СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК E21B43/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области бурения, в частности, но не исключительно, к области бурения нефтяных скважин.

Изобретение можно применять, в частности, когда речь идет о гидравлическом разрыве геологических пластов, окружающих скважину, пробуренную в грунте, путем закачивания жидкости под давлением. Его можно применять также, когда речь идет о повторном гидравлическом разрыве этих геологических пластов, чтобы извлечь количества флюида, производимого этой скважиной, которые не были извлечены во время первоначального гидравлического разрыва.

Уровень техники

Технологии гидравлического разрыва горизонтальных скважин хорошо известны и состоят в закачивании жидкости разрыва и в приведении этой жидкости в контакт с разрываемым пластом.

К жидкости разрыва применяют достаточно высокое давление для обеспечения образования и распространения трещины в пласте и для извлечения из него газа или нефти. Как правило, в жидкость разрыва добавляют расклинивающие агенты, например, такие как песок или керамика, которые осаждаются в трещине, чтобы удерживать ее открытой во время добычи, что позволяет, таким образом, высвобождаемым углеводородам поступать на поверхность скважины.

Как правило, интенсификацию горизонтальных скважин посредством гидравлического разрыва осуществляют в несколько этапов, чтобы получить трещины, перпендикулярные к горизонтальной скважине, распределенные по всей ее длине.

В зависимости от того, является ли скважина обсаженной и цементированной или обсаженной, но не цементированной, осуществляют один из двух следующих способов гидравлического разрыва:

- гидравлический разрыв в соответствии с технологией, называемой “plug and perf”, при которой процедуру гидравлического разрыва осуществляют на нескольких участках горизонтальной скважины, которая является обсаженной и цементированной. Начиная от забоя скважины, каждый участок перфорируют, разрывают (или воздействуют на него) и изолируют при помощи пробки, после чего обрабатывают следующий участок. После завершения этой процедуры пробки можно просверлить и начать фазу добычи. Недостатком этой технологии является необходимость проведения операции цементирования, которая является длительной и сложной, так как ее осуществляют в горизонтальной скважине;

- так называемый многостадийный гидравлический разрыв открытой скважины (OHMS), при котором внутрь открытой скважины вводят стальную трубу, при этом труба содержит скользящие муфты или муфты для гидроразрыва, которые расположены между двумя изоляционными пакерами. Эти скользящие муфты позволяют устанавливать сообщение между внутренним и наружным пространствами трубы через отверстия, когда они занимают положение, в котором они их не перекрывают. Эти скользящие муфты можно активировать при помощи разных систем через шарики, которые запускают от поверхности скважины и которые приходят в положение упора в муфты, что приводит к их перемещению. Недостатком этой технологии является то, что число обрабатываемых зон ограничено количеством шариков, которые можно использовать. Кроме того, вся зона, изолированная двумя пакерами, подвергается действию давления. Вследствие этого трудно контролировать зону образования и распространения трещины.

Можно также применять другие технологии, при которых комбинируют муфты и цементированные обсадные трубы.

После нескольких лет уровень добычи газа или нефти в скважине значительно снижается.

Чтобы продлить производственный период, можно эту же скважину повергнуть повторному гидравлическому разрыву.

В частности, повторный гидравлический разрыв необходим для дальнейшего проникновения первоначальной трещины в пласт или для образования новой сети трещин, чтобы извлечь нефть или газ, которые еще остаются в породе.

Получаемая производительность достигает и иногда превышает уровень, наблюдавшийся до этого при первом гидравлическом разрыве. Кроме того, преимуществом повторного гидравлического разрыва является то, что он не требует осуществления всех операций бурения и заканчивания скважины для ее ввода в эксплуатацию, что позволяет сократить расходы. Иначе говоря, иногда более выгодно экономически произвести повторный гидравлический разрыв скважины, чем бурить новую скважину.

Существуют различные технологии повторного гидравлического разрыва. Для скважин, обработанных гидравлическим разрывом по технологии “plug and perf”, можно установить на место и зацементировать новую трубу меньшего диаметра внутри первой цементированной и обработанной гидравлическим разрывом трубы и повторить вышеупомянутую процедуру “plug and perf”. При этом необходимо гарантировать качество цементирования, обеспечивающего герметичность между двумя трубами. Необходимо также осуществить новые операции перфорирования на двух стенках труб.

Внутри первой цементированной и обработанной гидравлическим разрывом трубы можно поместить расширяемую муфту и повторить описанную выше процедуру “plug and perf”. При этом качество герметичности между расширяемой муфтой и трубой является определяющим. Недостатком этого подхода является риск того, что муфта может осесть во время повторного гидравлического разрыва, что связано с ограниченной стойкостью к наружному давлению при такой технологии.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является преодоление недостатков этих известных технологий интенсификации.

В связи с этим, первым объектом изобретения является способ гидравлической интенсификации породы буровой скважины, имеющей внутреннюю обсадную трубу, при этом указанный способ содержит следующие этапы, на которых:

- в обсадную трубу скважины помещают трубу, оснащенную вдоль своей наружной стороны расширяемыми трубчатыми муфтами, неподвижно соединенными с трубой, при этом напротив каждой муфты труба имеет по меньшей мере одно отверстие для установления сообщения между внутренним пространством трубы и пространством, ограниченным этой трубой и каждой муфтой;

- в указанную муфту закачивают жидкость под заранее заданным первым давлением, причем это первое давление является достаточным для расширения указанных муфт в направлении стенки обсадной трубы таким образом, чтобы герметично прижать их к этой стенке;

при этом для каждой из обрабатываемых зон стенки скважины способ дополнительно содержит следующие этапы, на которых:

- после первой обрабатываемой зоны устанавливают средства перекрывания трубы;

- производят перфорирование стенки трубы и, по меньшей мере в некоторых случаях, обсадной трубы на уровне первой обрабатываемой зоны;

- в указанную трубу закачивают жидкость под заранее заданным вторым давлением интенсификации, отличным от первого давления, причем эта жидкость должна пройти в соответствующие отверстия муфт, находящиеся перед установленными средствами перекрывания, а также в отверстия, полученные во время перфорирования на уровне первой обрабатываемой зоны.

Предложен способ гидравлической интенсификации скважины посредством закачивания в трубу, содержащую несколько расширяемых муфт, жидкости под сверхвысоким давлением, предназначенной для получения трещин в породе. Труба установлена таким образом, чтобы каждая обрабатываемая зона скважины (то есть каждая зона, подвергнутая гидравлическому разрыву или повторному гидравлическому разрыву) находилась между муфтами, расширяемыми напротив стенки скважины и образующими между собой изолированное пространство.

Труба выполнена таким образом, чтобы получить одинаковое давление интенсификации в кольцевом пространстве, находящемся между наружной поверхностью трубы и стенкой скважины, на уровне каждой обрабатываемой зоны и внутри расширяемых муфт, находящихся с двух сторон от кольцевого объема. Таким образом, обе муфты ограничивают обрабатываемую зону.

Такой способ можно применять для гидравлического разрыва и повторного гидравлического разрыва породы скважины (например, газодобывающей или нефтяной скважины).

Благодаря этому способу можно производить очень точные гидравлические разрывы и повторные гидравлические разрывы небольшой длины, разрывая за один раз только одну зону при сохранении идеальной герметичности между разрываемой зоной и окружающими зонами.

В частности, можно производить повторный гидравлический разрыв зон, которые не были в достаточной степени обработаны во время первого гидравлического разрыва. Иначе говоря, этот способ позволяет увеличить проникновение первоначальной трещины в пласт или получить новую сеть трещин.

Заявленный способ осуществляют последовательными стадиями, при этом последовательность различных стадий повторного гидравлического разрыва ориентирована снизу вверх, то есть от выходной стороны скважины к входу.

Таким образом, заявленное решение позволяет преодолеть проблемы известных решений и просто, эффективно и дешево оптимизировать добычу.

Согласно отличительному признаку изобретения, средства перекрывания устанавливают после отверстия муфты, находящейся после обрабатываемой зоны.

Согласно отличительному признаку изобретения, до осуществления предыдущих этапов обсадная труба скважины была перфорирована по меньшей мере в части указанных зон, и в скважине была произведена операция гидравлического разрыва.

Согласно отличительному признаку изобретения, последовательность этапов установки, перфорирования и закачивания интенсифицирующей жидкости осуществляют от выходной стороны скважины к входу скважины.

Согласно отличительному признаку изобретения, этап установки средств перекрывания трубы после первой обрабатываемой зоны стенки скважины включает в себя этап введения шарика внутрь трубы, который должен герметично прижаться к седлу, выполненному вблизи выходного конца внутренней стенки трубы.

Согласно отличительному признаку изобретения, этап установки средств перекрывания трубы после первой обрабатываемой зоны стенки скважины включает в себя этап введения пробки внутрь трубы, которая должна герметично закрепиться вблизи выходного конца внутренней стенки трубы.

Согласно отличительному признаку изобретения, этап установки средств перекрывания трубы после второй обрабатываемой зоны стенки скважины включает в себя этап введения пробки внутрь трубы, которая должна герметично закрепиться во внутренней стенке трубы.

Другим объектом изобретения является устройство гидравлической интенсификации, предназначенное для осуществления описанного выше способа гидравлической интенсификации породы буровой скважины, имеющей внутреннюю обсадную трубу, при этом устройство содержит:

- трубу и несколько расширяемых трубчатых муфт, противоположные концы которых неподвижно и герметично закреплены на наружной стороне указанной трубы, при этом стенка трубы содержит по меньшей мере одно отверстие для установления сообщения между внутренним пространством трубы и внутренним пространством каждой муфты;

- средства закачивания в указанную трубу жидкости под заранее заданным первым давлением, причем это первое давление является достаточным для расширения указанных муфт в направлении стенки обсадной трубы таким образом, чтобы герметично прижать их к этой стенке;

- средства перекрывания трубы, предназначенные для установки после первой обрабатываемой зоны стенки скважины;

- средства перфорирования стенки трубы и, по меньшей мере в некоторых случаях, стенки обсадной трубы на уровне первой обрабатываемой зоны;

- средства закачивания в указанную трубу жидкости под заранее заданным вторым давлением интенсификации, отличным от первого давления, причем эта жидкость должна пройти в соответствующие отверстия муфт, находящиеся перед установленными средствами перекрывания, а также в отверстия, полученные во время перфорирования на уровне первой обрабатываемой зоны.

Это устройство выполнено, в частности, с возможностью обрабатывать стенки скважины (или пласты породы, окружающие скважину), например нефтяной скважины, пробуренной в грунте, с целью увеличения проницаемости стенки за счет образования пустот и для облегчения дренирования флюида, производимого этой скважиной, то есть с целью интенсификации добычи.

Это устройство выполнено с возможностью повторной интенсификации старых гидравлических разрывов, а также для осуществления новых гидравлических разрывов.

Такое устройство является:

- простым в применении, компактным, надежным, эффективным и недорогим, и

- обладает хорошей износостойкостью в широком диапазоне температур и давлений.

Согласно отличительному признаку изобретения, жидкость под вторым давлением интенсификации предназначена для прохождения также в отверстие муфты, находящейся после обрабатываемой зоны.

Согласно отличительному признаку изобретения, средства перекрывания содержат пробку, имеющую средства уплотнения и выполненную с возможностью прижиматься к внутренней стенке трубы, и средства крепления указанной пробки во внутренней стенке трубы.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанная пробка неподвижно соединена со средствами перфорирования.

Согласно отличительному признаку изобретения, средства перфорирования отсоединяются от указанной пробки после ее установки на место.

Согласно отличительному признаку изобретения, средства перфорирования отсоединяются от указанной пробки после выполнения отверстий.

Согласно отличительному признаку изобретения, средства перфорирования содержат подвижные средства блокировки, предназначенные для взаимодействия с кольцевыми пазами, выполненными во внутренней стенке трубы.

Согласно отличительному признаку изобретения, первый кольцевой паз выполнен после муфты, находящейся после обрабатываемой зоны.

Согласно отличительному признаку изобретения, второй кольцевой паз выполнен перед муфтой, находящейся после обрабатываемой зоны.

Согласно отличительному признаку изобретения, внутреннее пространство трубы содержит на своем выходном конце седло, выполненное с возможностью взаимодействия с шариком, чтобы перекрывать указанную трубу.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанные отверстия оснащены обратным клапаном, устройством перекрывания отверстия в случае расхода жидкости, превышающего заранее заданное значение, или перепускным клапаном.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания варианта осуществления изобретения, представленного в качестве простого иллюстративного и не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан частичный схематичный вид в продольной плоскости сечения горизонтального участка буровой скважины, в которой необходимо произвести повторный гидравлический разрыв породы при помощи заявленного способа;

на фиг. 2 – частичный схематичный вид в продольной плоскости сечения части трубы, образующей часть устройства повторного гидравлического разрыва в соответствии с изобретением, при этом устройство установлено внутри скважины, показанной на фиг. 1;

на фиг. 3-15 – последовательные этапы осуществления заявленного способа;

на фиг. 16-19 – первый метод позиционирования устройства перфорирования трубы 1, применяемого в рамках заявленного способа;

на фиг. 20-22 – второй метод позиционирования устройства перфорирования трубы 1, применяемого в рамках заявленного способа.

Осуществление изобретения

На прилагаемых фигурах с целью упрощения показан только участок горизонтальной части буровой скважины А. Разумеется, этот горизонтальный участок может простираться на большей длине. Он связан с вертикальным участком, выходящим в открытый воздух, через по существу дугообразный промежуточный участок (не показан). На всех фигурах будет считаться, что «вершина» скважины (выходящая в открытый воздух) находится слева на фигурах, а ее забой – справа.

На всех фигурах настоящего документа идентичные элементы имеют одинаковое числовое обозначение.

На фиг. 1 представлен схематичный вид в продольной плоскости сечения буровой скважины А, которая была подвергнута гидравлическому разрыву первый раз и в которой необходимо произвести повторный гидравлический разрыв породы. В скважине А расположена обсадная труба 3, при этом кольцевое пространство 4 между обсадной трубой 3 и пластом скважины А зацементировано.

Обсадная труба 3 может быть сплошной или может представлять собой ряд стальных цилиндрических труб, которые скреплены встык посредством сварки или путем завинчивания.

На этой фиг. 1 показаны зоны Z1-Z5 гидравлического разрыва, содержащие несколько отверстий, проходящих радиально в обсадную трубу 3 и вокруг нее.

На фиг. 2-15 представлен пример осуществления заявленного способа повторного гидравлического разрыва обсаженной скважины А.

На первом этапе этого способа в скважине А устанавливают устройство повторного гидравлического разрыва в соответствии с изобретением. Устройство представлено на фиг.2-15, но показано только частично для облегчения понимания изобретения.

Это устройство содержит металлическую трубу 1, которую обычно устанавливают внутри горизонтальной части скважины А.

На практике эта труба содержит также вертикальный входной конец, который выходит на поверхность скважины, а также изогнутый промежуточный участок для соединения вертикальной части с горизонтальной частью. Речь идет о трубе, состоящей из нескольких состыкованных участков, образующих комплект.

На наружной стороне этой трубы 1 находятся несколько изоляционных устройств 2, каждое из которых содержит одну цилиндрическую (или приблизительно цилиндрическую) муфту, предпочтительно из металла. Противоположные концы каждой муфты 21-26 неподвижно и герметично соединены при помощи известных средств с наружной стороной трубы 1. На наружной стороне трубы 1 можно разместить около сотни изоляционных устройств, при этом промежуток между двумя последовательными устройствами может, например, составлять 15-20 м.

Как известно, труба содержит по меньшей мере одно отверстие 11, которое устанавливает сообщение между ее внутренним пространством и внутренним пространством каждой муфты 21-26. Каждое из отверстий 11 может быть оснащено клапанной системой, такой как обратный клапан, система перекрывания отверстия 11 в случае слишком большого расхода жидкости или перепускной клапан.

Труба 1 расположена в скважине А таким образом, чтобы зоны Z1-Z5 гидравлического разрыва находились по существу на половине расстояния между двумя последовательными муфтами. Как будет показано далее, описанный ниже заявленный способ предназначен для повторного гидравлического разрыва зон Z1-Z5 и для гидравлического разрыва зоны Z6, находящейся между муфтами 23 и 24 (то есть эта зона Z6 ранее не подвергалась гидравлическому разрыву).

Обработку скважины производят последовательными этапами. Порядок осуществления этапов повторного гидравлического разрыва следует снизу вверх (то есть от выходной стороны скважины к входу).

Следует отметить, что трубу 1 располагают в скважине А с ее открытым выходным концом, то есть ее не перекрывают, чтобы обеспечивать свободную циркуляцию флюида, находящегося в скважине А, во время этого первого этапа. Кроме того, муфты 21-26 находятся в своем первоначальном состоянии, то есть не расширены.

Внутри и снаружи трубы 1 действует первоначальное давление Р0.

Затем (фиг. 3 и 4) производят кольцевое уплотнение между трубой 1 и стенкой скважины А с двух сторон от каждой зоны Z1- Z5, где необходимо произвести повторный гидравлический разрыв.

Для этого закрывают выходной конец трубы 1 (фиг. 3). Это закрывание осуществляют, подавая текучую среду, содержащую шарик 13, который прижимается к седлу 14, выполненному на открытом конце трубы 1, перекрывая эту трубу. Можно также применить другое средство перекрывания трубы 1, в частности пробку.

Затем внутрь трубы 1 и муфт 21-26 закачивают жидкость под давлением Р1, которое превышает Р0 и при котором происходит расширение муфт и стенка муфт 21-26 герметично прижимается к внутренней стенке обсадной трубы 3 (фиг. 4).

Фиг. 4 является аналогичной предыдущей фигуре после создания давления внутри трубы. Жидкость проходит в отверстия 11, сообщающиеся с муфтами, при этом давление жидкости выбирают достаточным для радиального расширения муфт в направлении стенки скважины А, чтобы они герметично прижались к этой стенке. При этом внутри муфт 21-26 действует давление Р1, тогда как в пространстве, разделяющем две последовательные муфты и ограниченном трубой 1 и стенкой обсадной трубы 3, действует только первоначальное давление Р0.

После сброса давления Р1 муфты 21-26 остаются расширенными и прилегают к стенке скважины А, а трубу 1 перфорируют на уровне зоны Z5 гидравлического разрыва (фиг. 5) при помощи классического устройства перфорирования (не показано), применяемого во время операций “plug and perf”. При этом в стенке трубы 1 получают несколько отверстий 12, равномерно распределенных по периферии трубы 1. Именно через эти отверстия подают жидкость под высоким давлением с целью гидравлического разрыва породы.

Например, отверстия можно получать при помощи взрывчатых веществ типа кумулятивных зарядов. Эти взрывчатые вещества можно спускать в скважину при помощи инструментов типа “трос”, “гибкие насосно-компрессорные трубы” или “бурильная труба”.

В альтернативном варианте можно предусмотреть скользящую муфту (не показана), которую перемещает шарик 13 в активное положение и которая позволяет устанавливать сообщение между внутренним и наружным пространством трубы 1 через отверстия (которые являются перекрытыми муфтой в ее неактивном положении).

Затем внутрь трубы 1 закачивают жидкость разрыва под давлением Р2 гидравлического разрыва (фиг. 6), отличным от давления Р1, от вершины к забою, от входа к выходу. Устье скважины выполнено таким образом, чтобы подавать жидкость разрыва в скважину А. Поскольку труба 1 перекрыта на своем выходном конце шариком 13, жидкость разрыва направляется через отверстия в трубе 1 в кольцевую зону между наружной стенкой трубы 1 и внутренней стенкой обсадной трубы 3 на уровне зоны Z5. Давление Р2 гидравлического разрыва является таким, что способствует разрыву стенки скважины А и разрыву породы без повреждения муфты 26.

Как показано на фиг. 7, после сброса давления Р2 в трубу 1 вводят пробку 51 на уровне муфты 26 после отверстия 11 муфты 26 и перед отверстиями 12, находящихся на уровне зоны Z5 повторного гидравлического разрыва.

Пробка 51 выполнена, например, из композиционного материала и содержит сжимаемую диафрагму в виде цилиндрической манжеты и крепежные зубья, находящиеся с двух сторон от диафрагмы. Прижатие сжимаемой диафрагмы к стенке трубы обеспечивает герметичность, а зацепление зубьев обеспечивает крепление пробки 51 в трубе 1. Корпус пробки 51 может быть цельным или может содержать продольное отверстие в центре (что обеспечивает циркуляцию флюида), которое закупоривается шариком, вводимым в трубу 1 после установки в ней пробки 51. Такие пробки можно просверлить до ввода скважины в эксплуатацию.

Вместе с тем, можно предусмотреть пробки других типов, хорошо известные специалисту в данной области.

Следует отметить, что муфты 21-26 остаются расширенными.

Как показано на фиг. 8, трубу 1 опять перфорируют на уровне зоны Z4, находящейся между двумя муфтами 25 и 26 и перед пробкой 51.

После этого в трубу 1 закачивают жидкость разрыва под давлением Р2 гидравлического разрыва (фиг. 9).

Положение пробки 51 обеспечивает прохождение жидкости разрыва изнутри трубы 1 во внутреннее пространство каждой из муфт 21-26 через соответствующее отверстие 11. Кроме того, жидкость разрыва проникает через отверстия 12 в кольцевое пространство, находящееся между муфтами 25, 26 и внутренней частью обсадной трубы 3. Таким образом, одинаковое давление Р2 действует с двух сторон стенки муфт 25, 26 (что позволяет избегать оседания стенок муфт 25, 26), то есть внутри расширенных муфт 25 и 26, а также в кольцевом пространстве между муфтами 25, 26.

Следует отметить, что пробка 51 препятствует прохождению жидкости разрыва в зону Z5, которая до этого уже была подвергнута повторному гидравлическому разрыву.

Поскольку не существует разности давления между внутренним пространством муфт 25, 26 и кольцевой зоной напротив разрываемой зоны Z4 стенки, разрыв происходит локально на уровне этой кольцевой стенки без риска распространения разрыва в зону, которая не находится напротив разрываемой зоны.

На фиг. 10-12 показаны такие же этапы повторного гидравлического разрыва зоны Z3, находящейся между муфтами 24 и 25. Устанавливают вторую пробку 52 перед зоной Z4, ранее подвергнутой повторному гидравлическому разрыву, и немного дальше отверстия 11 муфты 25 (фиг. 10). После перфорирования стенки трубы 1 на уровне зоны Z3 (фиг. 11) жидкость разрыва проходит внутрь муфт 21-25 и в кольцевое пространство между муфтами 24 и 25 через отверстия 12 (фиг. 12). Одинаковое давление Р2 действует внутри расширенных муфт 24 и 25, а также в кольцевом пространстве между этими муфтами 24, 25.

На фиг. 13-15 показаны этапы гидравлического разрыва зоны Z6, находящейся между муфтами 23 и 24. Устанавливают третью пробку 53 перед зоной Z3, ранее подвергнутой повторному гидравлическому разрыву, и немного дальше отверстия 11 муфты 24 (фиг. 13). После перфорирования стенок трубы 1 и обсадной трубы 3 на уровне разрываемой зоны Z6 (фиг. 14) жидкость разрыва проходит внутрь муфт 21-24 и в кольцевое пространство между муфтами 23 и 24 через отверстия 12 (фиг. 15). Одинаковое давление Р2 действует внутри расширенных муфт 23 и 24, а также в кольцевом пространстве между этими муфтами 23, 24.

Хотя это на фигурах и не показано, можно легко понять, что повторный гидравлический разрыв зоны Z2, затем зоны Z1 производят по тому же принципу, который был описан выше для зон Z3-Z5.

После осуществления этапов гидравлического разрыва (для зоны Z6) и повторного гидравлического разрыва (для зон Z1-Z5) можно просверлить пробки и ввести в эксплуатацию скважину А.

Заявленный способ можно применять для гидравлического разрыва обсаженной скважины в качестве альтернативы технологии гидравлического разрыва “plug and perf”, описанной в известных документах.

Буровая скважина может быть, например, нефтяной, газодобывающей или геотермальной скважиной.

На фиг. 16-19 проиллюстрирован первый метод позиционирования устройства перфорирования трубы 1 (и в некоторых случая обсадной трубы 3) в трубе 1.

В качестве примера показана его установка на уровне зоны Z3, которая ранее уже была подвергнута гидравлическому разрыву и в которой необходимо произвести повторный гидравлический разрыв.

Как показано на фиг. 16, устройство перфорирования или перфоратор 6 цилиндрической формы опускают в трубу 1 при помощи инструмента 61 типа “трос”.

На своем входном конце (слева) перфоратор 6 содержит перфорационную головку 62, выполненную с возможностью направления перпендикулярно наружу взрывных зарядов через отверстия 63, пробивающих трубу 1 (и обсадную трубу, если речь идет о применении для гидравлического разрыва) и пласт породы скважины А.

Перфоратор 6 содержит на своем выходном конце два пальца 64, выполненные с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к продольной оси трубы 1, и пробку 52, предназначенную для обеспечения герметичности между предназначенной для повторного гидравлического разрыва зоной Z3 и ранее подвергнутой повторному гидравлическому разрыву зоной Z4.

Внутренняя стенка трубы 1 содержит кольцевой паз 15 после муфты 25 (которая находится после зоны Z3), предназначенный для захождения в него пальцев 64 во время их выдвигания. Эти пальцы 64 находятся в убранном положении, когда перфоратор 6 опускают в скважину А, и выдвигаются, когда они оказываются напротив паза 15. Это выдвигание обеспечивается системой пружин 65, соединенных с каждым из пальцев 64 и перфоратором 6. После этого перфоратор 6 оказывается позиционированным (фиг. 16), и перфорационная головка 62 находится напротив зоны Z3, предназначенной для повторного гидравлического разрыва (или просто для гидравлического разрыва в случае зоны Z6), по существу на половине расстояния между расширяемыми муфтами 24, 25, находящимися с двух сторон от зоны Z3.

Пробка 52 при этом расширяется и герметично закрепляется во внутренней стенке трубы 1 (фиг. 17). После этого трубу 1 можно перфорировать на уровне зоны Z3 при помощи перфорационной головки 62, и полученные отверстия 12 показаны на фиг. 18.

Затем пальцы 64 убираются при помощи пружин 65, и перфоратор 6 извлекают из трубы 1 (фиг. 19). Можно осуществлять повторный гидравлический разрыв зоны Z3.

Понятно, что такие же этапы осуществляют для изолирования и перфорирования других обрабатываемых зон скважины А, от выхода к входу.

Следует отметить, что паз 15 предпочтительно можно выполнить на уровне соединения между двумя соединенными участками трубы 1.

На фиг. 20-22 проиллюстрирован второй метод позиционирования устройства перфорирования трубы 1 (и в некоторых случаях обсадной трубы 3) в трубе 1 на уровне зоны Z3, ранее обработанной гидравлическим разрывом, в которой необходимо произвести повторный гидравлический разрыв.

Как показано на фиг. 20, устройство перфорирования или перфоратор 6 имеет меньшую длину по сравнению с перфоратором, показанным на фиг. 16-19.

В трубу 1 точно также при помощи инструмента 61 типа “трос” опускают перфоратор 6, который содержит перфорационную головку 62, два пальца 64, выполненных с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к продольной оси трубы 1, и пробку 52, предназначенную для обеспечения герметичности между предназначенной для повторного гидравлического разрыва зоной Z3 и ранее подвергнутой повторному гидравлическому разрыву зоной Z4.

Внутренняя стенка трубы 1 содержит кольцевой паз 15 после муфты 25 (которая находится после зоны Z3), предназначенный для захождения в него пальцев 64 во время их выдвигания. Эти пальцы 64 находятся в убранном положении, когда перфоратор 6 опускают в скважину А, и выдвигаются, когда они оказываются напротив паза 15. Это выдвигание обеспечивается системой пружин 65. После этого перфоратор 6 оказывается позиционированным (фиг. 20), и перфорационная головка 62 находится напротив муфты 25.

Пробка 52 при этом расширяется и герметично закрепляется во внутренней стенке трубы 1 (фиг. 21).

После этого пальцы 64 убираются, и перфоратор 6 перемещают в трубе 1 в сторону входа. Перфоратор 6 отсоединяется от пробки 52, которая остается на месте в трубе 1. Как только пальцы 64 оказываются напротив второго кольцевого паза 15, выполненного в стенке трубы 1 перед муфтой 25 и после зоны Z3, пальцы 64 выдвигаются и взаимодействуют со вторым пазом 15 (фиг. 22).

После этого трубу 1 можно перфорировать на уровне зоны Z3 при помощи перфорационной головки 62, при этом полученные отверстия 12 показаны на фиг. 22.

Затем пальцы 64 убираются, и перфоратор 6 извлекают из трубы 1.

Понятно, что такие же этапы осуществляют для (повторного) гидравлического разрыва других предназначенных для интенсификации зон скважины А, от выхода к входу, при этом каждая муфта, находящаяся напротив предназначенной для (повторного) гидравлического разрыва зоны, расположена между первым пазом и вторым пазом.

Таким образом, эти два метода обеспечивают относительное позиционирование средств перекрывания (пробки 52) и средств перфорирования (перфоратора 6) относительно расширяемых муфт.

Группа изобретений относится к бурению скважин с интенсификацией добычи. Способ включает расположение в обсадной трубе скважины трубы, оснащенной вдоль своей наружной стороны расширяемыми трубчатыми муфтами, неподвижно соединенными с трубой, при этом напротив каждой муфты труба имеет по меньшей мере одно отверстие для установления сообщения между внутренним пространством трубы и пространством, ограниченным этой трубой и каждой муфтой, закачивание в указанную трубу жидкости под заранее заданным первым давлением, причем это первое давление является достаточным для расширения указанных муфт. При этом для каждой из обрабатываемых зон стенки скважины способ дополнительно содержит следующие этапы: установку средств перекрывания трубы после первой обрабатываемой зоны, осуществление перфорирования стенки трубы и, по меньшей мере, в некоторых случаях осуществление перфорирования обсадной трубы на уровне первой обрабатываемой зоны, закачивание в указанную трубу жидкости под заранее заданным вторым давлением интенсификации. Упрощается технология, повышается уровень герметичности и производительность скважин. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Способ гидравлической интенсификации породы буровой скважины (А), имеющей внутреннюю обсадную трубу (3), характеризующийся тем, что он содержит следующие этапы:

- расположение в обсадной трубе (3) скважины (А) трубы (1), оснащенной вдоль своей наружной стороны расширяемыми трубчатыми муфтами (21, 22, 23, 24, 25), неподвижно соединенными с трубой (1), при этом напротив каждой муфты (21, 22, 23, 24, 25) труба (1) имеет по меньшей мере одно отверстие (11) для установления сообщения между внутренним пространством трубы (1) и пространством, ограниченным этой трубой и каждой муфтой (21, 22, 23, 24, 25);

- закачивание в указанную трубу (1) жидкости под заранее заданным первым давлением (Р1), причем это первое давление (Р1) является достаточным для расширения указанных муфт в направлении стенки обсадной трубы (3) таким образом, чтобы герметично прижать их к этой стенке;

при этом для каждой из обрабатываемых зон (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) стенки скважины (А) способ дополнительно содержит следующие этапы:

- установку средств (13, 51, 52, 53) перекрывания трубы (1) после первой обрабатываемой зоны (Z4);

- осуществление перфорирования стенки трубы (1) и, по меньшей мере, в некоторых случаях осуществление перфорирования обсадной трубы (3) на уровне первой обрабатываемой зоны (Z4);

- закачивание в указанную трубу (1) жидкости под заранее заданным вторым давлением (Р2) интенсификации, отличным от первого давления (Р1), причем эта жидкость предназначена для прохождения в соответствующие отверстия (11) муфт, находящиеся перед установленными средствами (13, 51, 52, 53) перекрывания, а также в отверстия (12) стенки трубы (1) и, по меньшей мере, в некоторых случаях отверстия обсадной трубы (3), полученные во время перфорирования на уровне первой обрабатываемой зоны (Z4).

2. Способ гидравлической интенсификации по п. 1, характеризующийся тем, что средства (13, 51, 52, 53) перекрывания устанавливают после отверстия (11) муфты (21, 22, 23, 24, 25), находящейся после обрабатываемой зоны (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6).

3. Способ гидравлической интенсификации по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что до осуществления предыдущих этапов обсадная труба (3) скважины (А) была перфорирована по меньшей мере в части указанных зон (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) и в скважине (А) была произведена операция гидравлического разрыва.

4. Способ гидравлической интенсификации по любому из пп. 1-3, характеризующийся тем, что последовательность этапов установки средств перекрывания, перфорирования и закачивания интенсифицирующей жидкости осуществляют от выходной стороны скважины (А) к входу скважины (А).

5. Способ гидравлической интенсификации по любому из пп. 1-4, характеризующийся тем, что этап установки средств (13, 51, 52, 53) перекрывания трубы (1) после первой обрабатываемой зоны (Z4) стенки скважины (А) включает в себя этап введения шарика (13) внутрь трубы (1), который предназначен для герметичного прижатия к седлу (14), выполненному вблизи выходного конца внутренней стенки трубы (1).

6. Способ гидравлической интенсификации по любому из пп. 1-4, характеризующийся тем, что этап установки средств (13, 51, 52, 53) перекрывания трубы (1) после первой обрабатываемой зоны (Z4) стенки скважины (А) включает в себя этап введения пробки внутрь трубы (1), которая предназначена для герметичного закрепления вблизи выходного конца внутренней стенки трубы (1).

7. Способ гидравлической интенсификации по п. 5 или 6, характеризующийся тем, что этап установки средств (13, 51, 52, 53) перекрывания трубы (1) после второй обрабатываемой зоны (Z3) стенки скважины (А) включает в себя этап введения пробки (51) внутрь трубы (1), которая предназначена для герметичного закрепления во внутренней стенке трубы (1).

8. Устройство гидравлической интенсификации, предназначенное для осуществления способа гидравлической интенсификации породы буровой скважины (А), имеющей внутреннюю обсадную трубу (3), по любому из пп. 1-7, характеризующееся тем, что содержит:

- трубу (1) и несколько расширяемых трубчатых муфт (21, 22, 23, 24, 25), противоположные концы которых неподвижно и герметично закреплены на наружной стороне указанной трубы (1), при этом стенка трубы (1) имеет по меньшей мере одно отверстие (11) для установления сообщения между внутренним пространством трубы (1) и внутренним пространством каждой муфты (21, 22, 23, 24, 25);

- средства закачивания в указанную трубу (1) жидкости под заранее заданным первым давлением (Р1), причем это первое давление (Р1) является достаточным для расширения указанных муфт (21, 22, 23, 24, 25) в направлении стенки обсадной трубы (3) таким образом, чтобы герметично прижать их к этой стенке;

- средства (13, 51, 52, 53) перекрывания трубы (1), предназначенные для установки после первой обрабатываемой зоны (Z4) стенки скважины (А);

- средства (6) перфорирования стенки трубы (1) и, по меньшей мере, в некоторых случаях стенки обсадной трубы (3) на уровне первой обрабатываемой зоны (Z4);

- средства закачивания в указанную трубу (1) жидкости под заранее заданным вторым давлением (Р2) интенсификации, отличным от первого давления (Р1), причем эта жидкость предназначена для прохождения в соответствующие отверстия (11) муфт, находящиеся перед средствами (13, 51, 52, 53) перекрывания, а также в отверстия (12) стенки трубы (1) и, по меньшей мере, в некоторых случаях отверстия (12) обсадной трубы (3), полученные во время перфорирования на уровне первой обрабатываемой зоны (Z4).

9. Устройство гидравлической интенсификации по п. 8, характеризующееся тем, что жидкость под вторым давлением (Р2) интенсификации предназначена также для прохождения в отверстие (11) муфты, находящейся после обрабатываемой зоны.

10. Устройство гидравлической интенсификации по п. 8 или 9, характеризующееся тем, что средства перекрывания содержат пробку (51, 52, 53), имеющую средства уплотнения, выполненные с возможностью прижиматься к внутренней стенке трубы (1), и средства крепления указанной пробки (51, 52, 53) во внутренней стенке трубы (1).

11. Устройство гидравлической интенсификации по п. 10, характеризующееся тем, что указанная пробка (51, 52, 53) неподвижно соединена со средствами (6) перфорирования.

12. Устройство гидравлической интенсификации по п. 11, характеризующееся тем, что средства (6) перфорирования выполнены с возможностью отсоединения от указанной пробки (51, 52, 53) после ее установки на место.

13. Устройство гидравлической интенсификации по п. 12, характеризующееся тем, что средства (6) перфорирования выполнены с возможностью отсоединения от указанной пробки (51, 52, 53) после выполнения отверстий.

14. Устройство гидравлической интенсификации по любому из пп. 8-13, характеризующееся тем, что средства (6) перфорирования содержат подвижные средства (64) блокировки, предназначенные для взаимодействия с кольцевыми пазами (15, 16), выполненными во внутренней стенке трубы (1).

15. Устройство гидравлической интенсификации по п. 14, характеризующееся тем, что первый кольцевой паз (15) выполнен после муфты, находящейся после обрабатываемой зоны.

16. Устройство гидравлической интенсификации по п. 15, характеризующееся тем, что второй кольцевой паз (16) выполнен перед муфтой, находящейся после обрабатываемой зоны.

17. Устройство гидравлической интенсификации по любому из пп. 8-16, характеризующееся тем, что внутреннее пространство трубы (1) содержит на своем выходном конце седло (14), выполненное с возможностью взаимодействия с шариком (13), чтобы перекрывать указанную трубу (1).

18. Устройство гидравлической интенсификации по любому из пп. 8-17, характеризующееся тем, что указанные отверстия (11) оснащены обратным клапаном, устройством перекрывания отверстия (11) в случае расхода жидкости, превышающего заранее заданное значение, или перепускным клапаном.