СЕКЦИЯ ВЫРЕЗКИ ОКНА В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ С НАПРАВЛЯЮЩИМИ ПРОФИЛЯМИ И СПОСОБЫ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2020 года по МПК E21B29/06 E21B7/08 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Углеводороды можно добывать через ствол скважины, пересекающий подземный пласт. Ствол скважины может быть сравнительно сложным. Например, скважина может представлять собой разветвленную скважину, такую как многоствольные скважины и/или скважины с боковыми стволами. Многоствольные скважины содержат один или большее количество боковых стволов скважины, отходящих от первоначального (или главного) ствола скважины. Скважина с боковыми стволами представляет собой скважину, ствол которой отклоняется от первого общего направления во втором общем направлении. Многоствольная скважина может содержать окно, позволяющее формировать боковые стволы скважины. Скважина с боковыми стволами может содержать окно, позволяющее стволу скважины отклоняться во втором общем направлении.

Окно может быть сформировано путем размещения секции вырезки окна в обсадной колонне и скважинного отклонителя в обсадной колонне в желаемом месте в основном стволе скважины. Скважинный отклонитель может отклонять одну или большее количество фрез через стенку обсадной колонны в одной или большем количестве ориентаций. Отклоненные фрезы проникают в часть секции вырезки окна в обсадной колонне, формируя окно в секции вырезки окна в обсадной колонне, через которое буровые долота могут бурить боковой ствол скважины или вспомогательный ствол скважины.

Секции вырезки окна в обсадной колонне часто изготовлены из материала высокой прочности. Указанный материал высокой прочности может быть также устойчивым против коррозии, чтобы противостоять агрессивным веществам, таким как сероводород и диоксид углерода, которые могут присутствовать в подземной среде. Фрезерование части материала высокой прочности может представлять собой трудную задачу и создавать большое количество обрезков, таких как мелкие частицы секции вырезки окна в обсадной колонне, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на освоение скважины и добычу углеводородов. Указанные обрезки могут препятствовать легкому извлечению скважинного отклонителя после завершения фрезерования, закупоривать устройства для регулирования расхода, повреждать уплотнения, засорять отверстия уплотнений и мешать размещению компонентов в основном стволе ниже секции вырезки окна в обсадной колонне. Когда обрезки выкачивается из скважины, они могут засорять поверхностное оборудование.

С фрезерованием окна в обсадной колонне обычно связано боковое смещение режущего инструмента. Такое смещение может создавать окно неправильной формы через секцию вырезки окна в обсадной колонне, что может создавать трудности для операций бурения, освоения и добычи в боковом стволе скважины, проходящем наружу от ствола скважины, в котором расположена секция вырезки окна в обсадной колонне. Можно использовать секции вырезки окна в обсадной колонне с предварительно фрезерованными окнами, способствующие улучшению контроля геометрической формы профиля окна и уменьшению количества обрезков. Однако, секции вырезки окна в обсадной колонне с предварительно фрезерованными окнами требуют знания желаемой ориентации при установке и ориентирования указанной секции в окружном направлении таким образом, чтобы окно было ориентировано в направлении желаемого бокового ствола скважины. Если указанная секция ориентирована предварительно, ее нельзя перемещать после размещения внутри скважины. Однако, в некоторых случаях бывает желательно повернуть секцию вырезки окна в обсадной колонне для улучшения цементирования. Если указанную секцию размещают внутри скважины, а затем ориентируют, существует риск захвата секции в скважине, что может привести к неправильной ориентации предварительно фрезерованного окна.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Данные графические материалы иллюстрируют определенные аспекты некоторых вариантов реализации данного изобретения, и их не следует использовать для ограничения или определения формулы данного изобретения.

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе секции вырезки окна в обсадной колонне, содержащей внутренний направляющий профиль, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Фиг. 2 представляет собой аксиальный поперечный разрез секции вырезки окна в обсадной колонне, содержащей внутренний направляющий профиль, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе секции вырезки окна в обсадной колонне, содержащей внешний направляющий профиль, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Фиг. 4 представляет собой аксиальный поперечный разрез секции вырезки окна в обсадной колонне, содержащей внешний направляющий профиль, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе секции обсадной колонны, содержащей внутренний направляющий профиль и внешний направляющий профиль, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую режущий инструмент, развернутый в секции вырезки окна в обсадной колонне, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Фиг. 7 представляет собой схему, иллюстрирующую режущий инструмент, частично профрезеровавший секцию вырезки окна в обсадной колонне, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Фиг. 8 представляет собой схему, иллюстрирующую вид в разрезе секции вырезки окна в обсадной колонне, содержащей внутренний профиль, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Фиг. 9 представляет собой схему, иллюстрирующую вид в разрезе секции вырезки окна в обсадной колонне, содержащей отклоняющую накладку, согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения.

Несмотря на то, что варианты реализации данного изобретения проиллюстрированы, эти варианты реализации изобретения не подразумевают ограничение изобретения, и никакое такое ограничение не должно предполагаться. Раскрываемый объект изобретения допускает значительные модификации, изменения и эквиваленты по форме и функции, которые могут быть выполнены специалистами в данной области техники и имеют преимущества данного изобретения. Проиллюстрированные и описанные варианты реализации данного изобретения представляют собой лишь примеры и не исчерпывают объем изобретения.

ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном документе подробно описаны иллюстративные варианты реализации данного изобретения. В целях ясности в этом описании могут быть изложены не все особенности фактического варианта реализации данного изобретения. Конечно, следует понимать, что в разработке любого такого фактического варианта реализации, для достижения конкретных целей реализации могут быть применены многочисленные решения для конкретных вариантов реализации изобретения, которые могут отличаться для различных вариантов реализации изобретения. Кроме того, следует иметь в виду, что такая разработка может быть сложной и трудоемкой, но, тем не менее, представлять собой обычную задачу для специалиста в данной области техники, ознакомившегося с данным описанием.

В контексте данного документа термины «обсадная труба», «обсадная колонна», «секция обсадной колонны» и аналогичные термины относятся по существу к трубчатой защитной облицовке ствола скважины. Обсадная колонна может быть изготовлена из любого материала и может содержать трубчатые элементы, известные специалистам в данной области техники как обсадные трубы, хвостовики и подъемные трубы. В некоторых вариантах реализации изобретения обсадная колонна может быть выполнена из стали. В некоторых случаях обсадную колонну можно продлевать в скважине, соединять в скважине и/или формировать в скважине.

В контексте данного документа термин «секция вырезки окна в обсадной колонне» не обязательно должен означать, что секция вырезки окна имеет длину, эквивалентную секции обсадной колонны. На самом деле, секция вырезки окна в обсадной колонне может иметь любую длину, подходящую для вставки в качестве части обсадной колонны и для установки в скважине.

В контексте данного документа термин «цемент» используется для обозначения материала, герметизирующего и закрепляющего колонну трубчатых элементов в стволе скважины. Цемент может содержать цементирующий материал и/или материалы других типов, такие как полимеры, эпоксидные смолы и т.п.

Термины направления, такие как «выше», «ниже», «верхний», «нижний» и т.д., используются в данном описании для удобства ссылок на приложенные фигуры. Как правило, «выше», «верхний», «вверх» и подобные термины относятся к направлению к поверхности земли вдоль ствола скважины, а «ниже», «нижний», «вниз» и подобные термины относятся к направлению от поверхности земли вдоль ствола скважины.

Данное изобретение относится к секции вырезки окна в обсадной колонне и способам ее использования. В частности, данное изобретение относится к секции вырезки окна в обсадной колонне с направляющими профилями и способам ее использования.

Конкретнее, данное изобретение относится к секции вырезки окна в обсадной колонне, содержащей по существу трубчатую секцию обсадной колонны, содержащую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, в которой по меньшей мере периферическая часть внутренней поверхности содержит множество осевых внутренних желобков. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере периферическая часть внешней поверхности содержит множество осевых внешних желобков. В некоторых вариантах реализации изобретения данное изобретение относится к способу, включающему следующие этапы: размещение секции вырезки окна в обсадной колонне в стволе скважины, проникающем по меньшей мере в часть подземного пласта, причем секция вырезки окна в обсадной колонне содержит по существу трубчатую секцию обсадной колонны, содержащую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, в которой по меньшей мере периферическая часть внутренней поверхности содержит множество осевых внутренних желобков; и прорезание окна по меньшей мере через часть указанной секции вырезки окна в обсадной колонне с помощью режущего инструмента.

Среди многих потенциальных преимуществ устройств и способов по данному изобретению, только некоторые из которых упомянуты в данном документе, указанные один или большее количество желобков, ребер или направляющих профилей секции вырезки окна в обсадной колонне могут направлять режущий инструмент во время фрезерования указанной секции вырезки окна в обсадной колонне, способствуя управлению траекторией фрезерования, и оптимизируя геометрическую форму проема окна в секции вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения указанные направляющие профили равномерно распределены по окружности секции вырезки окна в обсадной колонне, таким образом, предоставляя несколько альтернативных вариантов ориентации окна. В некоторых вариантах реализации изобретения эти альтернативные варианты предоставляют секцию вырезки окна в обсадной колонне, которая не требует предварительного ориентирования или ориентирования в скважине для получения желаемой ориентации окна. По существу, указанная секция вырезки окна в обсадной колонне обеспечивает большую гибкость и универсальность, например, возможность определения желаемой ориентации окна после цементирования секции вырезки окна в обсадной колонне в стволе скважины и/или возможность выбора другой ориентации окна после завершения цементирования. В некоторых вариантах реализации изобретения секции вырезки окна в обсадной колонне и способы по данному изобретению могут предоставить секцию вырезки окна в обсадной колонне с частями с уменьшенной толщиной стенки, таким образом, уменьшая количество обрезков в скважине, образующихся во время фрезерования. В некоторых вариантах реализации изобретения, в отличие от предварительно фрезерованных окон, которые часто содержат «более мягкие» материалы типа алюминия, подверженные ухудшению механических свойств при повышенных температурах, секции вырезки окна в обсадной колонне по данному изобретению могут состоять по существу из стали, которая обладает гораздо большей температурной стойкостью.

Варианты реализации данного изобретения и его преимущества можно лучше понять, обратившись к Фиг. 1-9, на которых одинаковые номера использованы для обозначения одинаковых и соответствующих элементов.

На Фиг. 1 проиллюстрирован вид в перспективе типовой секции вырезки окна в обсадной колонне согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения. Секция 10 вырезки окна в обсадной колонне может содержать по существу трубчатую секцию 10 обсадной колонны. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренняя поверхность 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне имеет оптимизированную геометрию толщины стенки, содержащей множество внутренних желобков 14, ориентированных в осевом направлении вдоль секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В контексте данного документа «желобками» называются расположенные по периферии участки поверхности секции 10 вырезки окна в обсадной колонне, имеющие меньшую толщину, чем по меньшей мере один другой участок секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения желобок может содержать вырез, канал или другое углубление. В контексте данного документа «толщина стенки» означает разницу между внешним диаметром и внутренним диаметром секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Специалист в данной области техники поймет, что внутренние желобки 14 могут представлять собой вырезы, каналы или другие углубления, которые имеют уменьшенную толщину стенки по сравнению с другой частью секции 10 вырезки окна в обсадной колонне.

В некоторых вариантах реализации изобретения внутренняя поверхность 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне содержит по меньшей мере четыре осевых внутренних желобка 14. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренние желобки 14 распределены по периметру окружности внутренней поверхности 12. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренние желобки 14 равномерно распределены по периметру окружности внутренней поверхности 12. В некоторых вариантах реализации изобретения осевые внутренние желобки 14 могут быть расположены вдоль всей длины секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения осевые внутренние желобки 14 могут быть расположены вдоль по меньшей мере около 50%, по меньшей мере около 40%, по меньшей мере около 30%, по меньшей мере около 20% или по меньшей мере около 10% секции 10 вырезки окна в обсадной колонне.

В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере часть внутренних осевых желобков 14 может содержать наполнительный материал (не показан). В контексте данного документа «наполнительным материалом» называется любой материал, менее стойкий к фрезерованию, чем материал секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения указанный наполнительный материал может образовывать более ровную внутреннюю поверхность 12, что может, например, уменьшать скопление обрезков во внутренних желобках 14, облегчать проход скважинных устройств (например, скребков или пробок) и/или устранять проблемы с просачиванием флюида. В некоторых вариантах реализации изобретения наполнительный материал может включать, но без ограничения, политетрафторэтилен, полимер, композитный материал или их комбинацию. В некоторых вариантах реализации изобретения наполнительный материал может содержать любой другой подходящий материал.

Части секции 10 вырезки окна в обсадной колонне между внутренними желобками 14 могут образовывать внутренние ребра 16. Внутренние ребра 16 могут представлять собой участки внутренней поверхности 12 между внутренними желобками 14, имеющие большую толщину стенки, чем внутренние желобки 14. Внутренние ребра 14 также могут быть ориентированы в осевом направлении и расположены по периметру вокруг внутренней поверхности 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Вместе внутренние ребра 16 и внутренние желобки 14 могут образовывать внутренний направляющий профиль 18. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренний направляющий профиль 18 расположен вдоль всей длины внутренней поверхности 12. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренний направляющий профиль 19 расположен только вдоль около более 50% (например, половины, ближайшей к поверхности) или менее внутренней поверхности 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренний направляющий профиль 18 может быть расположен вдоль по меньшей мере около 50%, по меньшей мере около 40%, по меньшей мере около 30%, по меньшей мере около 20% или по меньшей мере около 10% секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Фиг. 2 изображает вид в разрезе части секции 10 вырезки окна в обсадной колонне, содержащей внутренний направляющий профиль 18 с пятью внутренними желобками 14. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренние желобки 14 равномерно распределены по периметру окружности внутренней поверхности 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне.

Каждый внутренний желобок 14 может представлять потенциальную ориентацию для вырезки окна, через которое может быть создано ответвление ствола скважины. По существу, внутренний направляющий профиль 18 может предоставить несколько ориентаций для вырезки окна, и таким образом несколько ориентаций для бурения бокового ствола скважины. Например, в вариантах реализации изобретения, в которых внутренняя поверхность 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне содержит пять осевых внутренних желобков 12, могут иметь место по меньшей мере пять потенциальных ориентаций окна. В некоторых вариантах реализации изобретения наличие нескольких потенциальных ориентаций окна обеспечивает достаточную универсальность, устраняющую необходимость ориентировать секцию 10 вырезки окна в обсадной колонне перед введением в ствол скважины.

Кроме того, согласно Фиг. 3, внешняя поверхность 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне также может содержать осевые внешние желобки 22 и осевые внешние ребра 24. Аналогично внутренним желобкам 14 (см. Фиг. 1), внешние желобки 22 могут иметь уменьшенную толщину стенки по сравнению с другими частями секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Специалист в данной области техники поймет, что внешние желобки 22 могут представлять собой вырезы, каналы или другие углубления, которые имеют уменьшенную толщину стенки по сравнению с другой частью секции 10 вырезки окна в обсадной колонне.

В некоторых вариантах реализации изобретения внешняя поверхность 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне содержит множество осевых внешних желобков 22. В некоторых вариантах реализации изобретения внешняя поверхность 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне содержит по меньшей мере четыре осевых внешних желобка 22. В некоторых вариантах реализации изобретения осевые внешние желобки 22 распределены по периметру окружности внешней поверхности 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения внешние желобки 22 равномерно распределены по периметру окружности внешней поверхности 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения осевые внешние желобки 22 могут быть расположены вдоль всей длины секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения осевые внешние желобки 22 могут быть расположены вдоль по меньшей мере около 50%, по меньшей мере около 40%, по меньшей мере около 30%, по меньшей мере около 20% или по меньшей мере около 10% секции 10 вырезки окна в обсадной колонне.

В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере часть внешних осевых желобков 22 может содержать наполнительный материал (не показан). В некоторых вариантах реализации изобретения указанный наполнительный материал может образовывать более ровную внешнюю поверхность 20, что может, например, уменьшать скопление обрезков и/или устранять проблемы с просачиванием флюида. В некоторых вариантах реализации изобретения наполнительный материал может включать, но без ограничения, политетрафторэтилен, полимер, композитный материал, любой другой подходящий материал или их комбинацию.

Внешние ребра 24 могут представлять собой участки внешней поверхности 20 между внешними желобками 22, имеющие большую толщину стенки, чем внешние желобки 22. В целом, два или большее количество внешних желобков 22 могут быть расположены на внешней поверхности 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения внешняя поверхность 20 содержит четыре или большее количество внешних желобков 22. Вместе внешние ребра 24 и внешние желобки 22 образуют внешний направляющий профиль 26. В некоторых вариантах реализации изобретения внешний направляющий профиль 26 расположен вдоль всей длины секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения внешний направляющий профиль 26 расположен только вдоль около нижних 50% (например, половины, наиболее удаленной от поверхности) или менее внешней поверхности 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Фиг. 4 изображает вид в разрезе части секции 10 вырезки окна в обсадной колонне, содержащей внешний направляющий профиль 26 с пятью внешними желобками 22. В некоторых вариантах реализации изобретения внешний направляющий профиль 26 может быть расположен вдоль по меньшей мере около 50%, по меньшей мере около 40%, по меньшей мере около 30%, по меньшей мере около 20% или по меньшей мере около 10% секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения внешние желобки 22 равномерно распределены по периметру окружности внешней поверхности 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне.

Кроме того, согласно Фиг. 5, секция 10 вырезки окна в обсадной колонне может содержать внутренний направляющий профиль 18, внешний направляющий профиль 26 или оба из них. В некоторых вариантах реализации изобретения как внутренний направляющий профиль 18, так и внешний направляющий профиль 26 расположен вдоль всей длины секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения приблизительно верхняя половина секции 10 вырезки окна в обсадной колонне содержит внутренний направляющий профиль 18, и приблизительно нижняя половина секции 10 вырезки окна в обсадной колонне содержит внешний направляющий профиль 26. Специалист в данной области техники поймет, что другие конфигурации внутренних направляющих профилей 18 и внешних направляющих профилей 26 могут быть подходящими для некоторых вариантов реализации данного изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения секция 10 вырезки окна в обсадной колонне может быть закреплена путем зацепления с установочным профилем 28. Указанный установочный профиль 28 может быть выполнен с возможностью приема соответствующего стопорного механизма (не показан) секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Например, установочный профиль может содержать защелочное соединение. Установочный профиль 28 может содержать различные инструменты и отрезки трубчатых элементов, соединенные для поворота и выравнивания секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения установочный профиль 28 может представлять собой многостороннюю систему защелок или соединений Sperry, которую можно приобрести у компании Halliburton Energy Services of Houston, Texas, USA.

Фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую разрез секции 10 вырезки окна в обсадной колонне согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения. Секция 10 вырезки окна в обсадной колонне расположена в стволе скважины 34, проникающем по меньшей мере в часть подземного пласта 36. В некоторых вариантах реализации изобретения секция 10 вырезки окна в обсадной колонне представляет собой часть обсадной колонны (не показана). В некоторых вариантах реализации изобретения секция 10 вырезки окна в обсадной колонне зацементирована в части ствола скважины 34. В некоторых вариантах реализации изобретения прибор измерения во время бурения (ИВВБ) или каротажа во время бурения (КВВБ) может работать во время установки секции 10 вырезки окна в обсадной колонне, так что установленные ориентации направляющих профилей 18, 26 известны. В некоторых вариантах реализации изобретения каротаж может быть выполнен после установки обсадной колонны для определения ориентации направляющих профилей 18, 26. Устройство 32 отклонения, такое как скважинный отклонитель, может быть установлено в секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство 32 отклонения могут удерживать на месте один или большее количество якорей 48. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство 32 отклонения может быть смещено так, чтобы при установке оно выравнивалось, достигая оптимальной ориентации фрезерования. В некоторых вариантах реализации изобретения это можно выполнить с помощью установочного профиля 28 (смотрите Фиг. 5), предварительно ориентированного в направлении одного из направляющих профилей 18, 26, в котором устройство 32 отклонения выравнивается с помощью защелок. Режущий инструмент 30, такой как фреза или сверло, спускают вглубь скважины. Режущий инструмент 30 фрезерует через внутреннюю поверхность 12 и внешнюю поверхность 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне, формируя окно, через которое может быть создано ответвление 38 ствола скважины в подземном пласте 36. Внутренний направляющий профиль 18 может способствовать предотвращению поперечного смещения (или «откатыванию») режущего инструмента 30, когда он начинает прорезать внутреннюю поверхность 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Устройство 32 отклонения может отклонять режущий инструмент 30 в направлении внутренней поверхности 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Режущий инструмент 30 может входить в зацепление по меньшей мере с частью внутреннего направляющего профиля 18 (например, внутренними желобками и внутренними ребрами).

Внутренний направляющий профиль 18 может способствовать управлению траекторией фрезерования и уменьшать потенциальное поперечное смещение, обычно связанное с фрезерованием окна в обсадной колонне. Например, желобки внутреннего направляющего профиля 18 могут оказывать меньшее сопротивление режущему инструменту 30, чем ребра, и поскольку режущие инструменты 30 как правило идут по траектории наименьшего сопротивления, режущий инструмент 30 может быть склонным оставаться в пределах одного или большего количества желобков. Это может уменьшать склонность режущего инструмента 30 «уходить» в сторону в направлении вращения режущего инструмента 30. В некоторых вариантах реализации изобретения секция 10 вырезки окна в обсадной колонне, содержащая внутренний направляющий профиль 18, внешний направляющий профиль 26 или оба из них, создает меньшее количество обрезков, чем секция 10 вырезки окна в обсадной колонне без таких направляющих профилей.

Кроме того, согласно Фиг. 7, когда режущий инструмент 30 прорезал внутреннюю поверхность 12 и внешнюю поверхность 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне, режущий инструмент 30 может войти в зацепление с внешним направляющим профилем 26. Внешний направляющий профиль 26 может способствовать предотвращению поперечного смещения режущего инструмента 30, когда он прорезает внешнюю поверхность секции 10 вырезки окна в обсадной колонне, цемент 40 и подземный пласт 36. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения режущий инструмент 30 прорезавший секцию 10 вырезки окна в обсадной колонне наполовину, может войти в зацепление как с внутренним направляющим профилем 18, так и с внешним направляющим профилем 26.

Кроме того, согласно Фиг. 8, внутренняя поверхность 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне может содержать внутренний профиль 42. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренний профиль 42 может содержать расположенный по периметру вырез или наклонный скат. Внутренний профиль 42 может улучшать начало резания, предоставляя профиль (например, кромку), на котором режущий инструмент 30 может начинать вырезку окна в обсадной колонне. Внутренний профиль 42 может быть сформирован там, где режущий инструмент 30 впервые соприкоснется с внутренней поверхностью 12 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне в операции фрезерования для вырезки окна в секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. Однако, в некоторых вариантах реализации изобретения внутренний профиль 42 может быть сформирован в другом подходящем месте на секции 10 вырезки окна в обсадной колонне.

Фиг. 9 представляет собой схему, иллюстрирующую потенциальную модификацию секции 10 вырезки окна в обсадной колонне согласно некоторым вариантам реализации данного изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения периферическая часть внешней поверхности 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне может содержать отклоняющую накладку 44. В некоторых вариантах реализации изобретения отклоняющая накладка 44 может содержать участок внешней поверхности 20 с увеличенной толщиной стенки. В некоторых вариантах реализации изобретения отклоняющая накладка 44 может содержать наклонный скат 46, увеличивающий толщину стенки в направлении нижней части секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения отклоняющая накладка 44 может быть расположена в основании секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения отклоняющая накладка 44 может способствовать направлению режущего инструмента 30 в направлении от секции 10 вырезки окна в обсадной колонне и в подземный пласт 36. В некоторых вариантах реализации изобретения отклоняющая накладка 44 может уменьшать склонность режущего инструмента 30 оставлять борозды на внешней поверхности 20 секции 10 вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения отклоняющая накладка 44 может быть сформирована в месте, предназначенном для смещения режущего инструмента 30 в направлении от секции 10 вырезки окна в обсадной колонне в цемент 40 и в подземный пласт 36. В некоторых вариантах реализации изобретения отклоняющая накладка 44 может быть выполнена с возможностью способствования отходу режущего инструмента 30 от секции 10 вырезки окна в обсадной колонне.

Согласно аспектам данного изобретения, типовая секция вырезки окна в обсадной колонне может содержать по существу трубчатую секцию обсадной колонны, содержащую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, в которой по меньшей мере периферическая часть внутренней поверхности содержит множество осевых внутренних желобков. Множество осевых внутренних желобков могут иметь толщину стенки, меньшую толщины стенки по меньшей мере одной другой части секции вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения множество осевых внутренних желобков расположены вдоль по меньшей мере около 50% секции вырезки окна в обсадной колонне. По меньшей мере часть каждого из множества осевых внутренних желобков может содержать наполнительный материал. В некоторых вариантах реализации изобретения множество осевых внутренних желобков содержит по меньшей мере четыре осевых внутренних желобка. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренняя поверхность дополнительно содержит расположенный по окружности внутренний профиль, выполненный с возможностью облегчения операции фрезерования.

В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере периферическая часть внешней поверхности содержит множество осевых внешних желобков. Множество осевых внешних желобков могут иметь толщину стенки, меньшую толщины стенки по меньшей мере одной другой части секции вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения множество осевых внешних желобков расположены вдоль по меньшей мере около 50% секции вырезки окна в обсадной колонне. По меньшей мере часть каждого из множества осевых внешних желобков может содержать наполнительный материал. В некоторых вариантах реализации изобретения множество осевых внешних желобков содержит по меньшей мере четыре осевых внешних желобка. В некоторых вариантах реализации изобретения внешняя поверхность дополнительно содержит отклоняющую накладку.

Согласно аспектам данного изобретения, типовой способ включает следующие этапы: размещение секции вырезки окна в обсадной колонне в стволе скважины, проникающем по меньшей мере в часть подземного пласта, причем секция вырезки окна в обсадной колонне содержит по существу трубчатую секцию обсадной колонны, имеющую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, в которой по меньшей мере периферическая часть внутренней поверхности содержит множество осевых внутренних желобков; и прорезание окна по меньшей мере через часть указанной секции вырезки окна в обсадной колонне с помощью режущего инструмента. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере периферическая часть внешней поверхности содержит множество осевых внешних желобков. В некоторых вариантах реализации изобретения режущий инструмент входит в зацепление по меньшей мере с одним из множества осевых внутренних желобков. Режущий инструмент может сопротивляться поперечному смещению, благодаря, по меньшей мере, частично, зацеплению по меньшей мере с одним из множества осевых внутренних желобков. В некоторых вариантах реализации изобретения размещение не включает ориентирование секции вырезки окна в обсадной колонне. В некоторых вариантах реализации изобретения режущий инструмент входит в зацепление по меньшей мере с одним из множества осевых внешних желобков.

Согласно аспектам данного изобретения, типовая секция вырезки окна в обсадной колонне может содержать по существу трубчатую секцию обсадной колонны, имеющую внутреннюю поверхность, содержащую внутренний направляющий профиль, уменьшающий поперечное смещение режущего инструмента, фрезерующего секцию вырезки окна в обсадной колонне; и внешнюю поверхность. В некоторых вариантах реализации изобретения внешняя поверхность содержит внешний направляющий профиль, уменьшающий поперечное смещение режущего инструмента, фрезерующего секцию вырезки окна в обсадной колонне.

Таким образом, данное изобретение идеально подходит для достижения упомянутых, а также присущих ему целей и реализации преимуществ. Конкретные варианты реализации изобретения, описанные выше, представляют собой лишь иллюстрации, поскольку данное изобретение может быть модифицировано и реализовано на практике различными, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов в данной области техники, которые ознакомятся с преимуществами идей, изложенных в данном документе. Хотя специалист, подготовленный в данной области техники, может внести множество изменений, такие изменения остаются в пределах сущности объекта изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения. Кроме того, для деталей конструкции или схемы, проиллюстрированных в настоящем документе, не предусмотрены никакие ограничения, кроме описанных в приведенных ниже пунктах формулы изобретения. Поэтому очевидно, что конкретные иллюстративные варианты реализации изобретения, описанные выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие различные варианты рассматриваются как находящиеся в пределах объема и сущности данного изобретения. В частности, каждый диапазон значений (например, «от около а до около b» или, равносильно, «от примерно а до примерно b» или, равносильно, «от примерно a-b»), описанный в данном документе, следует понимать как определяющий показательное множество (множество всех подмножеств) соответствующего диапазона значений. Термины в формуле изобретения имеют свое простое, обычное значение, если иное явно и четко не определено патентообладателем.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к вырезанию окна в обсадной колонне для формирования бокового ствола. Секция вырезки окна включает трубчатую секцию обсадной колонны, содержащую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность. По меньшей мере периферическая часть внутренней поверхности содержит множество осевых внутренних желобков, продолжающихся дальше в осевом направлении, чем в окружном направлении. При осуществлении способа прорезания окна размещают секции вырезки окна в обсадной колонне. Секция содержит по существу трубчатую секцию обсадной колонны, содержащую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, в которой по меньшей мере периферическая часть внутренней поверхности содержит множество осевых внутренних желобков, продолжающихся дальше в осевом направлении, чем в окружном направлении, прорезают окно по меньшей мере через часть указанной секции вырезки окна в обсадной колонне с помощью режущего инструмента. Уменьшается количество обрезков при фрезеровании, предотвращается поперечное смещение режущего инструмента и/или устраняется необходимость предварительного ориентирования секции вырезки окна в обсадной колонне для достижения желаемой вырезки окна. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Секция вырезки окна в обсадной колонне, содержащая:

по существу трубчатую секцию обсадной колонны, содержащую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность,

причем по меньшей мере периферическая часть внутренней поверхности содержит множество осевых внутренних желобков, продолжающихся дальше в осевом направлении, чем в окружном направлении.

2. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что указанное множество осевых внутренних желобков имеют толщину стенки, меньшую толщины стенки по меньшей мере одной другой части секции вырезки окна в обсадной колонне.

3. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что указанное множество осевых внутренних желобков расположены вдоль по меньшей мере 50% секции вырезки окна в обсадной колонне.

4. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть каждого из указанного множества осевых внутренних желобков содержит наполнительный материал.

5. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что указанное множество осевых внутренних желобков содержит по меньшей мере четыре осевых внутренних желобка.

6. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что указанная внутренняя поверхность дополнительно содержит расположенный по окружности внутренний профиль, облегчающий операцию фрезерования.

7. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что указанная внешняя поверхность содержит отклоняющую накладку.

8. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере периферическая часть указанной внешней поверхности содержит множество осевых внешних желобков.

9. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 8, отличающаяся тем, что указанное множество осевых внешних желобков имеют толщину стенки, меньшую толщины стенки по меньшей мере одной другой части секции вырезки окна в обсадной колонне.

10. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 8, отличающаяся тем, что указанное множество осевых внешних желобков расположены вдоль по меньшей мере 50% секции вырезки окна в обсадной колонне.

11. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 8, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть каждого из указанного множества осевых внешних желобков содержит наполнительный материал.

12. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 8, отличающаяся тем, что указанное множество осевых внешних желобков содержит по меньшей мере четыре осевых внешних желобка.

13. Способ прорезания окна через секцию вырезки окна, включающий следующие этапы:

размещение секции вырезки окна в обсадной колонне в стволе скважины, проникающем по меньшей мере в часть подземного пласта, причем секция вырезки окна в обсадной колонне содержит по существу трубчатую секцию обсадной колонны, содержащую внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, в которой по меньшей мере периферическая часть внутренней поверхности содержит множество осевых внутренних желобков, продолжающихся дальше в осевом направлении, чем в окружном направлении; и

прорезание окна по меньшей мере через часть указанной секции вырезки окна в обсадной колонне с помощью режущего инструмента.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что по меньшей мере периферическая часть указанной внешней поверхности содержит множество осевых внешних желобков.

15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что режущий инструмент входит в зацепление по меньшей мере с одним из указанного множества осевых внутренних желобков.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что режущий инструмент сопротивляется поперечному смещению, благодаря, по меньшей мере частично, зацеплению по меньшей мере с одним из указанного множества осевых внутренних желобков.

17. Способ по п. 13, отличающийся тем, что размещение не включает ориентирование секции вырезки окна в обсадной колонне для достижения желаемой ориентации окна.

18. Способ по п. 14, отличающийся тем, что режущий инструмент входит в зацепление по меньшей мере с одним из указанного множества осевых внешних желобков.

19. Секция вырезки окна в обсадной колонне, содержащая:

по существу трубчатую секцию обсадной колонны, имеющую внутреннюю поверхность, содержащую внутренний направляющий профиль, уменьшающий поперечное смещение режущего инструмента, фрезерующего секцию вырезки окна в обсадной колонне, причем внутренний направляющий профиль содержит множество осевых внутренних желобков, продолжающихся вдоль по меньшей мере 10% осевой длины секции вырезки окна в обсадной колонне; и внешнюю поверхность.

20. Секция вырезки окна в обсадной колонне по п. 19, отличающаяся тем, что указанная внешняя поверхность содержит внешний направляющий профиль, уменьшающий поперечное смещение режущего инструмента, фрезерующего секцию вырезки окна в обсадной колонне.