после этапа обеспечения расширения или обеспечения возможности его расширения.

13. Способ по п. 12, дополнительно включающий этап удаления отклонителя фрезы из скважины после этапа образования боковой скважины.

14. Способ по п. 1, дополнительно включающий этап добычи нефти или газа из подземного пласта после этапа обеспечения расширения или обеспечения возможности его расширения.

15. Способ поддержания давления над отклонителем фрезы в обсаженной скважине, в котором:

размещают отклонитель фрезы в обсаженной скважине, причем отклонитель фрезы содержит:

(a) корпус;

(b) сужающуюся поверхность, причем сужающаяся поверхность расположена на одном конце корпуса;

(c) ловильный механизм; и

(d) расширяющийся материал, который:

(i) расположен по окружности корпуса отклонителя фрезы и примыкает к сужающейся поверхности и размещен между сужающейся поверхностью и ловильным механизмом;

(ii) расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды; и

(iii) предотвращает по существу полностью потерю давления в скважине на участке над расширяющимся материалом после расширения расширяющегося материала;

обеспечивают расширение расширяющегося материала или возможность его расширения; и

поддерживают давление в обсаженной скважине на участке над расширяющимся материалом.

16. Способ по п. 15, в котором расширяющийся материал может выдерживать давления в пределах от приблизительно 100 до приблизительно 1500 фунт-сила на квадратный дюйм (psi) (7,03 - 105,46 килограмм-сила на квадратный сантиметр).

17. Способ по п. 15, в котором этап поддерживания давления включает введение текучей среды в обсаженную скважину.

18. Способ предотвращения протекания текучей среды через сужающуюся поверхность отклонителя фрезы в обсаженной скважине, в котором:

размещают отклонитель фрезы в обсаженной скважине, причем отклонитель фрезы содержит:

(a) корпус;

(b) сужающуюся поверхность, причем сужающаяся поверхность расположена на одном конце корпуса;

(c) ловильный механизм; и

(d) расширяющийся материал, который:

(i) расположен по окружности корпуса отклонителя фрезы и примыкает к сужающейся поверхности и размещен между сужающейся поверхностью и ловильным механизмом;

(ii) расширяется в присутствии расширяющейся текучей среды; и

(iii) предотвращает смешивание первой текущей среды, имеющей первую плотность, со второй текущей средой, имеющей вторую плотность, причем первая текущая среда расположена над расширяющимся материалом в обсаженной скважине, а вторая текущая среда расположена под расширяющимся материалом в обсаженной скважине после расширения расширяющегося материала; и

обеспечивают расширение расширяющегося материала или возможность его расширения.