СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ Российский патент 2018 года по МПК E21B47/18 E21B47/01 

Уровень техники

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству для использования при генерации импульсов давления флюида в скважине. Устройство состоит из трубчатого корпуса, который образует внутренний канал для потока флюида, и прибора для выборочного генерирования импульсов давления флюида, расположенного в стенке корпуса. Настоящее изобретение относится также к системе сбора данных и телеметрии в скважине, содержащей такое устройство и по меньшей мере один датчик. Настоящее изобретение относится также к способу измерения по меньшей мере одного параметра скважины в стволе скважины и передаче на поверхность данных, относящихся по меньшей мере к одному параметру.

[0002] В нефтяной и газовой промышленности, при разведке и добыче, ствол скважины бурят с поверхности, при помощи насосно-компрессорной колонны с буровым долотом. Буровой раствор, известный как буровой "шлам", прокачивают вниз через бурильную колонну к головке бура, он выполняет различные функции. В их число входят охлаждение бурового долота и вынос на поверхность частиц разбуренной породы через затрубное пространство, сформированное между бурильной колонной и пробуренными горными породами.

[0003] Хорошо известно, что эффективность бурения нефтяных и газовых скважин может быть существенно улучшена при мониторинге различных параметров, имеющих отношение к процессу. Информация о расположении скважины используется для того, чтобы достичь желаемых географических целей. Кроме того, параметры, относящиеся к горной породе, могут помочь определить местоположение бурового оборудования относительно локальной геологии, и, таким образом, правильное позиционирование при последующем введении обсадной трубы в ствол скважины. Параметры режима бурения, такие как осевая нагрузка на долото (WOB) и момент вращения долота (ТОВ), могут быть использованы также для оптимизации скорости проходки.

[0004] В течение ряда лет измерения в процессе бурения (MWD) производили при помощи различного оборудования, в котором используются различные способы генерации импульсов давления в буровом растворе, протекающем через бурильную колонну. Эти импульсы давления используются для передачи на поверхность данных, относящихся к параметрам, которые измеряются в забое при помощи соответствующих датчиков. Существуют системы для генерации "отрицательных" импульсов и "положительных" импульсов.

[0005] Многие предыдущие способы включали помещение некоторых или всех устройств в зонд и расположение зонда внутри буровой трубы. Это приводит к неизбежному износу устройства, в первую очередь, в результате процессов эрозии, а часто также из-за чрезмерной вибрации, воздействию которой устройство подвергается в процессе бурения. Поэтому затраты, связанные с эксплуатацией оборудования MWD, часто определяются необходимыми расходами флюида и видами буровых растворов, которые используются в процессе бурения. Кроме того, так как труба перегорожена оборудованием MWD, через нее невозможно провести другое оборудование, которое часто требуется для различных целей. Примеры такого оборудования включают каротажные зонды, используемые в технологии, которую обычно называют "каротаж через долото". В качестве других примеров, можно привести активацию отводных клапанов путем сбрасывания активирующих устройств через отверстия оборудования MWD (обычно эти активирующие устройства активации представляют собой шары различных диаметров).

[0006] Было разработано устройство для генерации импульса давления флюида в забое, в котором прибор для создания импульса находится, по меньшей мере, частично, в полости, сформированной в стенке удлиненного, в общем случае - трубчатого корпуса. Устройство такого типа раскрыто Заявителем в Международной Патентной Публикации No. WO-2011/004180. Устройство, раскрытое в WO-2011/004180, обеспечивает значительные преимущества по сравнению с известными ранее устройствами и способами, так как размещение прибора генерации импульсов в полости, сформированной в стенке трубчатого корпуса, уменьшает подверженность прибора воздействию флюида, протекающего через корпус, и тем самым эрозию деталей устройства, в частности, прибора генерации импульсов. Кроме того, расположение устройства в полости облегчает прохождение флюида или других скважинных объектов (например, скважинных инструментов или активирующих устройств, таких как шары или наконечники) вдоль ограниченного корпусом канала для потока флюида.

[0007] Существует потребность в дальнейшем улучшении устройства, описанного в WO-2011/004180. В частности, для устройства, раскрытого в заявке WO 2011/004180, как правило, требуется, чтобы стенка трубчатого корпуса имела большую толщину, чем расположенные выше и ниже части корпуса, в целях обеспечения достаточно большого пространства для приема устройства. В одном случае, этого можно достичь путем формирования "высадки" или плеча, которое обычно либо выходит наружу из внешней поверхности корпуса, либо заходит внутрь в отверстие трубы (или, возможно, то и другое). В другом случае, этого можно достичь монтажом устройства в трубу с постоянным наружным диаметром (или трубу с "гладким НД") и со стенкой достаточной толщины, такой как утяжеленная бурильная труба.

[0008] Предпочтительно формировать высадку на внешней поверхности корпуса, чтобы избежать ограничения внутреннего отверстия трубы. Тем не менее, для этого требуется, чтобы скважинная труба (или ствол скважины), в которой размещено устройство, была достаточно большого диаметра на всем пути вниз до точки, предназначенной для размещения устройства. Этот диаметр может быть больше, чем диктовалось бы, в ином случае, общей конструкцией скважины, или особенностями других компонентов, размещенных в скважине. Кроме того, в определенных условиях, например, при сужении проходного сечения в части скважины, расположенной выше желательной точки размещения устройства, может оказаться невозможным обеспечить необходимый зазор.

[0009] В результате, применяется внутренняя высадка, заходящая во внутренний канал трубы. После завершения процедуры в забое, включающей измерение параметра или параметров в забое и передачи данных на поверхность при помощи прибора генерации импульсов, возникает необходимость полностью освободить сечение трубного компонента. Полностью свободный канал может потребоваться для пропуска инструмента или оборудования к расположенному в забое устройству, а также для улучшения потока флюида.

[0010] Одно из предложений заключается в дроблении компонентов устройства, выступающих во внутренний канал, а именно: высадки; по меньшей мере части прибора генерации импульсов и связанного оборудования контроля/питания. Это нежелательно по разным причинам, в том числе: операция дробления может быть продолжительной, поскольку прибор генерации импульсов содержит компоненты, изготовленные из относительно твердых материалов; образовавшиеся в процессе дробления осколки могут создать проблемы в скважине; и дробление элементов питания устройства (обычно на основе лития) может быть неприемлемым, либо в аспекте экологии, либо из соображений безопасности. Действительно, из соображений безопасности желательно, чтобы элементы питания были установлены за пределами участка дробления.

Краткое описание чертежей

[0011] Следующие чертежи включены для иллюстрации определенных аспектов настоящего описания изобретения, и их не следует рассматривать в качестве исчерпывающих вариантов реализации изобретения. Раскрываемый объект изобретения допускает значительные модификации, изменения, сочетания и эквиваленты по форме и функции, без выхода за пределы объема данного описания изобретения.

[0012] Фиг. 1 схематически иллюстрирует вид в продольном разрезе скважинного оборудования, включающего устройство для генерирования импульсов давления флюида в забое в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, устройство показано в условиях его использования в процессе завершения скважины для добычи скважинных флюидов;

[0013] фиг. 2 представляет собой увеличенный вид в перспективе устройства, показанного на фиг. 1;

[0014] фиг. 3 представляет собой вид в продольном разрезе, выполненном по линии В-В, устройства, показанного на фиг. 2;

[0015] фиг. 4 представляет собой увеличенный весьма схематический вид деталей устройства, показанного на фиг. 2, в разрезе по линии А-А;

[0016] фиг. 5 представляет собой подробный вид в продольном разрезе устройства, показанного на фиг. 2, иллюстрирующий прибор генерации импульсов устройства более подробно;

[0017] фиг. 6 представляет собой дополнительно увеличенный вид части прибора, показанного на фиг. 5;

[0018] фиг. 7 представляет собой дополнительно увеличенный вид части прибора, показанного на фиг. 5;

[0019] фиг. 8 представляет собой дополнительно увеличенный вид в перспективе части прибора, показанного на фиг. 5, где некоторые внутренние компоненты показаны эскизно;

[0020] фиг. 9 представляет собой увеличенный вид расширенной части ствола скважины, показанной на фиг. 1, и иллюстрирует устройство, размещенное в расширенном сегменте;

[0021] фиг. 10 представляет собой вид в разрезе через часть устройства для генерации импульсов давления флюида в забое в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения, где прибор устройства показан во втянутом положении;

[0022] фиг. 11 представляет собой дополнительно увеличенный вид части устройства, показанного на фиг. 10; и

[0023] фиг. 12 представляет собой вид устройства, показанного на фиг. 10, где прибор находится в радиально выдвинутом положении.

Подробное раскрытие изобретения

[0024] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для генерирования импульсов давления флюида в забое, устройство содержит:

[0025] трубчатый корпус, который образует внутренний канал для потока флюида, корпус имеет стенку корпуса; и

[0026] прибор для избирательной генерации импульса давления флюида, прибор смонтирован в полости, образованной в стенке трубчатого корпуса, с возможностью перемещения между:

[0027] втянутым положением и

[0028] радиально выдвинутым положением.

[0029] Установка прибора генерирования импульсов с возможностью перемещения между такими втянутым и выдвинутым положениями обеспечивает то преимущество, что максимальный размер в ширину (т.е. диаметр), достигаемый устройством, может быть выполнен с возможностью уменьшения, когда прибор находится во втянутом положении, что упрощает проведение устройства вдоль ствола скважины до желательной точки расположения. После размещения в заданной точке, прибор можно переместить в радиально выдвинутое положение. Следовательно, имеется преимущество, связанное с тем, что изобретение обеспечивает возможность открыть доступ через трубчатый корпус (и тем самым через устройство), когда прибор находится в выдвинутом положении.

[0030] Втянутое положение может быть рабочим положением прибора, в котором прибор можно использовать для генерации импульсов давления флюида, относящихся к по меньшей мере одному параметру, измеренному в забое скважины. Прибор можно переместить в выдвинутое положение после операции генерирования таких импульсов давления флюида. Тем не менее, следует понимать, что прибор может быть способен таким же образом (или альтернативно) генерировать импульсы давления флюида, когда он находится в выдвинутом положении. В выдвинутом положении, наружная поверхность прибора может находиться за пределами наружной поверхности корпуса.

[0031] В радиально выдвинутом положении, по меньшей мере часть прибора может выдвигаться за наружную поверхность корпуса. Трубчатый корпус может иметь внутреннюю поверхность и наружную поверхность, и полость может представлять собой проем в стенке корпуса, проходящий между внутренней поверхностью и наружной поверхностью. Проем может иметь окно во внутренней поверхности трубчатого корпуса и окно во внешней поверхности трубчатого корпуса, которое сообщается с окном во внутренней поверхности. Окна могут быть одинакового или разных размеров, профиля и/или формы. Проем может сообщаться с внутренним каналом и может быть открытым в канал.

[0032] Во втянутом положении, прибор генерации импульсов может не выходить за пределы внешней поверхности трубчатого корпуса. Следовательно, прибор может быть втянут в полость и может не выступать из полости за пределы внешней поверхности. Следовательно, имеется преимущество, связанное с тем, что изобретение обеспечивает возможность перемещать устройство по стволу скважины для его размещения без расширения ствола, что в ином случае было бы необходимо. Во втянутом положении прибор может быть выдвинут на первое расстояние за пределы внешней поверхности трубчатого корпуса; а в выдвинутом положении, прибор может быть выдвинут на второе расстояние за пределы внешней поверхности трубчатого корпуса, которое больше указанного первого расстояния.

[0033] Во втянутом положении, прибор генерации импульсов может выходить за пределы внутренней поверхности трубчатого корпуса и во внутренний канал для прохождения потока флюида. В выдвинутом положении, прибор может не выходить за пределы внутренней поверхности трубчатого корпуса и поэтому может не выходить во внутренний канал для прохождения потока флюида. Следовательно, имеется преимущество, связанное с тем, что изобретение обеспечивает возможность полностью открывать доступ через трубчатый корпус (и тем самым через устройство), когда прибор находится в выдвинутом положении. Во втянутом положении прибор может быть выдвинут на первое расстояние за пределы внутренней поверхности трубчатого корпуса и во внутренний канал для прохождения потока флюида; а в выдвинутом положении, узел может быть выдвинут на второе расстояние за пределы внутренней поверхности трубчатого корпуса и во внутренний канал для прохождения потока флюида, которое меньше указанного первого расстояния.

[0034] Прибор генерации импульсов может быть установлен в полости трубчатого корпуса с возможностью последующего снятия.

[0035] Устройство может содержать монтажный элемент (например, мостик), в который устанавливают прибор, монтажный элемент установлен с возможностью перемещения между втянутым и выдвинутым положениями. Установка прибора в монтажном элементе может, таким образом, облегчить перемещение прибора между его втянутым и выдвинутым положениями. Прибор может содержать или может принимать форму картриджа, который может быть: а) подвижно установленным в полости с возможностью последующего снятия; или б) установленным в монтажном элементе с возможностью последующего снятия. Монтажный элемент может быть скользящим (и возможен, в частности, скользящий мостик), установленным с возможностью скольжения в полости под воздействием давления флюида. В выдвинутом положении, часть монтажного элемента может выдвигаться за наружную поверхность корпуса. В частности, внешняя поверхность монтажного элемента может быть расположена за пределами наружной поверхности корпуса.

[0036] Прибор может быть исходно зафиксирован во втянутом положении. Прибор может быть первоначально зафиксирован, по меньшей мере, одним запорным элементом, который может представлять собой зажим или ригель. Указанный запорный элемент можно задействовать для высвобождения прибора, чтобы переместить его в выдвинутое положение. Указанный запорный элемент может перемещаться между включенным положением, в котором он удерживает прибор, и выключенным положением, в котором прибор высвобождается для перемещения в выдвинутое положение. Указанный запорный элемент может быть срезным или разрушаемым, чтобы высвобождать прибор для перемещения в выдвинутое положение. Если устройство содержит монтажный элемент для прибора, указанный запорный элемент может способствовать монтажному элементу в фиксации прибора.

[0037] Устройство может быть выполнено таким образом, чтобы блок можно было фиксировать в выдвинутом положении. Устройство может быть приспособлено для автоматической фиксации прибора в выдвинутом положении после его перемещения в это положение. Прибор можно фиксировать по меньшей мере одним запорным элементом, который может представлять собой зажим или ригель. Указанный запорный элемент можно задействовать для фиксации прибора в выдвинутом положении. Указанный запорный элемент может перемещаться между: выключенным положением, в котором прибор может перемещаться в выдвинутое положение; и включенным положением, в котором он удерживает прибор в выдвинутом положении. Указанный запорный элемент может быть срезным или разрушаемым, чтобы высвобождать прибор для перемещения из выдвинутого положения назад во втянутое положение. Если устройство содержит монтажный элемент для прибора, указанный запорный элемент может способствовать монтажному элементу в фиксации прибора.

[0038] Указанные запорные элементы могут быть предусмотрены в трубчатом корпусе, в приборе (так же как в монтажном элементе), или необязательно запорные элементы могут быть установлены и в корпусе, и в приборе. Способы активации описанных выше запорных элементов могут быть механическими, электрическими, электромеханическими, гидравлическими и их комбинациями.

[0039] Прибор может быть смонтирован в полости таким образом, чтобы перемещение прибора внутри или относительно трубчатого корпуса, в частности, в полости, было ограничено. Полость может представлять собой нишу или карман, образованный в стенке корпуса. Устройство может быть выполнено таким образом, чтобы прибор можно было перемещать из втянутого положения в радиально выдвинутое положение путем сообщения расширяющей силы трубчатому корпусу, в частности части трубчатого корпуса, образующей полость. Перемещения в выдвинутое положение можно, таким образом, добиться путем расширения трубчатого корпуса (или его части).

[0040] Прибор может образовывать часть наружной поверхности корпуса, либо он может быть расположен в сегменте корпуса, который формирует часть наружной поверхности, и эта часть поверхности может перемещаться радиально наружу, когда прибор перемещается в выдвинутое положение. Трубчатый корпус может быть выполнен с возможностью расширения, чтобы с его помощью давать возможность прибору перемещаться в выдвинутое положение. Трубчатый корпус может содержать по меньшей мере одну зону деформации, которая выполнена с возможностью деформироваться так, чтобы прибор мог перемещаться в выдвинутое положение. Зона деформации может быть создана между частью трубчатого корпуса, которая формирует полость, и следующей частью трубчатого корпуса, которая может представлять собой главную или основную часть корпуса. Могут существовать зона или зоны деформации, примыкающие к полости по всему ее периметру.

[0041] Зона деформации может представлять собой сегмент трубчатого корпуса, имеющий такую форму, которая позволяет деформироваться, чтобы давать возможность прибору радиально перемещаться наружу, к его выдвинутому положению. Трубчатый корпус может иметь такую форму, чтобы образовывать по меньшей мере один гофр жесткости, изгиб (или тому подобное) в зоне деформации, указанный гофр расположен таким образом, что он может быть по меньшей мере частично открыт наружу или расширен при физической нагрузке расширяющей силой, так что прибор может перемещаться в выдвинутое положение. Полость может быть вытянутой в направлении вдоль продольной оси корпуса, и там может быть по меньшей мере один из указанных гофров, окаймляющий боковые стороны углубления и проходящий в направлении вдоль продольной оси.

[0042] По меньшей мере одна зона деформации может включать материал, имеющий по меньшей мере одну характеристику, которая отличается от соответствующей характеристики остальной или большей части корпуса, и, в частности, части корпуса, образующей полость. Характеристика материала может представлять собой устойчивость к деформации, и по меньшей мере одна зона деформации может включать материал с более низкой устойчивостью к деформации, чем остальная/большая часть корпуса. Это может способствовать деформации трубчатого корпуса в зоне деформации под воздействием расширяющей силы. По меньшей мере одна зона деформации может содержать участки, которые изготовлены из различных материалов.

[0043] Устройство может содержать по меньшей мере один датчик для измерения параметров в забое, данные, относящиеся к параметрам, измеренным с помощью датчика, передаются на поверхность при помощи импульсов давления флюида, генерируемых прибором генерации импульсов. Указанный датчик может быть выполнен как часть прибора, или он может быть изготовлен отдельно и соединен с прибором. Если устройство содержит монтажный элемент для прибора генерации импульсов, датчик может быть предусмотрен на или в монтажном элементе.

[0044] Прибор может перемещаться при приложении давления флюидов, например, путем создания перепада давления между флюидом во внутреннем канале для прохождения потока флюидов и флюидом снаружи трубчатого корпуса. Проем может представлять собой цилиндр, который принимает прибор, и прибор может иметь форму поршня, который выполнен с возможностью перемещения в цилиндре при наложении давления флюида. Между поршнем и стенкой или стенками проема могут быть предусмотрены подходящие уплотнения. Если устройство содержит монтажный элемент, то монтажный элемент может задавать контур поршня. Трубчатый корпус может быть деформируемым по меньшей мере в одной зоне деформации налагаемым давлением флюида. Прибор может перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение налагаемым давлением флюида. Прибор может перемещаться из выдвинутого положения во втянутое положение налагаемым давлением флюида.

[0045] Прибор может перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение путем приложения механической силы, например, при проведении расширяющего инструмента или элемента через внутренний канал для потока флюида, инструмента, передающего силу на: а) прибор, размещенный в проеме, чтобы перемещать его в выдвинутое положение; или b) часть трубчатого корпуса, образующую полость, чтобы деформировать корпус в по меньшей мере одной зоне деформации. Прибор может перемещаться из выдвинутого положения во втянутое положение путем приложения механической силы, например, при помощи контакта прибора с элементом в стволе скважины. Элемент может быть предназначенным специально для этой цели (например, высадка или профиль), выполненным в стволе скважины для приложения силы к прибору.

[0046] Устройство может включать множество приборов для генерирования импульсов давления флюида. Каждый прибор может быть размещен в соответствующей полости. Множество приборов может быть размещено в одной полости. Если устройство содержит монтажный элемент, монтажный элемент может принимать множество приборов, генерирующих импульсы.

[0047] Трубчатый корпус может образовывать внешнюю высадку, которая формирует по меньшей мере часть наружной поверхности корпуса. Трубчатый корпус может образовывать внутреннюю высадку, которая формирует по меньшей мере часть внутренней поверхности корпуса.

[0048] Устройство может дополнительно содержать управляющий блок, настроенный для управления прибором генерации импульсов. Управляющий блок может содержать источник или источники электроэнергии (такой, как аккумулятор), систему сбора данных, датчик(и) и соединительный элемент, который выполняет функцию электрического соединения источника(ов) питания с прибором генерации импульсов и средства коммуникации с прибором генерации импульсов. Управляющий блок может быть смонтирован в полости. Если устройство содержит монтажный элемент, управляющий блок может быть установлен на или в монтажном элементе.

[0049] Прибор может быть предназначен для управления потоком флюида вдоль пути движения флюидов, который сообщается с внутренним каналом для потока флюида, для генерации импульса давления флюида. Прибор может содержать клапан, в котором есть клапан и седло клапана, где клапан можно активировать для управления потоком флюида вдоль пути движения флюидов. Этого можно достичь путем движения клапана внутрь или наружу уплотняющего контура седла клапана. Прибор может содержать привод, выполненный с возможностью двигать клапан, чтобы тем самым управлять потоком флюида вдоль пути движения флюидов. Привод может приводиться в действие электричеством (и может представлять собой, например, соленоид или электромотор) и подключаться к источнику электропитания в управляющем блоке. Прибор может генерировать положительные или отрицательные импульсы давления флюида. Положительные импульсы могут генерироваться, когда прибор закрывает соответствующий путь движения флюидов, а отрицательные импульсы - когда приборы открывают путь движения флюидов. Прибор может быть изготовлен в форме картриджа или вставки. Картридж может содержать клапан. Прибор может ограничивать собой по меньшей мере часть пути движения флюидов. Прибор может ограничивать собой выпускное отверстие. Впускное отверстие каждого пути движения флюидов может открываться во внутренний канал для потока флюида. Выпускное отверстие может открываться в пространство за наружной поверхностью корпуса. Выпускное отверстие может открываться во внутренний канал для потока флюида в месте, которое расположено по оси вдоль корпуса от впускного отверстия.

[0050] Устройство может содержать кронштейн, смонтированный в полости, и один или более из: прибор генерации импульсов давления флюида; источник электроэнергии (например, аккумулятор); на кронштейне могут быть смонтированы электронные схемы и датчики или комплекты датчиков.

[0051] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предлагается система для телеметрии и сбора данных в забое, система включает:

[0052] устройство для генерирования импульсов давления флюида в забое в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения; и

[0053] по меньшей мере один датчик для измерения параметров в забое, данные, относящиеся к параметрам, измеренным с помощью датчика, передаются на поверхность при помощи импульсов давления флюида, генерируемых прибором генерации импульсов.

[0054] Дополнительные свойства устройства и датчика, составляющих часть системы по второму аспекту изобретения, определены выше в связи с первым аспектом изобретения.

[0055] Следует понимать, что можно поставить датчик или датчики, при помощи которых можно измерять широкий спектр различных параметров в стволе скважины, включая, но не ограничиваясь ими, следующие: давление (например, во внутреннем канале и/или снаружи трубчатого корпуса); температуру; геологические характеристики (например, удельное сопротивление горной породы, радиоактивный фон); плотность; силу (например, силу, направленную вдоль оси, такую, как вес, приложенный к компоненту в стволе скважины, который может представлять собой осевую нагрузку на долото (WOB), или вращательно направленную силу или крутящий момент, приложенный к компоненту в стволе скважины, который может представлять собой момент вращения долота (ТОВ) или труб в стволе скважины); механическое напряжение; напряженность; ускорение; и географические параметры ствола скважины (например, угловая ориентация или 'азимут', угол наклона, глубина конкретного компонента или объекта).

[0056] В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, предложен способ измерения по меньшей мере одного параметра в забое в стволе скважины и передачи на поверхность данных, относящихся по меньшей мере к одному параметру, способ включает следующие стадии:

[0057] монтаж прибора для генерации импульса давления флюида в полости в стенке трубчатого корпуса, который формирует внутренний канал для потока флюида;

[0058] подачу корпуса через ствол скважины с прибором во втянутом положении и помещение прибора в требуемом положении в стволе скважины;

[0059] последующее размещение прибора в требуемом положении, управление прибором для генерации импульсов давления флюида, чтобы передать на поверхность данные, относящиеся по меньшей мере к одному параметру в забое; и

[0060] перемещение прибора генерации импульса из втянутого положения в радиально выдвинутое положение.

[0061] Стадию перемещения прибора генерации импульса в выдвинутое положение можно осуществлять после передачи на поверхность указанных данных. Стадию перемещения прибора генерации импульса в выдвинутое положение можно осуществлять до передачи на поверхность указанных данных.

[0062] Способ может включать дополнительную стадию последующего перемещения прибора из выдвинутого положения обратно во втянутое положение.

[0063] Полость может иметь форму проема, проходящего между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью корпуса, а способ может включать подвижную установку прибора в проеме, и размещение прибора во втянутом положении в проеме (что означает втянутое положение, определено выше). В радиально выдвинутом положении, по меньшей мере часть прибора может выдвигаться за наружную поверхность корпуса.

[0064] Прибор можно переместить в выдвинутое положение путем расширения трубчатого корпуса или его части, в частности, части, ограничивающей полость. Прибор можно переместить в выдвинутое положение путем деформации трубчатого корпуса в зоне или зонах деформации.

[0065] Стадия перемещения прибора в выдвинутое положение может включать приложение давления флюида к прибору для его смещения в выдвинутое положение. Этот этап может включать создание перепада давления между флюидом во внутреннем канале для прохождения потока флюидов и флюидом снаружи трубчатого корпуса. Способ может включать дополнительную стадию последующего перемещения прибора из выдвинутого положения обратно во втянутое положение путем приложения к нему давления флюида.

[0066] Стадия перемещения прибора в выдвинутое положение может включать приложение к нему механической силы для его смещения в выдвинутое положение. Эта стадия может включать проведение расширяющего инструмента или компонента через внутренний канал для потока флюида (что можно осуществить, например, под воздействием давления флюида), инструмент прилагает силу к прибору, чтобы сместить его в выдвинутое положение. Прибор может образовывать часть наружной поверхности корпуса, либо он может быть расположен в сегменте корпуса, который формирует часть наружной поверхности, и эта часть поверхности может перемещаться радиально наружу, когда прибор перемещается в выдвинутое положение. Способ может включать дополнительную стадию последующего перемещения прибора из выдвинутого положения обратно во втянутое положение путем приложения к нему механической силы. Эта стадия может включать приведение прибора в контакт с компонентом ствола скважины.

[0067] Способ может включать исходную фиксацию прибора во втянутом положении. Прибор может быть первоначально зафиксирован по меньшей мере одним запорным элементом. Указанный запорный элемент можно задействовать для высвобождения прибора, чтобы переместить его в выдвинутое положение. Указанный запорный элемент можно срезать или разрушить для высвобождения прибора, чтобы переместить его в выдвинутое положение, например, путем приложения механической силы.

[0068] Способ может включать фиксацию прибора в выдвинутом положении. Прибор можно фиксировать по меньшей мере одним запорным элементом. Указанный запорный элемент можно избирательно активировать для фиксации прибора в выдвинутом положении. Указанный запорный элемент можно срезать или разрушить, чтобы высвободить прибор для перемещения из выдвинутого положения назад во втянутое положение.

[0069] Дополнительные особенности способа по третьему аспекту изобретения можно выяснить из или соотнести с приведенным выше текстом, относящимся к устройству и/или системе по первому/второму аспектам изобретения.

[0070] Обратимся сначала к фиг. 1, на которой показано скважинное оборудование, обозначенное для ссылок общим номером 10. Оборудование включает устройства для генерации импульса давления флюида в забое в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения, которые обозначены для ссылок общим номером 12. Как будет подробнее описано ниже, устройство 12 имеет особую практическую ценность в связи со способностью передачи на поверхность данных, относящихся к параметрам, которые измеряются в забое при помощи соответствующих датчиков.

[0071] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения, оборудование 10 имеет вид насосно-компрессорной колонны и показано в действии, в процессе завершения ствола скважины 14. На представленной схеме основная часть 16 ствола скважины 14 была пробурена с поверхности и укреплена трубами для укрепления ствола, которые известны как обсадная колонна 18, состоящая из отрезков или секций труб, соединенных торец к торцу. Обсадная колонна 18 была зацементирована при монтаже к 20 по известной технологии. Затем ствол скважины 14 был продолжен, как показано номером 22, бурением через секцию труб 24 на дне ствола (так называемый 'башмак' обсадной колонны) и через цементную пробку 26, которая окружает башмак обсадной колонны.

[0072] Затем в продолженную часть ствола 22 была установлена обсадная колонна меньшего диаметра, известная как хвостовик 28, подвешенная к обсадной колонне 18 при помощи подвесного устройства хвостовика 30. Хвостовик 28 показан перед цементированием при монтаже, цемент, использованный для уплотнения хвостовика (не показан), передается через кольцевое отверстие 32, сформированное между стенкой 34 пробуренного ствола скважины и наружной поверхностью 36 хвостовика. Цемент проходит вдоль кольцевого отверстия 32 в колонну 24, на уровень, который находится ниже (т.е. глубже в скважине), чем подвесное устройство хвостовика 30. Затем подвесное устройство хвостовика устанавливают обычными способами. Затем можно задействовать уплотнение, известное как пакер 38, для уплотнения верхнего конца 40 хвостовика 28 (т.е. того, который находится выше по стволу скважины в направлении к поверхности). Хвостовик 28 спускают в продолженную часть 22 скважины при помощи колонны труб 10, которая, в иллюстрируемом варианте реализации изобретения, представляет собой колонну для спуска хвостовика 10. Колонна для спуска хвостовика 10 обеспечивает возможность подачи цемента в хвостовик 28 для уплотнения кольцевого отверстия 32 и включения подвесного устройства хвостовика 30 и пакера 38.

[0073] Устройство 12 по настоящему изобретению вводят в колонну 10 и, таким образом, опускают в ствол скважины 14 с хвостовиком 28. Как будет описано ниже, устройство 12 предназначено для отправки на поверхность данных, относящихся к одному или более параметров забоя в реальном времени, чтобы способствовать завершению скважины (путем установки хвостовика 28), и подготовке скважины к добыче. В иллюстрируемом варианте реализации изобретения, данные, которые выводятся на поверхность, относятся к ориентации окна 41 в хвостовике 28, через которое будут бурить боковой ствол скважины (не показан), продолжающийся от основного ствола скважины 14. Специалистам в данной области должно быть ясно, что данные, относящиеся к ориентации ствола 14, и, разумеется, другие параметры, остро необходимы для гарантированно корректного бурения и завершения показанной скважины, для доступа к подземной формации, содержащей скважинные флюиды (нефть и/или газ).

[0074] С этой целью, как показано на увеличенном виде в перспективе, представленном на фиг. 2, и виде на продольное сечение, представленное на фиг. 3, устройство 12 включает датчик системы сбора данных 42, который установлен в управляющем блоке 44 устройства. Устройство может включать датчики ориентации, связанных с системой сбора данных 42, для получения информации о пространственной ориентации, и может включать подходящие тензодатчики (не показаны) известных типов, для измерения сжимающей нагрузки на обсадную трубу 28, имеющую окно 41. Как будет описано ниже, датчики установлены в системе сбора данных 42, но могут быть установлены отдельно и смонтированы в вытянутом, обычно трубчатом корпусе 46 устройства 12. Управляющий блок 44 включает подходящие электронные схемы для хранения данных, которые передают данные передающему прибору 50, и обеспечивают питание для работы устройства 12. Таким путем, данные, измеренные датчиками системы 42, можно передавать на поверхность при помощи устройства 12. Как будет описано ниже, можно установить отдельные датчики и соединить их с устройством 12 для передачи на поверхность данных, относящихся к различным параметрам забоя. Датчики могут быть установлены на отдельных компонентах колонны 10 и соединены с устройством 12. По данному изобретению, устройство 12, включающее датчики, образует систему телеметрии и сбора данных в забое.

[0075] Составные части устройства 12 также показаны в очень схематическом виде на фиг. 4. Устройство 12 также показано более подробно в продольном разрезе на фиг. 5, а увеличенные виды - на фиг. 6 и 7. Устройство 12 включает трубчатый корпус 46, который формирует внутренний канал для потока флюида или канал 48. Прибор генерации импульса 50 установлен в корпусе 46 и служит для управления потоком флюида вдоль пути потока 52, который сообщается с внутренним проходом для потока флюида 48, для генерирования импульса давления флюида.

[0076] В варианте реализации изобретения, показанном на фиг. 2 и 3, трубчатый корпус 46 имеет стенку корпуса 60, внутреннюю поверхность 61 и наружную поверхность 63. Полость 65 расположена в стенке 60 корпуса 46 и имеет форму проема, который проходит между внутренней поверхностью 61 и наружной поверхностью 63, и открывается во внутренний канал 48. Полость 65 имеет внутреннее и наружное окна, которые сообщаются друг с другом и имеют одинаковые размеры. Прибор генерации импульсов 50 установлен в полости 65 с возможностью перемещения между втянутым положением и радиально выдвинутым положением. Прибор 50 показан на фиг. 3 во втянутом положении сплошными линиями, а в выдвинутом положении - пунктирными. На фиг. 5 прибор 50 тоже показан в выдвинутом положении. В выдвинутом положении, часть прибора 50 выходит за пределы наружной поверхности 63 корпуса. В частности, наружная поверхность 51 прибора 50 находится за пределами поверхности корпуса 63.

[0077] Установка прибора генерирования импульсов 50 с возможностью перемещения между такими втянутым и выдвинутым положениями обеспечивает то преимущество, что максимальный размер в ширину (т.е. диаметр), достигаемый устройством 12, может быть выполнен с возможностью уменьшения, когда прибор 50 находится во втянутом положении, что упрощает проведение устройства 12 вдоль ствола скважины 14 до желательной точки расположения. Это может, в частности, упростить проведение устройства 12 через или мимо ограничений в обсадной трубе 18 (таких, как высадки или профили в обсадной трубе 18). Это может обеспечить преимущество, которое состоит в отсутствии необходимости делать ствол скважины 14 шире, чем требуется в ином случае, для проведения устройства 12. Следует отметить, что расширение ствола скважины буровым расширителем для проведения труб большего диаметра не является чем-то необычным. Может также присутствовать ограничение или ограниченный диаметр отверстия, через которое нужно провести инструмент, чтобы его можно было поместить в отверстие, которое было увеличено/разбурено, или оставлено с обычным размером, который соответствует необходимому для спуска в него первичной обсадной трубы.

[0078] В иллюстрируемом варианте реализации изобретения, точка размещения для прибора 50 определяется нужным положением хвостовика 28. Как показано на фиг. 1, устройство 12, содержащее прибор 50, расположено ниже окна 41 в хвостовике. После размещения в заданной точке, прибор 50 можно переместить в радиально выдвинутое положение. Следовательно, имеется преимущество, связанное с тем, что изобретение обеспечивает возможность открыть доступ через трубчатый корпус 46 (и тем самым через устройство 12), когда прибор 50 находится в выдвинутом положении. Это можно понять из схемы, представленной на фиг. 1, на которой показан прибор 50 во втянутом положении, когда он перегораживает внутренний проход 48 трубчатого корпуса 46. Необязательно, устройство 12 может быть расположено в части ствола скважины, которая была расширена, чтобы обеспечить достаточный зазор для перемещения прибора 50 в выдвинутое положение. Это показано на фиг. 9, где продолженная часть 22 ствола скважины была расширена, эта часть обозначена на схеме номером 23.

[0079] Обычно втянутое положение является рабочим положением прибора 50, в котором он используется для генерации импульсов давления флюида, относящихся по меньшей мере к одному параметру, измеренному в забое скважины. Прибор 50 перемещают в выдвинутое положение после операции генерирования импульсов давления флюида для отправки данных на поверхность. Тем не менее, следует понимать, что прибор 50 может быть способен таким же образом генерировать импульсы давления флюида, когда он находится в выдвинутом положении. Более того, рабочим положением прибора 50 может быть, скорее, выдвинутое положение, чем втянутое.

[0080] Во втянутом положении, прибор генерации импульсов 50 может не выходить за пределы внешней поверхности 63 трубчатого корпуса 46. Следовательно, прибор 50 втянут в полость 65 и не выступает из нее за пределы внешней поверхности. Это упрощает прохождение устройства 12 вдоль ствола скважины 14, мимо любых препятствий в стволе скважины. Во втянутом положении, прибор генерации импульсов 50 выходит за пределы внутренней поверхности 61 трубчатого корпуса 46 во внутренний канал 48 для прохождения потока флюида. В выдвинутом положении, прибор 50 не выходит за пределы внутренней поверхности 61 и поэтому не выходит во внутренний канал 48 для прохождения потока флюида. Это может обеспечить возможность полностью открывать доступный диаметр отверстия через трубчатый корпус 46, когда прибор 50 находится в выдвинутом положении. Это может быть особенно полезным, как для обеспечения возможности последующего размещения инструментов/оборудования в стволе скважины ниже устройства 12, так и с точки зрения максимизации потока флюида через устройство.

[0081] Устройство 12 также содержит монтажный элемент, который имеет форму монтажного блока 67, принимающего прибор 50. Монтажный блок 67 приспособлен для перемещения между втянутым и выдвинутым положениями, на нем зафиксирован прибор 50, поэтому он служит для перемещения прибора между указанными положениями. Прибор генерирования импульсов 50 установлен в блоке 67 таким образом, что при перемещении монтажного блока в выдвинутое положение, по меньшей мере часть прибора 50 выступает за пределы наружной поверхности 63 корпуса 46.

[0082] По сути, монтажный блок 67 выполнен как скользящий монтажный блок или поршень, который установлен в полости 65, и который уплотнен относительно стенки 60 соответствующими уплотнениями 71. Таким образом, полость 65 в сущности является цилиндром, в котором монтажный блок 67 установлен с возможностью движения между втянутым и выдвинутым положениями под воздействием приложенного давления флюида, что будет описано ниже. На монтажный блок 67 может быть установлен фланец или стопор 83 для ограничения его отвода. В соответствии с идеями, описанными в заявке WO-2011/004180, раскрытие которой включено в настоящий документ посредством ссылки, прибор генерирования импульса 50 имеет форму картриджа, установленного съемным образом в монтажном блоке 67. Принцип действия прибора 50 более подробно будет обсуждаться ниже.

[0083] Прибор 50 исходно удерживается во втянутом положении по крайней мере одним запорным элементом. В иллюстрируемом варианте реализации изобретения есть два таких запорных элемента, один из которых показан (фиг. 3) и обозначен для ссылок цифрой 73. Запорный элемент 73 представляет собой зажим или ригель и приводится в действие для высвобождения прибора 50 для перемещения его в выдвинутое положение. Запорные элементы 73 могут переключаться между включенным положением, в котором они удерживают прибор 50, и выключенным положением, в котором прибор 50 высвобождается для перемещения в выдвинутое положение. Зажимы 73 приспособлены для блокировки монтажного блока 67, посредством которой фиксируется прибор 50.

[0084] Кроме того, устройство 12 выполнено таким образом, что прибор 50 может удерживаться в выдвинутом положении, опять же, посредством по крайней мере одного запорного элемента. В иллюстрируемом варианте реализации изобретения есть два таких запорных элемента, один из которых показан и обозначен позицией 75. Запорный элемент 75 имеет форму зажима или ригеля и задействован для удерживания прибора 50. Зажимы 75 могут переключаться между выключенным положением, в котором позволено перемещение прибора 50 в выдвинутое положение, и включенным положением, в котором они удерживают прибор 50 в выдвинутом положении. Запорные элементы 75 могут быть срезными или разрушаемыми, чтобы высвобождать прибор 50 для перемещения из выдвинутого положения назад во втянутое положение. Более того, зажимы 75 приспособлены для блокировки монтажного блока 67, посредством которой фиксируется прибор 50.

[0085] Способы активации описанных зажимов 73 и 75 могут быть механическими, электрическими, электромеханическими, гидравлическими и их комбинациями.

[0086] Как описано выше, прибор 50 может перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение налагаемым давлением флюида. Это достигается созданием перепада давления между флюидом во внутреннем канале для прохождения потока флюидов 48 и флюидом снаружи трубчатого корпуса 46, в межтрубном пространстве 32. Например, давление флюида во внутреннем канале 48 может быть увеличено при помощи насоса на поверхности, так, что сила давления флюида, действующая на внутреннюю поверхность поршня, образованную монтажным блоком 67, больше, чем действующая на внешнюю поверхности поршня (которая обусловлена давлением потока флюида в межтрубном пространстве 32). С другой стороны, прибор 50 может перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение путем приложения механической силы, например, при проведении расширяющего инструмента или элемента (не показан) через внутренний канал для потока флюида 48, инструмента, передающего силу на прибор, чтобы сместить его в выдвинутое положение. Аналогично, прибор 50 может перемещаться из выдвинутого положения во втянутое положение налагаемым давлением флюида, в этом случае, результат достигается путем повышения давления в межтрубном пространстве 32, или допущением падения давления флюида в канале 48.

[0087] Трубчатый корпус 46 формирует наружную высадку 77, которая образует по меньшей мере часть наружной поверхности 63 корпуса 46. Трубчатый корпус 46 может, тем не менее, образовывать внутреннюю высадку, которая формирует по меньшей мере часть внутренней поверхности 61 корпуса 46, и, таким образом, может выступать на некоторое расстояние во внутренний канал 48.

[0088] Необязательно, устройство 12 может содержать множество приборов для генерирования импульсов давления флюида, и фиг. 4 иллюстрирует вариант, в котором устройство 12 содержит прибор 50, плюс второй аналогичный прибор 54. Оба прибора 50 и 54 установлены в монтажном блоке 67, и, таким образом, могут перемещаться между втянутым и выдвинутым положениями синхронно. Приборами 50 и 54 можно управлять различными способами, и можно, например, использовать их для выпуска раздельных или совместных сигналов импульсами давления. В других вариантах, устройство 12 может содержать прибор для генерации импульсов 50, а вспомогательное оборудование управления/питания и датчики могут быть настроены иначе, чем описано выше. Например, в варианте, представленном на фиг. 4, аккумулятор или другой источник питания для управления импульсным прибором 50 может находиться в месте, обозначенном цифрой 54; комплект датчиков 42 может находиться в месте, обозначенном цифрой 54; или управляющий блок 44 может находиться в месте, обозначенном цифрой 54.

[0089] Управление приборами 50 и 54 осуществляется аналогичным образом, это будет описано ниже.

[0090] Управляющий блок 44 приспособлен для управления прибором 50, или обоими первым и вторым приборами 50 и 54 одновременно или индивидуально, как потребуется. Управляющий блок 44 показан более подробно на фиг. 8, которая представляет собой дополнительно увеличенный вид в перспективе на часть устройства, показанного на фиг. 5, где определенные внутренние компоненты заштрихованы, и проиллюстрирован управляющий блок в процессе его вставки в монтажный блок 67. Управляющий блок 44 включает электронную секцию 66, которая содержит датчик системы сбора данных 42, первый и второй источники электроэнергии в виде аккумуляторов 69а и 69b, первый и второй электрические соединительные элементы 68а, 68b и подходящий узел хранения данных (не показан). Аккумуляторы 69а и 69b обеспечивают энергию для активации блока 42 и приборов 50 и 54, соответственно, хотя можно использовать и один аккумулятор. Соединительные элементы 68а, 68b обеспечивают электрическое соединение с приборами 50 и 54, так что их можно использовать для передачи на поверхность данных, относящихся к параметрам, которые измерены датчиками в или связанными с датчиками системы сбора данных 42.

[0091] Каждый из первого и второго приборов 50 и 54 содержит клапан, один из которых обозначен для ссылок цифрой 74. Клапаны 74 содержат клапан 76 и седло клапана 78, клапаны используются для управления потоком флюида вдоль соответствующего пути движения флюидов 52. Это достигается перемещением соответствующих клапанов 76 внутрь или наружу из уплотняющего контура седел клапанов 78. Каждый из приборов 50 и 54 также содержит соответствующие приводы 70, соединенные с клапанами 76, чтобы с их помощью управлять потоком флюида вдоль соответствующего пути движения флюидов 52. Приводы 70 приводятся в действие электричеством, они имеют вид соленоидов или электромоторов, имеющих тягу вала 81. Тяги приводного вала 81 соединены с клапанами 76 для управления их движением, они обеспечивают линейное движение или поворот клапанов, причем последний осуществляется через соответствующий преобразователь вращательного движения в поступательное.

[0092] Энергию для работы приводов 70 обеспечивают аккумуляторные батареи 69а, 69b через соединительные элементы 68а, 68b. Как показано на фиг. 6 и 8, соединительные элементы 68 расположены внутри отверстий уплотнения 90, выполненных внутри каналов 92 приборов 50, 54. Концы 98 соединительных элементов 68а, 68b обеспечивают электрическое соединение с гнездами 99, которые передают энергию приводам 70. Под действием приводов 70, тяга приводного вала 81 выводит клапаны 76 из уплотняющего контакта с седлом клапана 78. Когда требуется вернуть клапаны 74 в закрытое положение, приводы 70 деактивируют, и возвратные пружины (не показаны) возвращают клапаны 76 в уплотнительный контур их клапанных седел 78.

[0093] Конструкция и функционирование клапанов 74 и приводов 66 в большинстве отношений аналогичны раскрытым в заявке WO-2011/004180, содержание которой включено в данный документ посредством ссылки. Соответственно, эти компоненты не будут описываться здесь более подробно.

[0094] Первый и второй приборы 50 и 54 смонтированы в соответствующих полостях 80 и 82, образованных в скользящем монтажном блоке 67. Аналогично, управляющий блок 44 установлен в полости 84 в монтажном блоке 67, которая отделена от полостей 80, 82, в которых установлены первый и второй приборы 50, 54, но которая открывается в них. Как показано, приборы 50, 54 и управляющий блок 44 смонтированы полностью внутри соответствующих полостей 80, 82 и 84.

[0095] Первый и второй приборы 50, 54 и управляющий блок 44, в форме картриджей или вставок, могут быть установлены с возможностью последующего снятия в монтажном блоке 67 в полостях 80, 82 и 84. Хотя они показаны как карманы или ниши, полости 80, 82 и/или 84 могут иметь вид цилиндрических отверстий в монтажном блоке 67.

[0096] Картриджи первого и второго приборов 50, 54 и управляющий блок 44 сформированы таким образом, что они целиком смонтированы внутри соответствующих полостей 80, 82 и 84. Картриджи первого и второго приборов 50, 54 содержат соответствующие клапаны 74. Первый и второй приборы 50 и 54 также ограничивают собой часть соответствующих путей движения флюида 52, путей потока, идущих от входных отверстий 58 в стенке корпуса 60, через клапаны 74 к выпускному отверстию 62. Таким образом, действие клапанов 74 управляет потоком флюида вдоль путей потока 52 из входных отверстий 58 к соответствующим выпускным отверстиям 62 для генерирования импульсов. Приборы 50, 54 могут генерировать положительные или отрицательные импульсы давления флюида. Положительные импульсы генерируются, когда приборы 50, 54 получают команду закрыть соответствующие пути потока 52, 56, а отрицательные импульсы - когда приборы открывают пути для потока.

[0097] Обратимся теперь к фиг. 10, на которой показан вид в разрезе через часть устройства для генерации импульсов давления флюида в забое в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения, где устройство обозначено для ссылок цифрой 12'. Однотипные элементы устройства 12' и устройства 12, показанные на фиг. 1-9, имеют одинаковые ссылочные позиции с добавлением индекса.

[0098] Устройство 12' аналогично по конструкции устройству 12 и настоящем документе будут описаны только существенные их различия. Устройство 12' показано на фиг. 10 в поперечном сечении к главной продольной оси корпуса 46' в области прибора 50' для генерирования импульсов давления флюида. Прибор 50' показан на фиг. 10 во втянутом положении. На фиг. 11 представлен дополнительно увеличенный вид части устройства 12', в частности, части стенки 60' корпуса 46'. На фиг. 12 показан вид устройства 12' с прибором 50' в радиально выдвинутом положении.

[0099] В этом варианте реализации изобретения, прибор 50' устанавливается в полости 65' в стенке 60', которая имеет форму ниши или кармана. Прибор 50' устанавливается в полости 65' таким образом, что перемещение прибора в пределах полости ограничено. Устройство 12' в данном варианте реализации изобретения выполнено таким образом, чтобы прибор 50' можно было перемещать из втянутого положения в радиально выдвинутое положение путем сообщения расширяющей силы трубчатому корпусу 46', в частности, его части, формирующей полость 65'. Таким образом, трубчатый корпус 46' может быть выполнен с возможностью расширения, чтобы давать возможность прибору 50' перемещаться в выдвинутое положение. В данном варианте реализации изобретения, прибор 50' может образовывать часть наружной поверхности 63' корпуса 46', либо он может быть расположен в сегменте корпуса 46', который формирует часть наружной поверхности 63', и эта часть поверхности перемещается радиально наружу, когда прибор 50' перемещается в выдвинутое положение.

[00100] В иллюстрируемом варианте реализации изобретения, трубчатый корпус 46' содержит множество зон деформации 102, выполненных с возможностью деформироваться таким образом, чтобы прибор 50' мог перемещаться в выдвинутое положение Зоны деформации 102 предусмотрены между частью 104 трубчатого корпуса 46', формирующего полость 65', и основной частью 106 корпуса 46'. Полость 65' вытянута вдоль продольной оси корпуса 46', и зоны 102 ограничивают боковые стороны полости, проходящей вдоль продольной оси. Тем не менее, по существу, имеются зоны деформации, ограничивающие полость 65' по всему ее периметру, хотя на фигурах показаны только две из них. Для обеспечения требуемого перемещения прибора 50', можно сформировать любое подходящее количество зон деформации.

[00101] Зоны деформации 102 представляют собой сегменты трубчатого корпуса 46', которые сформированы таким образом, чтобы обеспечить требуемое перемещение устройства 50' в радиальном направлении к его выдвинутому положению. В иллюстрируемом варианте реализации изобретения, трубчатый корпус 46' выполнен таким образом, чтобы создавать по меньшей мере один гофр или складку 108 в зонах деформации 102, гофры устроены таким образом, чтобы они могли быть по меньшей мере частично открыты наружу или растянуты при приложении расширяющей силы так, чтобы блок мог перемещаться в выдвинутое положение. Это показано на фиг. 12.

[00102] Зоны деформации 102 включают материал, имеющий по меньшей мере одну характеристику, которая отличается от соответствующей характеристики остальной части корпуса, и, в частности, от части 104 корпуса, образующей полость 65'. Характеристика материала обычно представляет собой устойчивость к деформации, зоны деформации 102 включают часть 112 из материала с более низкой устойчивостью к деформации, чем остальная часть корпуса 46'. Это может способствовать деформации трубчатого корпуса 46' в зонах деформации 102 под воздействием расширяющей силы. Например, основная часть корпуса 46' (в частности, основная часть 106 и часть 104, ограничивающие полость 65') могут быть изготовлены из легированной стали с более высокой устойчивостью к деформации, чем у части 112, так что деформация происходит в сегменте 102, который включает складку 108. Деформации можно достичь путем приложения давления флюида или механическим расширением при помощи расширяющего инструмента, по методике, которая описана выше. Например, как показано на фиг. 10, для приложения силы к части 104, ограничивающей полость 65', можно использовать гидравлические поршни 110.

[00103] Хотя устройство по настоящему изобретению было представлено и описано в части, относящейся к передаче на поверхность данных, касающихся сжимающей нагрузки на обсадную трубу, следует понимать, что устройство имеет широкий спектр применений, включая стадии бурения и добычи, или более того, при устранении аварийных ситуаций (например, для выполнения аварийно-восстановительных работ в скважине после начала производства). Соответственно, устройство может найти применение в сфере передачи данных, относящихся к другим параметрам, информация о которых представляет интерес на стадиях бурения, завершения или производства и/или устранения аварийных ситуаций. Такие параметры могут включать, но не ограничиваются этим, давление (например, во внутреннем канале и/или снаружи трубчатого корпуса); температуру; геологические характеристики (например, удельное сопротивление горной породы, фоновое излучение); плотность; силу (например, осевую нагрузку, приложенную к компоненту в стволе скважины, которым может быть долото (WOB), или вращательную силу или крутящий момент, приложенный к компоненту в стволе скважины, который может представлять собой момент вращения долота (ТОВ) или труб в стволе скважины); механическое напряжение; напряженность; ускорение; и особенности геометрии ствола скважины (например, угловая ориентация или «азимут», наклон, глубина конкретного компонента или элемента). Существуют датчики, подходящие для измерения нужного параметра(ов).

[00104] Не отступая от сущности или объема настоящего изобретения, могут быть выполнены различные модификации вышеизложенного.

[00105] Во втянутом положении, прибор может быть выдвинут на первое расстояние за пределы внешней поверхности трубчатого корпуса; а в выдвинутом положении, узел может быть выдвинут на второе расстояние за пределы внешней поверхности трубчатого корпуса, которое больше указанного первого расстояния.

[00106] Во втянутом положении прибор может быть выдвинут на первое расстояние за пределы внутренней поверхности трубчатого корпуса и во внутренний канал для прохождения потока флюида; а в выдвинутом положении, прибор может быть выдвинут на второе расстояние за пределы внутренней поверхности трубчатого корпуса и во внутренний канал для прохождения потока флюида, которое меньше указанного первого расстояния.

[00107] Прибор может содержать или может иметь форму картриджа, который может быть съемным и подвижно установленным в отверстии.

[00108] Указанный запорный элемент может быть срезным или разрушаемым, чтобы высвобождать прибор для перемещения в выдвинутое положение.

[00109] Запорные элементы могут быть предусмотрены в трубчатом корпусе, в приборе (так же как в монтажном элементе), или, необязательно, и в корпусе, и в приборе.

[00110] Прибор может перемещаться из выдвинутого положения во втянутое положение путем приложения механической силы, например, при помощи контакта прибора с элементом в стволе скважины. Элемент может быть предназначенным специально для этой цели, например, высадка или профиль, образованный в стволе скважины для приложения силы к прибору.

[00111] Устройство может включать множество приборов для генерирования импульсов давления флюида. Каждый прибор может быть размещен в соответствующем проеме. Множество узлов может быть размещено в одном проеме. Если устройство содержит монтажный элемент, монтажный элемент может принимать множество приборов, генерирующих импульсы.

[00112] Окна проема могут быть разных размеров, профиля и/или формы. Устройство может быть приспособлено для автоматической фиксации прибора в выдвинутом положении после его перемещения в это положение. Например, запорный элемент может быть подпружиненным или отклоняющимся.

Группа изобретений – устройство и способ относится к области генерации импульсов давления флюида в скважине с использованием приборов в этой скважине. Технический результат - расширение функциональных возможностей используемых приборов в габаритах скважины и повышение эффективности их работы. Устройство содержит трубчатый корпус. Он образует внутренний канал для потока флюида и предоставляет стенку корпуса, имеющую внутреннюю и наружную поверхности. Прибор для избирательного генерирования импульсов давления флюида смонтирован в проеме, образованном в стенке корпуса. Прибор имеет возможность перемещения между втянутым положением, в котором прибор находится внутри проема, и радиально выдвинутым положением, в котором прибор выдвигается по меньшей мере частично, за пределы наружной поверхности. Выдвижение прибора для генерирования импульсов давления предусмотрено с возможностью полного открытия отверстия через трубчатый корпус. Этим обеспечена возможность последующего размещения скважинного оборудования в скважине ниже упомянутого прибора и максимизации потока флюида через него. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для генерации импульсов давления скважинного флюида, содержащее:

трубчатый корпус, который образует внутренний канал для потока флюида и предоставляет стенку корпуса, имеющую внутреннюю и наружную поверхности; и

прибор для избирательного генерирования импульсов давления флюида, прибор смонтирован в проеме, образованном в стенке корпуса, и может перемещаться между втянутым положением, в котором прибор находится внутри проема, и радиально выдвинутым положением, в котором прибор выдвигается, по меньшей мере, частично, за пределы наружной поверхности, причем выдвижение прибора для генерирования импульсов давления предусмотрено с возможностью полного открытия отверстия через трубчатый корпус для обеспечения возможности последующего размещения скважинного оборудования в скважине ниже упомянутого прибора и максимизации потока флюида через него.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что проем размещается между внутренней и наружной поверхностями стенки корпуса.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, находясь во втянутом положении, прибор выходит по меньшей мере частично во внутренний проход для потока флюида и за пределы внутренней поверхности.

4. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее монтажный блок, подвижно установленный внутри проема, причем прибор прикреплен к монтажному блоку и монтажный блок перемещается между втянутым и радиально выдвинутым положениями.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что монтажный блок зафиксирован во втянутом положении с использованием одного или более крепежных элементов.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что монтажный блок зафиксирован в радиально выдвинутом положении с использованием одного или более крепежных элементов.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что один или более крепежных элементов являются разрушаемыми, чтобы обеспечивать возможность освобождать монтажный блок для перемещения из радиально выдвинутого положения назад во втянутое положение.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прибор может перемещаться из втянутого положения в радиально выдвинутое положение путем приложения расширяющей силы к трубчатому корпусу в проеме или рядом с ним.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что трубчатый корпус содержит по меньшей мере одну зону деформации, которая обладает возможностью деформироваться так, чтобы прибор мог перемещаться из втянутого положения в радиально выдвинутое положение.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что по меньшей мере одна зона деформации образует по меньшей мере одну складку, расположенную таким образом, чтобы она могла по меньшей мере частично растягиваться при приложении расширяющей силы.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прибор может перемещаться из втянутого положения в радиально выдвинутое положение при приложении по меньшей мере одного из воздействий: перепада давления между внутренним каналом для потока флюида и давлением снаружи трубчатого корпуса, и приложения механической силы для перемещения прибора.

12. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее по меньшей мере один датчик, коммуникативно соединенный с прибором, для измерения параметров в скважине, причем данные, относящиеся к параметру скважины, измеренному по меньшей мере одним датчиком, передаются на поверхность посредством импульсов давления флюида, генерируемых прибором.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что параметр скважины выбирают из группы, состоящей из давления, температуры, геологических характеристик, плотности, нагрузки на долото, момента вращения долота, механического напряжения, напряженности, ускорения и особенностей геометрии ствола скважины.

14. Способ генерации импульсов давления скважинного флюида, включающий:

введение в ствол скважины скважинного оборудования, содержащего трубчатый корпус, образующий внутренний канал для потока флюида и предоставляющий стенку корпуса, имеющую внутреннюю поверхность и наружную поверхность, и прибор, смонтированный в проеме, образованном в стенке корпуса;

подачу скважинного оборудования внутрь ствола скважины на колонне труб с прибором во втянутом положении, при этом прибор находится внутри проема;

размещение прибора в желаемом положении в стволе скважины;

приведение в действие прибора для генерации импульсов давления флюида для передачи на поверхность данных, относящихся по меньшей мере к одному параметру скважины; и

перемещение прибора из втянутого положения в радиально выдвинутое положение, в котором прибор выдвинут по меньшей мере частично за пределы наружной поверхности, причем прибор для генерирования импульсов давления выдвигают до полного открытия отверстия через трубчатый корпус, чем обеспечивают возможность последующего размещения оборудования в стволе скважины ниже упомянутого прибора и максимизации потока флюида через него.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что перемещение прибора из втянутого положения в радиально выдвинутое положение предшествует приведению в действие прибора для генерации импульсов давления флюида для передачи на поверхность данных, относящихся по меньшей мере к одному параметру скважины.

16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что прибор установлен внутри монтажного блока, подвижно установленного внутри проема, причем перемещение прибора из втянутого положения в радиально выдвинутое положение включает перемещение монтажного блока из втянутого положения в радиально выдвинутое положение.

17. Способ по п. 16, дополнительно включающий фиксацию монтажного блока во втянутом положении с использованием одного или более крепежных элементов.

18. Способ по п. 16, дополнительно включающий фиксацию монтажного блока в радиально выдвинутом положении с использованием одного или более крепежных элементов.

19. Способ по п. 14, отличающийся тем, что перемещение прибора из втянутого положения в радиально выдвинутое положение включает:

приложение расширяющей силы к трубчатому корпусу в проеме или рядом с ним; и

деформацию по меньшей мере одной зоны деформации в трубчатом корпусе под действием расширяющей силы и, посредством этого, перемещение прибора из втянутого положения в радиально выдвинутое положение.

20. Способ по п. 14, отличающийся тем, что перемещение прибора из втянутого положения в радиально выдвинутое положение включает применение перепада давления между внутренним каналом для потока флюида и давлением снаружи трубчатого корпуса.

21. Способ по п. 14, отличающийся тем, что перемещение прибора из втянутого положения в радиально выдвинутое положение включает приложение к прибору механической силы.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что прибор установлен внутри монтажного блока, подвижно установленного внутри проема, и при этом приложение механической силы к прибору включает приложение механической силы к монтажному блоку.

23. Способ по п. 14, дополнительно включающий измерение по меньшей мере одного параметра скважины при помощи по меньшей мере одного датчика, установленного в скважинном оборудовании и коммуникативно связанного с прибором, при этом параметры скважины выбирают из группы, состоящей из: давления, температуры, геологических характеристик, плотности, нагрузки на долото, момента вращения долота, механического напряжения, напряженности, ускорения и особенностей геометрии ствола скважины.