ВНУТРИСКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА Российский патент 2019 года по МПК E21B33/124 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к внутрискважинному устройству регулирования потока, предназначенному для регулирования потока текучей среды из ствола скважины в скважинную трубчатую конструкцию и/или из скважинной трубчатой конструкции в ствол скважины. Кроме того, настоящее изобретение относится к внутрискважинной системе.

Уровень техники

Когда клапаны, фрак-порты и устройства регулирования притока расположены в скважине как часть скважинной трубчатой конструкции, зачастую случается, что в отверстиях клапанов, патрубков и устройств откладываются осаждения и обломки. В частности, это происходит внутри скважинной трубчатой конструкции, что вызывает уменьшение площади поперечного сечения потока в отверстиях и, в некоторых случаях, даже перекрывание потока, в результате чего клапаны, патрубки и устройства не функционируют надлежащим образом.

Помимо этого, когда осаждения и обломки откладываются в отверстиях клапанов, патрубков и устройств регулирования притока, уплотнительные элементы, связанные с этими отверстиями, могут быть повреждены, и это может невыгодным образом приводить к протечке клапанов, патрубков или устройств, даже в тех случаях, когда они должны быть перекрыты.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является полное или частичное преодоление упомянутых выше недостатков и изъянов, присущих известным из уровня техники решениям. Более конкретно, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного внутрискважинного устройства регулирования потока, для которого вероятность отложения осаждений и обломков сведена к минимуму, и, следовательно, облегчено открывание и закрывание устройства регулирования потока.

Упомянутые выше задачи, а также многочисленные другие задачи, преимущества и признаки, очевидные из приведенного ниже описания, выполнены посредством решения согласно настоящему изобретению с помощью внутрискважинного устройства регулирования потока, предназначенного для регулирования потока текучей среды из ствола скважины в скважинную трубчатую конструкцию и/или из скважинной трубчатой конструкции в ствол скважины, содержащего:

- базовый трубчатый элемент, имеющий продольную ось и выполненный с возможностью установки как часть скважинной трубчатой конструкции, причем базовый трубчатый элемент имеет первое отверстие;

- первую муфту, расположенную внутри базового трубчатого элемента, причем первая муфта имеет первую часть муфты и вторую часть муфты со вторым отверстием, и первая муфта выполнена с возможностью скольжения вдоль продольной оси для по меньшей мере частичного совмещения первого отверстия со вторым отверстием;

причем имеется вторая муфта, расположенная, по меньшей мере частично, между второй частью муфты и базовым трубчатым элементом; и

имеется зацепляющий элемент, предназначенный для сцепления с выемкой второй части муфты в первом положении и освобождения из сцепления с выемкой второй части муфты во втором положении.

Вторая муфта может входить в сцепление со второй частью муфты в первом положении и выходить из сцепления со второй частью муфты во втором положении.

Первое положение может быть начальным положением внутрискважинного устройства регулирования потока.

Кроме того, вторая муфта может иметь сквозное отверстие, в котором расположен зацепляющий элемент.

Помимо этого, базовый трубчатый элемент может иметь удлиненный выступ, вытянутый вдоль продольной оси и предназначенный для прижимания зацепляющего элемента в сцеплении со второй муфтой вплоть до достижения второго положения.

Также, базовый трубчатый элемент может иметь углубление для вмещения в себя зацепляющего элемента во втором положении.

Дополнительно, внутрискважинное устройство регулирования может быть выполнено с возможностью открывания первого отверстия путем перемещения первой муфты и второй муфты в первом направлении вдоль продольной оси, и закрывания первого отверстия путем перемещения первой муфты и второй муфты во втором направлении, причем второе направление является противоположным первому направлению вдоль продольной оси.

Углубление может иметь первый конец углубления и второй конец углубления, причем второй конец углубления расположен ближе к первому отверстию, при этом первый конец углубления имеет первую торцевую грань, имеющую наклон, а второй конец углубления имеет вторую торцевую грань, вытянутую в направлении, по существу перпендикулярном продольной оси.

Кроме того, может быть предусмотрено ограничение скольжения второй муфты за пределы первого отверстия, когда зацепляющий элемент находится в сцеплении в углублении и упирается во вторую торцевую грань.

Помимо этого, наклонная первая торцевая грань углубления может быть выполнена с возможностью освобождения из сцепления зацепляющего элемента с углублением путем обеспечения скольжения зацепляющего элемента из углубления в процессе перемещения второй муфты во втором направлении.

Дополнительно, зацепляющий элемент может находиться под действием пружины.

Зацепляющий элемент может являться находящимся под действием пружины пружинным кольцом.

Помимо этого, зацепляющий элемент может содержать пружину.

Указанная пружина может быть пластинчатой пружиной.

Также, внутрискважинное устройство регулирования потока может содержать множество зацепляющих элементов.

Описанное выше внутрискважинное устройство регулирования потока может дополнительно содержать первый уплотнительный элемент и второй уплотнительный элемент, причем первый уплотнительный элемент расположен в первой кольцевой канавке в базовом трубчатом элементе с первой стороны первого отверстия, а второй уплотнительный элемент расположен во второй кольцевой канавке в базовом трубчатом элементе со второй стороны первого отверстия, при этом вторая сторона противоположна первой стороне.

Помимо этого, уплотнительные элементы могут быть шевронными уплотнениями.

Кроме того, первый уплотнительный элемент может быть расположен между первой частью муфты и базовым трубчатым элементом, а второй уплотнительный элемент может быть расположен между первой частью муфты и базовым трубчатым элементом в первом положении и между второй муфтой и базовым трубчатым элементом во втором положении.

Вторая часть муфты может содержать множество вторых отверстий.

Дополнительно, первая часть муфты и вторая часть муфты могут быть выполнены в виде одной муфты.

Помимо этого, первая часть муфты может быть третьей муфтой, которая может быть соединена со второй частью муфты.

Кроме того, третья муфта может быть расположена между второй частью муфты и базовым трубчатым элементом.

Первая часть муфты может иметь первый конец и второй конец, а вторая муфта может иметь первый конец и второй конец, причем первый конец первой части муфты упирается во второй конец второй муфты в первом положении.

Также, между вторым концом второй муфты и первым концом первой части муфты может быть образован зазор, когда предусмотрено ограничение перемещения муфты в первом направлении, а первая часть муфты продолжает перемещаться за пределы первого отверстия, в результате чего через зазор обеспечено сообщение с возможностью передачи текучей среды между первым отверстием и вторым отверстием.

Помимо этого, вторая часть муфты может иметь внутреннюю поверхность и канавку на внутренней поверхности, предназначенную для обеспечения сцепления с ключевым инструментом внутрискважинного инструмента.

Дополнительно, базовый трубчатый элемент может быть смонтирован по меньшей мере из двух трубчатых секций.

Кроме того, первое отверстие может быть меньше второго отверстия.

Устройство регулирования потока может представлять собой фрак-порт, или устройство регулирования притока, или клапан.

Помимо этого, отверстия могут быть сквозными.

Настоящее изобретение относится также к внутрискважинной системе, предназначенной для регулирования потока текучей среды из ствола скважины в скважинную трубчатую конструкцию и/или из скважинной трубчатой конструкции в ствол скважины, содержащей:

- скважинную трубчатую конструкцию; и

- внутрискважинное устройство регулирования потока, описанное выше.

Описанная выше внутрискважинная система может дополнительно содержать затрубный барьер, причем затрубный барьер содержит:

- трубчатую часть, выполненную с возможностью установки как часть скважинной трубчатой конструкции, причем трубчатая часть имеет наружную поверхность;

- разжимную муфту, окружающую трубчатую часть и имеющую внутреннюю поверхность муфты, обращенную к трубчатой части, и наружную поверхность муфты, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой частью; и

- кольцевое пространство между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой частью.

Помимо этого, затрубный барьер может быть первым затрубным барьером, а описанная выше система может дополнительно содержать второй затрубный барьер, причем оба затрубных барьера выполнены с возможностью разжимания в затрубном пространстве между трубчатой конструкцией скважины и стенкой ствола скважины или другой трубчатой конструкцией в скважине для обеспечения изоляции продуктивной зоны, расположенной между первым и вторым затрубными барьерами, причем внутрискважинное устройство регулирования потока расположено напротив продуктивной зоны.

Кроме того, один или оба конца разжимной муфты могут быть соединены с трубчатой частью посредством соединительных частей.

Помимо этого, разжимная муфта может быть выполнена из металла.

Дополнительно, трубчатая часть может быть выполнена из металла.

Помимо этого, в трубчатой части может быть выполнено отверстие.

Дополнительно, между соединительной частью и трубчатой частью или между концом разжимной муфты и трубчатой частью может быть расположено уплотнительное средство.

Кроме того, кольцевое пространство может содержать вторую муфту.

Внутрискважинная система может содержать множество устройств регулирования потока.

Краткое описание чертежей

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

- на фиг. 1-3 показан вид в поперечном сечении внутрискважинного устройства регулирования потока согласно настоящему изобретению в различных положениях;

- на фиг. 4-5 показаны виды в поперечном сечении в увеличенном размере частей зацепляющего элемента в сцепленном положении в выемке и в расцепленном положении;

- на фиг. 6 показан вид в поперечном сечении еще одного внутрискважинного устройства регулирования потока; и

- на фиг. 7 показана внутрискважинная система.

Все чертежи являются очень схематическими и выполнены не обязательно с сохранением масштаба, при этом на них показаны только те части, которые необходимы для того, чтобы пояснить изобретение, при этом другие части не показаны или показаны без объяснения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан вид в поперечном сечении варианта осуществления внутрискважинного устройства 1 регулирования потока согласно настоящему изобретению. Внутрискважинное устройство 1 регулирования потока выполнено с возможностью регулирования потока текучей среды из ствола 2 скважины в скважинную трубчатую конструкцию 10 и/или из скважинной трубчатой конструкции 10 в ствол 2 скважины.

Внутрискважинное устройство 1 регулирования потока содержит базовый трубчатый элемент 3, имеющий продольную ось 4 и выполненный с возможностью установки как часть скважинной трубчатой конструкции 10, причем базовый трубчатый элемент 3 имеет первое отверстие 5. Первое отверстие 5 расположено напротив ствола 2 скважины. Внутрискважинное устройство 1 регулирования потока дополнительно содержит первую муфту 6, расположенную внутри базового трубчатого элемента 3. Первая муфта 6 имеет первую часть 7 муфты и вторую часть 8 муфты со вторым отверстием 9. Первая муфта 6 выполнена с возможностью скольжения вдоль продольной оси 4 для по меньшей мере частичного совмещения первого отверстия 5 со вторым отверстием 9, так что может быть обеспечено сообщение с возможностью передачи текучей среды между стволом 2 скважины и внутренней частью 11 скважинной трубчатой конструкции 10. Соответственно, внутрискважинное устройство 1 регулирования выполнено с возможностью открывания первого отверстия 5 путем перемещения первой муфты 6 и второй муфты 12 в первом направлении вдоль продольной оси 4, и закрывания первого отверстия 5 путем перемещения первой муфты 6 и второй муфты 12 во втором направлении, причем второе направление является противоположным первому направлению вдоль продольной оси 4.

Помимо этого, вторая муфта 12 расположена, по меньшей мере частично, между второй частью 8 муфты и базовым трубчатым элементом 3, предусмотрено наличие зацепляющего элемента 13 для зацепления с выемкой 14 второй части 8 муфты в первом положении, соответствующем положению, показанному на фиг. 1. В первом положении первое и второе отверстия не совмещены, и внутрискважинное устройство 1 регулирования потока находится в своем закрытом положении, в котором оно препятствует протеканию какой-либо текучей среды в скважинную трубчатую конструкцию. Зацепляющий элемент 13 дополнительно выполнен с возможностью освобождения из сцепления с выемкой 14 второй части 8 муфты во втором положении, когда первая и вторая муфты 6, 12 были перемещены посредством скольжения вдоль оси 4 относительно базового трубчатого элемента. Второе положение показано на фиг. 2 и 3.

Когда зацепляющий элемент 13 находится в сцеплении в выемке 14 второй части 8 муфты, вторая муфта 12 будет скользить вдоль продольной оси 4 вместе с первой муфтой 6, до тех пор, пока зацепляющий элемент 13 не освободится из сцепления с выемкой 14, что обеспечит первой муфте 6 возможность скольжения далее вдоль продольной оси 4, причем вторая муфта 12 не будет следовать за ней.

Когда внутрискважинное устройство 1 регулирования потока находится в его закрытом положении, первая и вторая муфты упираются друг в друга, предотвращая выпадение осадка или обломков, поскольку между ними нет отверстия, через которое они могут выпадать. Следовательно, тем самым устранены недостатки, обусловленные тем, что по причине отложения в отверстиях осаждений и других обломков сводятся к минимуму, или даже перекрываются возможные потоки через отверстия при их совмещении, поскольку, пока первая муфта не переместится относительно второй муфты, отверстие не образуется.

Кроме того, внутрискважинное устройство 1 регулирования потока содержит первый уплотнительный элемент 22 и второй уплотнительный элемент 23. Первый уплотнительный элемент 22 расположен в первой кольцевой канавке 24 на внутренней поверхности базового трубчатого элемента 3 с первой стороны первого отверстия 5. Второй уплотнительный элемент 23 расположен во второй кольцевой канавке 25 в базовом трубчатом элементе 3 со второй стороны первого отверстия 5, причем вторая сторона расположена напротив первой стороны. Предпочтительно, уплотнительные элементы 22, 23 представляют собой шевронные уплотнения.

Первый уплотнительный элемент 22 расположен между первой частью 7 муфты и базовым трубчатым элементом 3. Второй уплотнительный элемент 23 расположен между первой частью 7 муфты и базовым трубчатым элементом 3 в первом положении, как показано на фиг. 1, и между второй муфтой 12 и базовым трубчатым элементом 3 во втором положении, как показано на фиг. 3. Благодаря тому, что первая муфта и вторая муфта упираются друг в друга при прохождении вторых уплотнительных элементов, вероятность повреждения уплотнительных элементов сведена к минимуму, и за счет этого, следовательно, сохраняются их уплотняющие свойства, поскольку отверстие не образуется до тех пор, пока вторая муфта не пройдет второй уплотнительный элемент 23.

Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 1, первая часть 7 муфты и вторая часть 8 муфты представляют собой два отдельных элемента. Первая часть 7 муфты имеет первую толщину t_1,1 и вторую толщину t_1,2, причем вторая толщина превышает первую толщину. Между первой толщиной и второй толщиной расположена первая стенка 15. Первая толщина расположена ближе ко второй муфте 12.

Аналогичным образом, вторая часть 8 муфты имеет первую толщину t_2,1 и вторую толщину t_2,2, причем первая толщина превышает вторую толщину. В части второй части 8 муфты, имеющей первую толщину t_2,1, расположено второе отверстие 9. Между первой толщиной t_2,1 и второй толщиной t_2,2 расположена вторая стенка 16. Первая стенка 15 и вторая стенка 16 расположены напротив друг друга, причем пространство между ними ограничивает полость 17, как показано на фиг. 1. Вторая часть 8 муфты в показанном варианте осуществления изобретения выполнена с возможностью скольжения вдоль продольной оси 4 независимо от первой части 7 муфты до тех пор, пока вторая стенка 16 не упрется в первую стенку. Это описано ниже со ссылками на фиг. 2 и 3.

Помимо этого, первая часть 7 муфты имеет первый конец 18 и второй конец 19, а вторая муфта 12 имеет первый конец 20 и второй конец 21, причем первый конец 18 первой части 7 муфты упирается во второй конец 21 второй муфты 12 в первом положении, как показано на фиг. 1. Посредством этого вторая муфта 12 может способствовать скольжению первой части 7 муфты, когда вторая часть 8 муфты соединена со второй муфтой 12 посредством зацепляющего элемента 13, а вторая часть 8 муфты перемещается вдоль продольной оси 4.

Как показано на фиг. 1, первая часть 7 муфты представляет собой третью муфту 7, упирающуюся во вторую часть 8 муфты, причем первая часть 7 муфты и вторая часть 8 муфты по-прежнему обеспечивают возможность скольжения относительно друг друга. Третья муфта 7 расположена между второй частью 8 муфты и базовым трубчатым элементом 3.

Вторая муфта 12, показанная на фиг. 1, имеет сквозное отверстие 26, в котором расположен зацепляющий элемент 13. Зацепляющий элемент 13 имеет длину, которая больше толщины второй муфты 12. Сквозное отверстие 26 существенно больше, чем ширина зацепляющего элемента 13, так что в соединении с зацепляющим элементом 13 может быть расположена пружина 27. Пружина 27 оказывает воздействие на зацепляющий элемент 13 в направлении базового трубчатого элемента 3, в результате чего зацепляющий элемент 13 находится под действием пружины при сцеплении с выемкой 14 во второй части 8 муфты и освобождается из сцепления с выемкой 14, как только это становится возможным, для перемещения зацепляющего элемента 13 в радиальном направлении от продольной оси 4. На фиг. 1 показанная пружина 27 является пластинчатой пружиной; однако могут быть использованы другие пружины, например спиральная пружина, расположенная вокруг зацепляющего элемента 13.

Базовый трубчатый элемент 3 имеет углубление 28, расположенное напротив второй муфты 12. Углубление 28 выполнено с возможностью вмещения в себя зацепляющего элемента 13 во втором положении, как показано на фиг. 2 и 3. Таким образом, когда муфты 6, 12 скользят вдоль продольной оси 4, зацепляющий элемент 13 сохраняется в сцеплении с выемкой 14 до тех пор, пока он не достигнет углубления 28, что вызывает выталкивание находящегося под Действием пружины зацепляющего элемента 13 в радиальном направлении, тем самым освобождая его из сцепления с выемкой 14 путем вхождения в сцепление с углублением 28.

Как показано на фиг. 5, углубление 28 имеет первый конец 70 углубления и второй конец 71 углубления, причем второй конец 71 углубления расположен ближе к первому отверстию (не показано на фиг. 5). Первый конец 71 углубления имеет первую торцевую грань 73, имеющую наклон, а второй конец 71 углубления имеет вторую торцевую грань 74, вытянутую в направлении, по существу перпендикулярном продольной оси 4. Наклонная первая торцевая грань 73 углубления 28 выполнена с возможностью освобождения зацепляющего элемента 13 из сцепления с углублением 28 посредством обеспечения выскальзывания зацепляющего элемента 13 через наклонную первую торцевую грань 73 из углубления 28 в процессе перемещения второй муфты 12 во втором направлении.

Помимо этого, как показано на фиг. 1, вторая часть 8 муфты имеет внутреннюю поверхность 29 и по меньшей мере одну канавку 30 на внутренней поверхности 29, предназначенную для обеспечения сцепления с ключевым инструментом внутрискважинного инструмента (не показан). Как показано на фиг. 1, вторая часть 8 муфты имеет первый конец 31 и второй конец 32, а канавка 30 расположена в каждом из концов. На первом конце 31 второй части 8 муфты между второй муфтой 12 и первым концом 31 расположена внутренняя канавка 33, что обеспечивает возможность перемещения второй части 8 муфты относительно второй муфты 12, когда зацепляющий элемент 13 освобождается из сцепления с выемкой 14 во второй части 8 муфты.

На виде в поперечном сечении внутрискважинного устройства 1 регулирования потока, показанном на фиг. 1, изображен только один зацепляющий элемент 13. Однако во внутрискважинном устройстве регулирования потока может быть расположено множество зацепляющих элементов 13.

Первая, вторая и третья муфты, а также первая и вторая части муфты могут быть выполнены из металла.

Как показано на фиг. 2, первая муфта 6 внутрискважинного устройства 1 регулирования потока, показанного на фиг. 1, изображена в промежуточном положении, которое является вторым положением второй муфты.

Как показано на фиг. 3, первая муфта 6 внутрискважинного устройства 1 регулирования потока изображена в третьем положении и открытом положении внутрискважинного устройства 1 регулирования потока, в котором первое и второе отверстия совмещены.

В данном промежуточном втором положении первая и вторая части 7, 8 муфты и вторая муфта 12 были перемещены вправо до тех пор, пока зацепляющий элемент 13 не достиг углубления 28, в результате чего зацепляющий элемент 13 освободился из сцепления с выемкой 14 второй части 8 муфты и в то же время вошел в сцепление с углублением 28.

Второй конец 21 второй муфты 12 все еще находится в данном промежуточном положении, упираясь в первый конец 18 первой части 7 муфты, в результате чего вторая муфта выталкивает первую часть 7 муфты в данное положение. Второй конец 21 второй муфты 12 расположен по существу у первого отверстия 5. На самом деле, для второй муфты 12 предусмотрено ограничение скольжения за пределы первого отверстия 5, когда зацепляющий элемент 13 находится в сцеплении в углублении 28 и упирается во вторую торцевую грань 74 углубления 28. В данном промежуточном положении второй уплотнительный элемент 23 расположен напротив второй муфты 12.

В промежуточном положении, показанном на фиг. 2, первое отверстие 5 не совмещено со вторым отверстием 9 второй части 8 муфты, в результате чего не обеспечено сообщения с возможностью передачи текучей среды между стволом 2 скважины и скважинной трубчатой конструкцией 10.

На фиг. 3 внутрискважинное устройство 1 регулирования потока показано в третьем положении, причем первое отверстие 5 совмещено со вторым отверстием 9, так что обеспечено сообщение с возможностью передачи текучей среды между стволом 2 скважины и скважинной трубчатой конструкцией 10.

Как показано на фиг. 3, между вторым концом 21 второй муфты 12 и первым концом 18 первой части 7 муфты образован зазор 80, когда предусмотрено ограничение перемещения второй муфты 12 в первом направлении, поскольку зацепляющий элемент 13 упирается во вторую торцевую грань углубления, а первая часть 7 муфты продолжает перемещаться за пределы первого отверстия 5, в результате чего через зазор 80 обеспечено сообщение с возможностью передачи текучей среды между первым отверстием 5 и вторым отверстием 9.

Что касается промежуточного положения, показанного на фиг. 2, вторая часть 8 муфты освобождена из сцепления со второй муфтой 12 и перемещена еще больше вправо. Зацепляющий элемент 13 находится в сцеплении с углублением 28, в результате чего обеспечено ограничение перемещения второй муфты 12 далее вправо, как описано выше.

Когда вторая часть 8 первой муфты перемещается вдоль продольной оси без второй муфты 12, стенка 16 второй части муфты будет упираться, через небольшое расстояние, в стенку 15 первой части 7 муфты, в результате чего вторая часть 8 муфты будет толкать первую часть 7 муфты. Таким образом, первая часть 7 муфты начнет двигаться в сторону от второй муфты 12, и тем самым будет обеспечено наличие расстояния между второй муфтой 12 и первой частью 7 муфты. Помимо этого, второе отверстие 9 также будет перемещено в направлении положения первого отверстия 5, и эти два отверстия затем будут совмещены, обеспечивая сообщение с возможностью передачи текучей среды между стволом 2 скважины и скважинной трубчатой конструкцией 10. При перемещении первой муфты от второй муфты образуется кольцеобразное отверстие между ними, и когда второе отверстие 9 совмещено с первым отверстием 5, отверстия также совмещаются с кольцеобразным отверстием между муфтами 6, 12.

Помимо этого, первый конец 31 второй части 8 муфты перемещен в направлении второй муфты 12 посредством уменьшения до минимума внутренней канавки 33. Как показано на фиг. 3, первый конец 31 упирается в конец второй муфты 12, обращенный к первому концу 31 второй части 8 муфты.

Как показано на фиг. 1-3, первое отверстие 5 и второе отверстие 9 имеют по существу одну и ту же ширину вдоль продольной оси 4. Однако показанное на фиг. 6 второе отверстие 9 имеет большую ширину, чем ширина первого отверстия 5, так что при выпадении осадка или обломков второе отверстие уменьшается, но не настолько, чтобы быть меньше первого отверстия 5.

Хотя это и не показано, вторая часть 8 муфты может содержать множество вторых отверстий, при этом базовый трубчатый элемент 3 может также содержать множество первых отверстий.

На фиг. 4 показан с увеличением фрагмент зацепляющего элемента 13, находящегося в сцеплении с выемкой 14 второй части 8 муфты. В этом положении вторая муфта 12 соединена со второй частью 8 муфты и в результате этого следует за второй частью 8 муфты при перемещении второй части 8 муфты.

Зацепляющий элемент 13 содержит первую часть 35 элемента и вторую часть 36 элемента. Первая часть 35 элемента имеет большую ширину, чем ширина второй части 36 элемента, в результате чего образован выступ 37 между двумя частями 35, 36 элемента. Данный выступ выполнен с возможностью вмещения в себя пружины 27, так что пружина 27 оказывает воздействие на выступ 37 с целью выталкивания зацепляющего элемента 13 наружу в радиальном направлении, которое на фиг. 4 является направлением вверх, и в сторону от выемки 14. Однако освобождению зацепляющего элемента 13 из сцепления с выемкой препятствует стенка базового трубчатого элемента 3.

Как показано на фиг. 5, вторая часть 8 муфты перемещена во второе положение, как изображено на фиг. 2, где зацепляющий элемент 13 расположен напротив углубления 28 в базовом трубчатом элементе 3. В данном положении пружина 27 выталкивает зацепляющий элемент 13 радиально наружу в углубление 28, и, тем самым, зацепляющий элемент 13 освобождается из сцепления с выемкой 14. В результате, соединение между второй муфтой 12 и второй частью 8 муфты освобождается от сцепления, благодаря чему вторая часть 8 муфты может перемещаться независимо от второй муфты 12, и затем вторая муфта 12 размещается с фиксацией относительно базового трубчатого элемента 3, поскольку зацепляющий элемент 13 входит в сцепление с углублением 28.

Когда сообщение с возможностью передачи текучей среды между стволом скважины и скважинной трубчатой конструкцией должно быть прекращено, упомянутое выше обеспечение сообщения с возможностью передачи текучей среды осуществляется в обратном порядке.

Хотя это и не изображено, базовый трубчатый элемент может быть смонтирован по меньшей мере из двух трубчатых секций.

Как показано на фиг. 6, первая часть 7 муфты и вторая часть 8 муфты выполнены в виде одной муфты 6. Процедура совмещения первого отверстия 5 в базовом трубчатом элементе 3 со вторым отверстием 9 во второй части 8 муфты для обеспечения сообщения с возможностью передачи текучей среды между стволом 2 скважины и скважинной трубчатой конструкцией 10 выполняется по существу тем же образом, как описано выше применительно к варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 1-3, за исключением того, что первая часть 7 муфты и вторая часть 8 муфты не могут перемещаться независимо друг от друга. Внутрискважинное устройство 1 регулирования потока может быть расположено внутри внутренней канавки или полости скважинной трубчатой конструкции 10, как показано на фиг. 6.

Кроме того, базовый трубчатый элемент может иметь удлиненный выступ, вытянутый вдоль продольной оси и предназначенный для прижимания зацепляющего элемента для его сцепления со второй муфтой и второй частью муфты вплоть до достижения второго положения, а затем удлиненный выступ заканчивается, и зацепляющий элемент освобождается из сцепления со второй частью муфты. Также, зацепляющий элемент может являться находящимся под действием пружины пружинным кольцом.

Устройство 1 регулирования потока согласно настоящему изобретению может представлять собой фрак-порт, или устройство регулирования притока, или клапан.

На фиг. 7 показана внутрискважинная система 100 для осуществления добычи содержащей углеводороды текучей среды в скважине из пласта 40. Внутрискважинная система 100 содержит скважинную трубчатую конструкцию 10, имеющую внутреннюю часть 41, предназначенную для выведения скважинной текучей среды на поверхность.

Внутрискважинная система 100 содержит первый затрубный барьер 50 и второй затрубный барьер 51, предназначенные для изоляции продуктивной зоны 101, когда затрубные барьеры разжаты. Каждый затрубный барьер содержит трубчатую часть 52, выполненную с возможностью установки как часть скважинной трубчатой конструкции 10 посредством резьбы, причем разжимная металлическая муфта 53 окружает трубчатую часть и кольцевое пространство 54 между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой частью. Разжимная металлическая муфта 53 имеет внутреннюю поверхность 55 муфты, обращенную к трубчатой части, и наружную поверхность 56 муфты, обращенную к стенке 57 ствола 2 скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой частью, что обеспечивает наличие изолирующего барьера, когда разжимная муфта разжата.

Внутрискважинная система 100 дополнительно содержит внутрискважинное устройство 1 регулирования потока, установленное как часть скважинной трубчатой конструкции 10 и расположенное между первым и вторым затрубными барьерами напротив продуктивной зоны 101 для регулирования потока текучей среды из ствола 2 скважины в скважинную трубчатую конструкцию 10 и/или из скважинной трубчатой конструкции 10 в ствол 2 скважины.

Под текучей средой или скважинной текучей средой понимается любой тип текучей среды, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, сырая нефть, вода и так далее. Под газом понимается любой тип газовой смеси, присутствующей в скважине, законченной скважине или скважине, не закрепленной обсадными трубами, а под нефтью понимается любой тип нефтяной смеси, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и так далее. Таким образом, в состав газа, нефти и воды могут входить другие элементы или вещества, которые не являются газом, нефтью и/или водой, соответственно.

Под обсадной колонной, эксплуатационной обсадной колонной или скважинной трубчатой конструкцией понимается любой тип трубы, трубчатого элемента, трубопровода, хвостовика, колонны труб и так далее, используемых в скважине при добыче нефти или природного газа. Скважинная трубчатая конструкция может быть выполнена из металла.

В том случае, когда невозможно полностью погрузить инструмент в скважинную трубчатую конструкцию, для проталкивания инструмента до нужного положения в скважине может быть использован скважинный трактор. Скважинный трактор может иметь выдвижные рычаги, имеющие колеса, причем колеса входят в контакт с внутренней поверхностью обсадной колонны для продвижения трактора и инструмента вперед в скважине. Скважинный трактор представляет собой любой вид приводного инструмента, выполненного с возможностью толкать или тянуть инструменты в скважине, например Well Tractor®.

Хотя изобретение описано выше на примере предпочтительных вариантов его осуществления, специалисту в данной области техники очевидно, что возможны модификации данного изобретения, не выходящие за пределы объема правовой охраны изобретения, определенные нижеследующей формулой изобретения.

Группа изобретений относится к внутрискважинному устройству регулирования потока, внутрискважинной системе. Техническим результатом является снижение вероятности отложения осаждений и обломков. Внутрискважинное устройство регулирования потока предназначено для регулирования потока текучей среды из ствола скважины в скважинную трубчатую конструкцию и/или из скважинной трубчатой конструкции в ствол скважины, содержит базовый трубчатый элемент, имеющий продольную ось и выполненный с возможностью установки как часть скважинной трубчатой конструкции. Базовый трубчатый элемент имеет первое отверстие, первую муфту, расположенную внутри базового трубчатого элемента. Первая муфта имеет первую часть муфты и вторую часть муфты со вторым отверстием, и первая муфта выполнена с возможностью скольжения вдоль продольной оси для по меньшей мере частичного совмещения первого отверстия со вторым отверстием. Предусмотрена вторая муфта, расположенная, по меньшей мере частично, между второй частью муфты и базовым трубчатым элементом. Предусмотрен зацепляющий элемент, предназначенный для сцепления с выемкой второй части муфты в первом положении и для освобождения из сцепления с выемкой второй части муфты во втором положении. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока, предназначенное для регулирования потока текучей среды из ствола скважины (2) в скважинную трубчатую конструкцию (10) и/или из скважинной трубчатой конструкции в ствол скважины, содержащее:

- базовый трубчатый элемент (3), имеющий продольную ось (4) и выполненный с возможностью установки как часть скважинной трубчатой конструкции, причем базовый трубчатый элемент имеет первое отверстие (5);

- первую муфту (6), расположенную внутри базового трубчатого элемента (3), причем первая муфта имеет первую часть (7) муфты и вторую часть (8) муфты со вторым отверстием (9), и первая муфта (6) выполнена с возможностью скольжения вдоль продольной оси (4) для по меньшей мере частичного совмещения первого отверстия (5) со вторым отверстием (9);

причем имеется вторая муфта (12), расположенная, по меньшей мере частично, между второй частью (8) муфты и базовым трубчатым элементом (3); и имеется зацепляющий элемент (13), предназначенный для сцепления с выемкой (14) второй части (8) муфты в первом положении и для освобождения из сцепления с выемкой второй части (8) муфты во втором положении.

2. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по п.1, в котором вторая муфта (12) находится в сцеплении со второй частью (8) муфты в первом положении и освобождается из сцепления со второй частью (8) муфты во втором положении.

3. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по п.1 или 2, в котором вторая муфта (12) имеет сквозное отверстие (26), в котором расположен зацепляющий элемент (13).

4. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-3, в котором базовый трубчатый элемент (3) имеет углубление (28), предназначенное для вмещения в себя зацепляющего элемента (13) во втором положении.

5. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-4, причем внутрискважинное устройство регулирования выполнено с возможностью открывания первого отверстия (5) путем перемещения первой муфты (6) и второй муфты (12) в первом направлении вдоль продольной оси (4) и закрывания первого отверстия (5) путем перемещения первой муфты (6) и второй муфты (12) во втором направлении, причем второе направление является противоположным первому направлению вдоль продольной оси.

6. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по п.4 или 5, в котором углубление (28) имеет первый конец (70) углубления и второй конец (71) углубления, причем второй конец (71) углубления расположен ближе к первому отверстию (5), при этом первый конец углубления имеет первую торцевую грань (73), имеющую наклон, а второй конец углубления имеет вторую торцевую грань (74), вытянутую в направлении, по существу перпендикулярном продольной оси (4).

7. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по п.6, в котором предусмотрено ограничение скольжения второй муфты (12) за пределы первого отверстия (5), когда зацепляющий элемент (13) находится в сцеплении в углублении (28) и упирается во вторую торцевую грань (74).

8. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по п.6 или 7, в котором наклонная первая торцевая грань (73) углубления выполнена с возможностью освобождения из сцепления зацепляющего элемента (13) с углублением (28) путем обеспечения скольжения зацепляющего элемента (13) из углубления в процессе перемещения второй муфты (12) во втором направлении.

9. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-8, в котором зацепляющий элемент (13) находится под действием пружины.

10. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-9, дополнительно содержащее первый уплотнительный элемент (22) и второй уплотнительный элемент (23), причем первый уплотнительный элемент расположен в первой кольцевой канавке (24) в базовом трубчатом элементе (3) с первой стороны первого отверстия (5), а второй уплотнительный элемент расположен во второй кольцевой канавке (25) в базовом трубчатом элементе со второй стороны первого отверстия, при этом вторая сторона противоположна первой стороне.

11. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по п.10, в котором первый уплотнительный элемент (22) расположен между первой частью (7) муфты и базовым трубчатым элементом (3), а второй уплотнительный элемент (23) расположен между первой частью (7) муфты и базовым трубчатым элементом (3) в первом положении и между второй муфтой (12) и базовым трубчатым элементом (3) во втором положении.

12. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-11, в котором первая часть (7) муфты и вторая часть (8) муфты выполнены в виде одной муфты.

13. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-11, в котором первая часть (7) муфты представляет собой третью муфту, соединенную со второй частью (8) муфты.

14. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-13, в котором первая часть (7) муфты имеет первый конец (18) и второй конец (19), а вторая муфта (12) имеет первый конец (20) и второй конец (21), причем первый конец первой части (7) муфты упирается во второй конец второй муфты (12) в первом положении.

15. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по п.14, в котором между вторым концом (21) второй муфты (12) и первым концом (18) первой части (7) муфты образован зазор (80), когда предусмотрено ограничение перемещения второй муфты (12) в первом направлении, а первая часть муфты продолжает перемещаться за пределы первого отверстия (5), в результате чего через зазор (80) обеспечено сообщение с возможностью передачи текучей среды между первым отверстием (5) и вторым отверстием (9).

16. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-15, в котором вторая часть (8) муфты имеет внутреннюю поверхность (29) и канавку (30) на внутренней поверхности, предназначенную для обеспечения сцепления с ключевым инструментом внутрискважинного инструмента.

17. Внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-16, в котором устройство (1) регулирования потока представляет собой фрак-порт, или устройство регулирования притока, или клапан.

18. Внутрискважинная система (100) для регулирования потока текучей среды из ствола (2) скважины в скважинную трубчатую конструкцию (10) и/или из скважинной трубчатой конструкции (10) в ствол (2) скважины, содержащая:

- скважинную трубчатую конструкцию (10) и

- внутрискважинное устройство (1) регулирования потока по любому из пп.1-17.

19. Внутрискважинная система (100) по п.18, дополнительно содержащая затрубный барьер (50, 51), причем затрубный барьер содержит:

- трубчатую часть (52), выполненную с возможностью установки как часть скважинной трубчатой конструкции (10), при этом трубчатая часть имеет наружную поверхность;

- разжимную муфту (53), окружающую трубчатую часть и имеющую внутреннюю поверхность (55), обращенную к трубчатой части, и наружную поверхность (56), обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой частью; и

- кольцевое пространство (54) между внутренней поверхностью разжимной муфты

и трубчатой частью.

20. Внутрискважинная система (100) по п.19, в которой затрубный барьер является первым затрубным барьером (50), а система дополнительно содержит второй затрубный барьер (51), причем оба затрубных барьера выполнены с возможностью разжимания в затрубном пространстве между скважинной трубчатой конструкцией и стенкой ствола скважины или другой трубчатой конструкцией в скважине для обеспечения изоляции продуктивной зоны (101), расположенной между первым и вторым затрубными барьерами, причем внутрискважинное устройство (1) регулирования потока расположено напротив продуктивной зоны.