МНОГОШУНТОВЫЙ УЗЕЛ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ГРАВИЙНОЙ НАБИВКИ Российский патент 2020 года по МПК E21B43/04 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявке на патент США № 62/688813, поданной 22 июня 2018 г.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к фильтрующим узлам нижних эксплуатационных систем, используемых в гравийной набивке ствола скважины, а более конкретно, к системам с шунтирующими трубами, используемым в узлах фильтрации песка.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В процессе заканчивания нефтяной и/или газовой скважины колонна эксплуатационных труб может проходить в ствол скважины. Во время добычи пластового флюида пластовый песок может попадать в линию тока пластового флюида, когда он проходит вдоль колонны насосно-компрессорных труб. Пластовый песок, как правило, является относительно мелким песком, который может разрушать эксплуатационные компоненты в линии тока пластового флюида.

Когда ожидается появление пластового песка, между пластом и эксплуатационными колоннами в эксплуатационной зоне могут устанавливаться один или большее количество нижних эксплуатационных узлов. Нижние эксплуатационные узлы обычно содержат перфорированную основную трубу, окруженную песчаным фильтром, для фильтрации мелких частиц из пластового флюида. Пакер обычно устанавливают над эксплуатационным узлом для герметизации кольцевого пространства в эксплуатационной зоне, где пластовые флюиды текут в эксплуатационную колонну. Затем может быть выполнена «гравийная набивка» кольцевого пространства вокруг песчаного фильтра относительно крупнозернистым песком (или гравием), который уменьшает количество мелкозернистого песка, достигающего фильтра. Уплотняющий песок закачивается вниз по рабочей колонне в суспензию жидкости-носителя, такую как вода и/или гель, и заполняет кольцевое пространство вокруг песчаного фильтра. В скважинных установках, в которых фильтр подвешен в необсаженном открытом стволе скважины, песчаная или гравийная набивка могут служить для крепления окружающего неуплотненного пласта. Во время процесса гравийной набивки может происходить преждевременная потеря жидкости-носителя в пласте, известная как утечка, что приводит к образованию песчаных пробок в кольцевом пространстве вокруг фильтра. В случае преждевременной потери жидкости-носителя, недостаточное уплотнение вокруг песчаного фильтра снижает эффективность фильтрации гравийной набивки.

Один из традиционных подходов для решения данной проблемы образования уплотняющих песчаных пробок состоял в том, чтобы снабдить каждый эксплуатационный узел последовательно соединенными шунтирующими трубами, которые проходят в продольном направлении через секцию песчаного фильтра, причем противоположные концы каждой шунтирующей трубы выступали наружу за активную фильтрующую часть секции песчаного фильтра. В собранной конструкции песчаного фильтра последовательно соединенные шунтирующие трубы аксиально соединены друг с другом, образуя шунтирующий канал, проходящий вдоль узла песчаного фильтра. Шунтирующий канал позволяет входящей в него уплотняющей суспензии песок/гель обойти любые песчаные пробки, которые могут быть образованы, и позволяет суспензии проникнуть в кольцевое пространство фильтр/обсадная колонна или фильтр/необсаженный ствол скважины ниже песчаной пробки, образуя тем самым требуемый гравийный фильтр под ним.

В тех случаях, когда эксплуатационные зоны удлинены, множество снарядов для нижнего заканчивания могут быть расположены в виде непрерывной цепи, формируя колонну снарядов для нижнего заканчивания, которая может простираться на сотни футов. Чтобы обеспечить осаждение суспензии гравийной набивки по всей длине колонны снарядов для нижнего заканчивания от ее входного конца до выходного конца, особенно в глубоких стволах скважин и наклонных стволах скважин, к жидкости-носителю должны быть приложены относительно высокие давления. Таким образом, каждый отдельный снаряд для нижнего заканчивания, используемый в общей колонне, выполнен с возможностью выдерживать высокие давления подачи, испытываемые на верхнем конце колонны снарядов для нижнего заканчивания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ в данном документе сделана ссылка на следующее краткое описание, приведенное в связи с прилагаемыми чертежами и подробным описанием:

На ФИГ. 1 показан вид в разрезе скважинной системы, содержащей расположенную в ней систему для нижнего заканчивания.

На ФИГ. 2 показан частичный вид в разрезе снаряда для нижнего заканчивания.

На ФИГ. 3 показан частичный вид сбоку варианта осуществления узла шунтирующих труб, расположенного на основной трубе снаряда для нижнего заканчивания.

На ФИГ. 4А показано поперечное сечение варианта осуществления узла шунтирующих труб вдоль линии A-A' на ФИГ. 2.

На ФИГ. 4B показано поперечное сечение варианта осуществления узла шунтирующих труб вдоль линии B-B' на ФИГ. 2.

На ФИГ. 5 показан способ установки в стволе скважины снаряда для нижнего заканчивания, содержащего системы шунтирующих труб с различными номинальными давлениями.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В описании могут повторяться ссылочные номера и/или буквы в различных примерах или фигурах. Это повторение приводится в целях упрощения и ясности и не обуславливает взаимосвязь между различными вариантами осуществления и/или обсуждаемыми конфигурациями. Кроме того, пространственно относительные термины, такие как под, ниже, нижний, выше, верхний, вверх по стволу скважины, вниз по стволу скважины, вверх по потоку, вниз по потоку и тому подобные, могут использоваться в настоящем документе для упрощения описания взаимного расположения одного элемента или признака по отношению к другому(им) элементу(ам) или признаку(ам) в соответствии с иллюстрацией, причем направление вверх означает направление к верхней части соответствующей фигуры, а направление вниз означает направление к нижней части соответствующей фигуры, направление вверх по стволу скважины означает направление к устью ствола скважины, направление вниз по стволу скважины означает направление к забою ствола скважины. Если не указано иное, пространственно относительные термины могут быть предназначены для охвата различных ориентаций устройства при использовании или работе в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, элементы, описанные как «ниже» или «под» другими элементами или признаками, будут тогда ориентированы «над» другими элементами или признаками. Таким образом, термин «ниже» может охватывать как ориентацию выше, так и ниже. Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90 градусов или в других ориентациях), причем пространственно относительные описательные термины, используемые в настоящем документе, могут также интерпретироваться соответствующим образом.

Кроме того, даже если фигура может изображать горизонтальный ствол скважины или вертикальный ствол скважины, если не указано иное, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что устройство в соответствии с настоящим изобретением одинаково хорошо подходит для использования в стволах скважин, имеющих другие ориентации, включая наклонные стволы скважин, многоствольные скважины или тому подобные. Аналогично, если не указано иное, даже если фигура может изображать морскую эксплуатацию, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что устройство в соответствии с настоящим изобретением одинаково хорошо подходит для наземной и морской эксплуатации.

В общем случае, предусмотрен снаряд для нижнего заканчивания, содержащий по меньшей мере два узла песчаного фильтра, а именно первый или верхний узел песчаного фильтра и второй или нижний узел песчаного фильтра. Каждый узел песчаного фильтра содержит шунтирующую систему. Каждая шунтирующая система содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока. Каждая набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на определенном расстоянии от соединительного блока и друг от друга. В одном или большем количестве вариантов осуществления площадь поперечного сечения транспортной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше, чем площадь поперечного сечения транспортной трубы во втором узле песчаного фильтра. В одном или большем количестве вариантов осуществления площадь поперечного сечения набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше, чем площадь поперечного сечения набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. В одном или большем количестве вариантов осуществления площадь поперечного сечения сопел набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше площади поперечного сечения сопел набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. В одном или большем количестве вариантов осуществления расстояние между соединительным блоком и соплами набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра больше, чем расстояние между соединительным блоком и соплами набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. В одном или большем количестве вариантов осуществления расстояние между соседними соплами набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра больше, чем расстояние между соседними соплами набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. В одном или большем количестве вариантов осуществления количество сопел набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше количества сопел набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

На ФИГ. 1 показан вид в частичном вертикальном разрезе скважинной эксплуатационной системы 10, используемой для заканчивания скважины, предназначенной для добычи углеводородов из ствола 12 скважины, проходящего через различные земные пласты в нефтегазоносном пласте 14, расположенном ниже поверхности 16 земли. Ствол 12 скважины может быть сформирован из одного или нескольких стволов, проходящих в пласт 14 и расположенных в любой ориентации, как например горизонтальный ствол скважины 12a, проиллюстрированный на ФИГ. 1. Пласт 14 содержит эксплуатационные зоны 18, из которых добывают углеводороды.

Эксплуатационная система 10 содержит буровую установку или вышку 20. Буровая установка 20 может содержать подъемное устройство 22, талевый блок 24 и вертлюг 26 для подъема и опускания обсадной колонны, бурильную трубу, гибкую насосно-компрессорную трубу, эксплуатационную насосно-компрессорную колонну, другие типы труб или колонн насосно-компрессорных труб или другие типы средств для спуско-подъемных работ, такие как талевый канат, тросовая проволока и тому подобное 30. На ФИГ. 1 средство 30 для спуско-подъемных работ является, по существу, трубчатой, проходящей в осевом направлении рабочей колонной или эксплуатационной насосно-компрессорной колонной, образованной из множества секций труб, соединенных вплотную друг с другом, поддерживающей узел заканчивания, как описано ниже.

Буровая установка 20 может быть расположена вблизи устья 40 скважины или на расстоянии от него, как, например, в случае морской установки, показанной на ФИГ. 1. Одно или большее количество устройств 42 контроля давления, таких как противовыбросовые превенторы (ПВП) и другое оборудование, связанное с бурением или эксплуатацией ствола скважины, также могут быть предусмотрены на устье 40 скважины или в другом месте в системе 10.

Для выполнения морских работ, как показано на ФИГ. 1, буровая установка 20 может быть установлена на нефтяной или газовой платформе 44, такой как морская платформа, показанная на иллюстрации, полупогружных буровых платформах, буровых судах и тому подобном (не показано). Хотя система 10 на ФИГ. 1 показана как морская эксплуатационная система, система 10, проиллюстрированная на ФИГ. 1, может быть развернута на суше. В любом случае для морских систем один или большее количество подводных трубопроводов или водоотделяющих колонн 46 для бурения проходят от палубы 50 платформы 44 до подводного устья 40 скважины. Колонна 30 насосно-компрессорных труб проходит вниз от буровой установки 20 через подводный трубопровод 46 и ПВП 42 в ствол 12 скважины.

Из источника 52 рабочей или жидкости для технического обслуживания, такого как резервуар для хранения или бак, рабочая жидкость может подаваться через напорные линии 64 в оборудование, расположенное в стволе 12 скважины, такое как подземное оборудование 56. Источник 52 рабочей жидкости может подавать любую жидкость, используемую при скважинных работах, включая, без ограничения, суспензию для гравийной набивки, жидкость для кислотной обработки, жидкую воду, пар или жидкость другого типа.

Эксплуатационная система 10 в целом может быть охарактеризована как имеющая трубопроводную систему 58. В контексте настоящего изобретения трубопроводная система 58 может содержать обсадную колонну, водоотделяющие колонны для бурения, насосно-компрессорные трубы, бурильные колонны, колонны заканчивания или эксплуатационные колонны, переходные муфты, трубные головки или любые другие трубы или оборудование, которое присоединяют или прикрепляют к вышеуказанному, например, колонне 30, трубопроводу 46 и обсадной колонне. Из этих соображений трубопроводная система 58 может содержать одну или большее количество обсадных колонн 60, которые могут быть зацементированы в стволе 12 скважины, такие как поверхностные, промежуточные и эксплуатационные обсадные колонны 60, показанные на ФИГ. 1. Кольцевое пространство 62 образовано между стенками комплектов смежных трубчатых элементов, таких как концентрические обсадные колонны 60 или внешняя часть колонны 30 насосно-компрессорных труб, и внутренней стенкой ствола 12 скважины или обсадной колонны 60, в зависимости от конкретного случая. Хотя ствол 12 скважины показан как необсаженный в эксплуатационной зоне 18 и вдоль всей изображенной части горизонтального ствола 12a скважины, весь ствол 12 скважины или его часть и/или горизонтальный ствол 12a скважины или его часть также могут быть обсажены, причем изобретение не ограничено в этом отношении.

Добываемый флюид и осколки породы, возвращающиеся на поверхность 16 из ствола скважины 12, направляются посредством напорной линии 64 в резервуары 54 для хранения и/или системы 66 подготовки.

На ФИГ. 1 подземное оборудование 56 показано как оборудование для заканчивания скважин, а колонна 30 насосно-компрессорных труб, сообщающаяся по текучей среде с оборудованием 56 для заканчивания скважин, показана как эксплуатационная насосно-компрессорная колонна 30. Хотя оборудование 56 для заканчивания скважин может быть расположено в стволе 12 скважины любой ориентации, в целях иллюстрации оборудование 56 для заканчивания скважин показано расположенным, по существу, в горизонтальной части ствола 12 скважины и содержит снаряд 82 для нижнего заканчивания, содержащий различные инструменты, такие как пакер 86, узел 88 песчаного фильтра, узел 92 песчаного фильтра, узел 96 песчаного фильтра и пакер 98. В вариантах осуществления, где снаряд 82 для нижнего заканчивания развернут в обсаженном стволе скважины, дополнительный пакер, такой как пакер 86, будет развернут на дистальном конце снаряда для нижнего заканчивания. В показанном варианте осуществления пакер 86 обычно расположен рядом с верхним по потоку или проксимальным концом эксплуатационной зоны 18, а пакер 98 обычно расположен рядом с нижним по потоку или дистальным концом эксплуатационной зоны 18. Каждый из узлов 88, 92 и 96 песчаного фильтра содержит систему шунтирующих труб 97 и расположен таким образом, что узел песчаного фильтра, содержащий систему шунтирующих труб с наибольшим номинальным рабочим давлением, находится выше по потоку, а узел песчаного фильтра, имеющий систему шунтирующих труб с наименьшим номинальным рабочим давлением, находится ниже по потоку. Таким образом, например, в показанном варианте осуществления узел 88 песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с более высоким рабочим давлением, чем узел 96 шунтирующих труб песчаного фильтра.

В стволе 12 скважины на нижнем конце колонны 30 насосно-компрессорных труб находится снаряд 104 для верхнего заканчивания, который содержит различные инструменты, такие как пакер 106 и модуль 112 управления потоком флюида.

Вверх по стволу скважины от снаряда 104 для верхнего заканчивания имеются одна или большее количество линий 116, таких как система гидравлических трубопроводов, система трубопроводов для подачи флюида под давлением и т. п., которые проходят к поверхности 16.

Вид в поперечном разрезе варианта осуществления снаряда 200 для нижнего заканчивания показан на ФИГ. 2. Снаряд для нижнего заканчивания обычно содержит первый узел 202 песчаного фильтра, соединенный со вторым узлом 204 песчаного фильтра. В некоторых вариантах осуществления снаряд 200 для нижнего заканчивания может содержать множество взаимосвязанных первых узлов 202 песчаного фильтра в верхней части снаряда 200 для нижнего заканчивания и множество взаимосвязанных вторых узлов 204 песчаного фильтра в нижней части снаряда 200 для нижнего заканчивания. Каждый узел песчаного фильтра содержит главную трубу 206, имеющую ряд расположенных на ней перфорированных отверстий 208, причем основная труба 206 проходит между первым концом и вторым концом. Песчаный фильтр или фильтрующая среда 210 расположены вокруг части основной трубы 206 и ряда перфорированных отверстий 208 для фильтрации флюидов, поступающих из пласта. Каждый узел песчаного фильтра также содержит узел 220 шунтирующих труб, расположенный снаружи фильтрующей среды 220. Как правило, узел 220 шунтирующих труб может содержать одно или большее количество удерживающих колец 222, поддерживающих одну или большее количество шунтирующих труб 224 в виде транспортной трубы или набивочной трубы, расположенных вдоль и в целом параллельно основной трубе 206. Шунтирующие трубы 224 являются трубчатыми элементами, имеющими канал 225, ограниченный в них площадью поперечного сечения. Хотя здесь показано расположение снаружи и, в основном, параллельно основной трубе 206, возможны и другие расположения и ориентация. Внешний кожух 226 может быть расположен вокруг основной трубы 206, одной или большего количества шунтирующих труб 224 и фильтрующей среды 210. В варианте осуществления удерживающие кольца 212 выполнены с возможностью удерживания одной или большего количества шунтирующих труб 224 и/или наружного кожуха 226 в определенном положении относительно основной трубы 206.

Хотя основная труба 206 показана перфорированной на ФИГ. 2, основная труба 206 может иметь прорези и/или содержать перфорированные отверстия любой формы, при условии, что перфорированные отверстия сообщаются по текучей среде между внутренним сквозным отверстием 228 и наружной стороной 230 узла фильтра.

Фильтрующая среда 210 может быть расположена вокруг основной трубы 206 и может служить для ограничения и/или предотвращения попадания песка, мелких частиц продуктивной толщи и/или других твердых частиц в основную трубу 206. В варианте осуществления фильтрующая среда 210 относится к так называемому «проволочному» типу, поскольку она выполнена из проволоки, плотно намотанной по спирали вокруг основной трубы 206, с интервалом между проволочными обмотками, выбранным для обеспечения потока флюида через фильтрующую среду 210, при этом предотвращая прохождение частиц, размер которых больше выбранного размера, между проволочными обмотками. Хотя при описании настоящего изобретения используется конкретный тип фильтрующей среды 210, следует понимать, что общий термин «фильтрующая среда», используемый в данном документе, предназначен для включения и охвата всех типов аналогичных структур, которые обычно используются в гравийной набивке для заканчивания скважин, которые позволяют потоку флюида проходить через фильтр или экран, ограничивая и/или блокируя поток частиц (например, другие имеющиеся в продаже фильтры, щелевые или перфорированные хвостовики или трубы; сита из спеченного металла; спеченные калиброванные, сетчатые сита; экранированные трубы, сита с предварительной набивкой и/или хвостовики или их комбинации).

Основная труба 206 обычно имеет конец с наружной резьбой 232 и конец с внутренней резьбой 234, позволяющие соединять основную трубу 206 со смежной основной трубой 206. В проиллюстрированном варианте осуществления основная труба 206a первого узла 202 песчаного фильтра соединена с основной трубой 206b второго узла 204 песчаного фильтра, образуя соединение 236. Таким образом, первый узел 202 песчаного фильтра и второй узел 204 песчаного фильтра могут быть соединены друг с другом вплотную, так что соответствующие основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде через сквозные отверстия 228. Как показано на ФИГ. 2, каждая основная труба 206 может содержать соединительную секцию 238, которая проходит за пределы узла 220 шунтирующих труб соответствующих узлов песчаного фильтра. Эта открытая часть основной трубы 206 может использоваться во время процесса соединения, позволяя одному или большему количеству инструментов входить в зацепление с открытой частью для навинчивания первого и второго узлов 202, 204 песчаного фильтра.

Шунтирующие трубы 224 смежных узлов песчаных фильтров могут сообщаться по текучей среде посредством соединительной трубы 240. В проиллюстрированном варианте осуществления шунтирующая труба 224а соединена с шунтирующей трубой 224b посредством соединительной трубы 240. Для защиты соединительной трубы 240 можно использовать дополнительный кожух 242. Хотя изобретение не ограничивается конкретной формой шунтирующих труб 224 или соединительных труб 240, в некоторых вариантах осуществления шунтирующие трубы 224 могут иметь некруглое поперечное сечение (как показано на ФИГ. 3А и 3В), тогда как соединительные трубы 240 могут иметь круглое поперечное сечение. В этом случае конец каждой соединительной трубы может содержать переходник или муфту 244 для перехода от некруглого поперечного сечения шунтирующей трубы 224 к круглому поперечному сечению соединительных труб 240.

Хотя конкретная форма труб, описанных в настоящем документе, не является ограничением в определенных вариантах осуществления, шунтирующие трубы, используемые в системах шунтирующих труб, обычно имеют некруглое поперечное сечение. Эти формы поперечного сечения позволяют размещать шунтирующие трубы рядом с трубчатым стволом скважины и обеспечивают требуемую площадь потока, при этом нет необходимости, чтобы внешний диаметр соответствовал диаметру, необходимому при использовании всех круглых элементов. Соединительные трубы, используемые для соединения шунтирующих труб на соседних скважинных трубчатых соединениях, обычно имеют круглое поперечное сечение, в то время как шунтирующие трубы имеют некруглое поперечное сечение.

На ФИГ. 3 показан вид сбоку снаряда 200 для нижнего заканчивания, причем первый узел 202 песчаного фильтра соединен со вторым узлом 204 песчаного фильтра. В проиллюстрированном варианте осуществления фильтрующая среда 210 и внешние кожухи 226, 242, показанные на ФИГ. 2, сняты для лучшей иллюстрации узлов шунтирующих труб. Кроме того, различные типы шунтирующих труб 224, которые содержит узел 220 шунтирующих труб, проиллюстрированы здесь более подробно. В частности, на ФИГ. 3 показан узел 206a основной трубы, соединенный с узлом 206b основной трубы в точке соединения 236. Первый узел 202 песчаного фильтра содержит два узла 302 и 304 шунтирующих труб. Аналогично, второй узел 204 песчаного фильтра проиллюстрирован двумя узлами 306 и 308 шунтирующих труб. Каждый узел шунтирующих труб, описанный в настоящем документе, включая узлы 220 шунтирующих труб на ФИГ. 2, как правило, содержит транспортную трубу 310 и набивочную трубу 312, выходящие из соединительного блока 314, чтобы сообщаться друг с другом по текучей среде.

Как показано, шунтирующие трубы 310, 312 могут формировать разветвленную структуру от соединительного блока 314 вдоль узла 202 песчаного фильтра с помощью одной или большего количества транспортных труб 310, образующих магистральный трубопровод, и с помощью одной или большего количества набивочных труб 312, образующих ответвления трубопровода. В одном из вариантов осуществления множество разветвленных структур может проходить вдоль узла 202 песчаного фильтра. Использование множества разветвленных структур может обеспечить резервирование системы шунтирующих труб в случае, если одна из разветвленных структур повреждена, забита или иным образом заблокирована для работы по назначению. Аналогично, хотя соединительный блок 314 изображен как имеющий только один вход и два выхода, изобретение не ограничено конкретной конфигурацией соединительного блока. Показанный «Y-образный» соединительный блок приводится только в качестве иллюстрации, если не указано иное для конкретной конфигурации. Из этих соображений в определенных конфигурациях узел шунтирующих труб может содержать только соединительный блок 314, имеющий один вход и два выхода, как показано на иллюстрации.

Каждая набивочная труба 312 содержит одно или большее количество сопел 316. Каждое сопло 316 расположено на расстоянии D1 от его соответствующего соединительного блока 314. Аналогично, каждое сопло 316 вдоль набивочной трубы 312 может быть расположено на расстоянии D2 от соседних сопел. Расстояние D2 между соплами 216 вдоль конкретной набивочной трубы 312 может быть одинаковым или различным. Аналогично, расстояние D2 между соплами узлов шунтирующих труб 216 одного и того же узла песчаного фильтра может быть одинаковым или различным.

Также на ФИГ. 3 показано соединительную трубу 240а, соединяющую узел 302 шунтирующих труб с узлом 306 шунтирующих труб, и соединительную трубу 240b, соединяющую узел 204 шунтирующих труб с узлом 308 шунтирующих труб. На дистальном конце транспортной трубы 310a предусмотрена муфта 244a для облегчения прикрепления соединительной трубы 240a, при этом на дистальном конце транспортной трубы 310b предусмотрена муфта 244b для облегчения прикрепления соединительной трубы 240b. В частности, соединительная труба 240a соединяет соединительный блок 314c с муфтой 244a на дистальном конце транспортной трубы 310a, тем самым обеспечивая возможность сообщения по текучей среде между узлом 302 шунтирующих труб верхнего или высокого давления и узлом 306 шунтирующих труб нижнего или низкого давления. Аналогично, соединительная труба 240b соединяет соединительный блок 314d с муфтой 244b на дистальном конце транспортной трубы 310b, объединяя соединение 236 между первым узлом 202 песчаного фильтра и вторым узлом 204 песчаного фильтра.

На ФИГ. 4А показано поперечное сечение А-А первого узла 202 песчаного фильтра и шунтирующих труб 224а, проиллюстрированных на ФИГ. 2, причем на ФИГ. 4B показано поперечное сечение B-B второго узла 204 песчаного фильтра и шунтирующих труб 224b, проиллюстрированных на ФИГ. 2. Как в целом показано, одна или большее количество шунтирующих труб 224 обычно содержат трубчатые элементы, расположенные снаружи и, в основном, параллельно основной трубе 224. Хотя шунтирующие трубы 224 описаны как трубчатые элементы (например, имеющие, в основном, прямоугольные поперечные сечения), одна или большее количество шунтирующих труб 224 могут иметь другие формы поперечного сечения, такие как круглая, эллиптическая, овально-изогнутая и/или трапециевидная форма. Удерживающие кольца 222 могут удерживать шунтирующие трубы 224 в определенном положении относительно основной трубы 206. Одна или большее количество шунтирующих труб 224 могут быть эксцентрично расположены относительно основной трубы 206, как лучше всего видно на ФИГ. 2. На каждой из ФИГ. 4А и 4В четыре шунтирующие трубы 224 расположены на одной стороне основной трубы 206. Хотя на ФИГ. 2 и 4 показаны шунтирующие трубы как расположенные эксцентрично, также возможны и другие расположения одной или большего количества шунтирующих труб около основной трубы 206.

На ФИГ. 4А показан первый узел 202 песчаного фильтра, содержащий два узла шунтирующих труб 220, каждый из которых содержит транспортную трубу 410 и набивочную трубу 412. Каждая транспортная труба 410 имеет площадь поперечного сечения A1, ограниченную стенкой 414 толщиной T1. Аналогично, каждая набивочная труба 412 имеет площадь поперечного сечения B1, ограниченную стенкой 416 толщиной T2. Каждая набивочная труба дополнительно содержит одно или большее количество сопел 418, через которые могут протекать флюиды, чтобы облегчить гравийную набивку. В некоторых вариантах осуществления сопло 418 может быть выполнено в виде перфорации или отверстия в стенке 416 или в виде короткой трубы с конусностью или сужением. Сопло 418 характеризуется площадью поперечного сечения потока С1.

Аналогично, на ФИГ. 4В показан второй узел 204 песчаного фильтра, содержащий два узла 220 шунтирующих труб, каждый из которых содержит транспортную трубу 420 и набивочную трубу 422. Каждая транспортная труба 420 имеет площадь поперечного сечения A2, ограниченную стенкой 422 толщиной T3. Аналогично, каждая набивочная труба 422 имеет площадь поперечного сечения B2, ограниченную стенкой 424 толщиной T4. Каждая набивочная труба дополнительно содержит одно или большее количество сопел 4426, через которые могут протекать флюиды, чтобы облегчить гравийную набивку. В некоторых вариантах осуществления сопло 426 может быть выполнено в виде перфорации или отверстия в стенке 424 или в виде короткой трубы с конусностью или сужением. Сопло 426 характеризуется площадью поперечного сечения С2.

В одном или большем количестве вариантов осуществления площадь поперечного сечения A1 транспортной трубы 410 первого узла 202 песчаного фильтра меньше, чем площадь поперечного сечения A2 транспортной трубы 420 второго узла 204 песчаного фильтра. Другими словами, расположенная ниже по потоку транспортная труба узла песчаного фильтра, которая находится ближе к дистальному концу эксплуатационной зоны, имеет большую площадь поперечного сечения, чем расположенная выше по потоку транспортная труба узла песчаного фильтра, находящаяся ближе к проксимальному концу эксплуатационной зоны.

В одном или большем количестве вариантов осуществления площадь поперечного сечения B1 набивочной трубы 412 в первом узле 202 песчаного фильтра меньше, чем площадь поперечного сечения B2 набивочной трубы 422 во втором узле 204 песчаного фильтра. Другими словами, расположенная ниже по потоку набивочная труба узла песчаного фильтра, находящаяся ближе к дистальному концу эксплуатационной зоны, имеет большую площадь поперечного сечения, чем расположенная выше по потоку набивочная труба узла песчаного фильтра, находящаяся ближе к проксимальному концу эксплуатационной зоны.

В одном или большем количестве вариантов осуществления площадь поперечного сечения C1 сопла 418 первого узла 202 песчаного фильтра меньше, чем площадь поперечного сечения C2 сопла 426 второго узла 204 песчаного фильтра. Другими словами, находящиеся ниже по потоку сопла шунтирующих труб узла песчаного фильтра, которые расположены ближе к дистальному концу эксплуатационной зоны, имеют большую площадь поперечного сечения, чем находящиеся выше по потоку сопла шунтирующих труб узла песчаного фильтра, расположенные ближе к проксимальному концу эксплуатационной зоны.

В одном или большем количестве вариантов осуществления узел набивочной трубы 412 первого узла 202 песчаного фильтра имеет меньшее количество сопел 418, чем количество сопел 426 в узле 422 набивочной трубы второго узла 204 песчаного фильтра.

Как показано на ФИГ. 3, в одном или большем количестве вариантов осуществления расстояние D1 первого сопла 316 узла 312а набивочной трубы от соединительного блока 314а больше, чем расстояние D1 первого сопла 316 узла 312с набивочной трубы от соединительного блока 314с для соединенных между собой узлов 302 и 306 шунтирующих труб. Аналогично, расстояние D1 первого сопла 316 узла 312b набивочной трубы от соединительного блока 314b больше, чем расстояние D1 первого сопла 316 узла 312d набивочной трубы от соединительного блока 314d для соединенных между собой узлов 304 и 308 шунтирующих труб.

Аналогичным образом, в одном или большем количестве вариантов осуществления расстояние D2 между соседними соплами 316 узла 312a набивочной трубы первого узла 202 песчаного фильтра больше, чем расстояние D2 между соседними соплами 316 узла 312c набивочной трубы второго узла 204 песчаного фильтра для соединенных между собой узлов 302 и 306 шунтирующих труб. Аналогично, расстояние D2 между соседними соплами 316 узла 312b набивочной трубы первого узла 202 песчаного фильтра больше, чем расстояние D2 между соседними соплами 316 узла 312d набивочной трубы второго узла 204 песчаного фильтра для соединенных между собой узлов 304 и 308 шунтирующих труб.

Хотя была описана каждая из различных геометрий узла шунтирующих труб, следует понимать, что любая одна или большее количество геометрий могут быть объединены для достижения требуемого режима течения для конкретного узла шунтирующих труб. В некоторых случаях некоторые из геометрий останутся прежними. Например, транспортные трубы 410 и 420 могут быть одинаковыми с одинаковыми областями потока А1, А2, но геометрия соответствующих набивочных труб 412, 244 может различаться по количеству сопел и/или площадей поперечного сечения В1, В2 и/или расстоянию между соплами вдоль соответствующих набивочных труб.

Обычно, когда нижний эксплуатационный узел устанавливают вдоль эксплуатационной зоны, нижний эксплуатационный узел обычно состоит из множества узлов песчаного фильтра и узлов шунтирующих труб с одинаковым номинальным давлением. Из этих соображений узлы шунтирующих труб выбирают исходя из ожидаемых условий эксплуатации узлов шунтирующих труб. При более коротких интервалах гравийной набивки суспензия гравийной набивки поступает в кольцевое пространство ствола скважины при примерно одинаковом давлении флюида по длине интервала. Конечно, по мере увеличения интервалов гравийной набивки требуется повышенное рабочее давление, чтобы обеспечить протекание суспензии гравийной набивки по всей длине интервала гравийной набивки. Таким образом, по мере увеличения интервалов гравийной набивки необходимо было использовать узлы шунтирующих труб с повышенным номинальным рабочим давлением или давлением разрыва, что требует использования более тяжелых и/или более громоздких труб и элементов, чтобы предотвратить риск разрыва узлов шунтирующих труб. Поскольку узлы шунтирующих труб для всего нижнего эксплуатационного узла выбирают исходя из самого высокого рабочего давления, которое, как ожидается, потребуется по всей длине интервала гравийной набивки, отдельные узлы песчаного фильтра в нижних эксплуатационных узлах становятся все более тяжелыми. Однако, поскольку суспензия течет из расположенной выше по потоку части этой удлиненной эксплуатационной зоны в расположенную ниже по потоку часть эксплуатационной зоны, давление суспензии падает. Таким образом, только узлы шунтирующих труб, развернутые рядом с верхней частью эксплуатационной зоны, испытывают самые высокие давления.

Кроме того, из-за высокого давления, испытываемого узлами шунтирующих труб на верхнем или расположенном выше по потоку конце таких нижних эксплуатационных узлов, развернутых в удлиненных эксплуатационных зонах, существует тенденция к большей утечке в верхней по потоку части эксплуатационной зоны.

Эти недостатки устраняются вышеописанным нижним эксплуатационным узлом, в котором режим течения системы шунтирующих труб во втором узле 204 песчаного фильтра выбран таким, чтобы позволить протекать через него большему объему флюида, чем в первом узле 202 песчаного фильтра путем корректировки площадей поперечного сечения, расположения и количества сопел. Из этих соображений геометрия узлов 220 шунтирующих труб первого узла 202 песчаного фильтра может быть выбрана таким образом, чтобы они имели более высокое рабочее давление, чем узлы 220 шунтирующих труб второго узла 204 песчаного фильтра. В одном или большем количестве осуществлений толщина T1 стенки 414 транспортной трубы 410 первого узла 202 песчаного фильтра может быть больше толщины T3 стенки 422 транспортной трубы 420 второго узла 204 песчаного фильтра. Аналогично, в одном или большем количестве осуществлений толщина T2 стенки 416 набивочной трубы 412 первого узла 202 песчаного фильтра может быть больше толщины T4 стенки 424 набивочной трубы 422 второго узла 204 песчаного фильтра. В других вариантах осуществления, в которых геометрия и размеры являются одинаковыми, материал конструкции транспортной трубы 410 могут выбирать более прочным, чем материал конструкции транспортной трубы 420. Другими словами, материал конструкции транспортной трубы 410 первого узла 202 песчаного фильтра выбирают так, чтобы он имел более высокий предел прочности на растяжение или предел текучести, чем материал конструкции транспортной трубы 420 второго узла 204 песчаного фильтра. В других вариантах осуществления материал конструкции транспортной трубы 412 первого узла 202 песчаного фильтра выбирают так, чтобы он имел более высокий предел прочности на растяжение или предел текучести, чем материал конструкции транспортной трубы 422 второго узла 204 песчаного фильтра. Таким образом, узлы 220 шунтирующих труб, используемые в первом узле 202 песчаного фильтра, могут быть выбраны таким образом, чтобы иметь рабочее давление на уровне или выше выбранного порогового значения, в то время как узлы 220 шунтирующих труб второго узла 204 песчаного фильтра могут быть выбраны таким образом, чтобы иметь рабочее давление на уровне или ниже выбранного порогового значения. В одном или большем количестве вариантов осуществления узлы 220 шунтирующих труб, используемые в первом узле 202 песчаного фильтра, имеют рабочее давление на уровне или выше 5000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как узлы 220 шунтирующих труб второго узла 204 песчаного фильтра имеют рабочее давление на уровне или ниже 5000 фунтов на квадратный дюйм. В другом варианте осуществления узлы 220 шунтирующих труб, используемые в первом узле 202 песчаного фильтра, имеют диапазон номинального рабочего давления между 5000 и 10000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как узлы 220 шунтирующих труб второго узла 204 песчаного фильтра имеют номинальное рабочее давление на уровне или ниже 4000 фунтов на квадратный дюйм. В более широком смысле, следует понимать, что первый и второй узлы 202, 204 песчаного фильтра имеют разные номинальные рабочие давления узла шунтирующих труб, причем узел 220 шунтирующих труб первого узла 202 песчаного фильтра имеет более высокое номинальное рабочее давление, чем узел 220 шунтирующих труб второго узла 204 песчаного фильтра.

В другом варианте осуществления узлы 220 шунтирующих труб, используемые в первом узле 202 песчаного фильтра, имеют диапазон номинального рабочего давления примерно от 6500 до 7500 фунтов на квадратный дюйм, в то время как узлы 220 шунтирующих труб второго узла 204 песчаного фильтра имеют номинальное рабочее давление примерно от 3500 до 3750 фунтов на квадратный дюйм. В определенных вариантах осуществления узлы 220 шунтирующих труб, используемые в первом узле 202 песчаного фильтра, имеют рабочее давление примерно 10000 фунтов на квадратный дюйм. Другими словами, узлы шунтирующих труб выше по потоку выбираются таким образом, чтобы иметь более высокое давление разрыва, чем узлы шунтирующих труб ниже по потоку в общем нижнем эксплуатационном узле.

На ФИГ. 5 показан в целом способ 500 установки снаряда для заканчивания в стволе скважины. На первом этапе 502 часть ствола скважины, проходящую через эксплуатационную зону для гравийной набивки, идентифицируют для размещения нижнего эксплуатационного узла. Участок эксплуатационной зоны ствола скважины может быть охарактеризован как имеющий проксимальный конец выше по потоку, ближайший к устью скважины вдоль измеренной глубины (MD) ствола скважины, и дистальный конец ниже по потоку, наиболее удаленный от устья скважины вдоль MD. На этапе 504 определяют давление нагнетания на поверхности скважины, необходимое для доставки суспензии гравийной набивки к наиболее удаленному концу участка эксплуатационной зоны ствола скважины, и на основе этого давления нагнетания выбирают систему шунтирующих труб высокого давления, располагаемую рядом с проксимальным концом участка эксплуатационной зоны ствола скважины для включения в первый или расположенный выше по потоку узел песчаного фильтра, как описано выше. На этапе 506 рассчитывают ожидаемое давление суспензии гравийной набивки на дистальном конце участка эксплуатационной зоны ствола скважины, и на основе этого ожидаемого давления выбирают систему шунтирующих труб низкого давления, располагаемую рядом с дистальным концом участка эксплуатационной зоны ствола скважины, для включения во второй или расположенный ниже по потоку узел песчаного фильтра, как описано выше. После выбора двух узлов песчаных фильтров с их соответствующими системами шунтирующих труб относительного высокого и низкого давления снаряд для нижнего заканчивания может быть собран в колонну насосно-компрессорных труб путем соединения первого и второго узлов песчаных фильтров вместе. Из этих соображений основные трубы узлов соединяют друг с другом, и, аналогично, как описано выше, соседние узлы шунтирующих труб соединяют с помощью соединительных труб для установления между ними сообщения по текучей среде. В частности, набивочную трубу узла песчаного фильтра выше по потоку соединяют с соединительным блоком шунтирующих труб узла песчаного фильтра ниже по потоку.

Следует понимать, что в одном или большем количестве вариантов осуществления снаряд для нижнего заканчивания будет состоять из множества узлов песчаного фильтра, каждый из которых содержит один или большее количество узлов шунтирующих труб. В таком случае необходимо будет оценить профиль давления нагнетания суспензии гравийной набивки по длине участка эксплуатационной зоны ствола скважины, а затем выбрать соответствующее количество первых или вторых узлов песчаного фильтра для встраивания в колонну насосно-компрессорных труб, причем «первые» узлы песчаного фильтра означают узлы песчаного фильтра с шунтирующей системой высокого давления, а «вторые» узлы песчаного фильтра означают узлы песчаного фильтра с шунтирующей системой низкого давления. Например, нижний эксплуатационный узел может содержать 10 первых узлов песчаного фильтра и 15 вторых узлов песчаного фильтра, причем все они соединены друг с другом, образуя колонну насосно-компрессорных труб.

В любом случае, после того как нижний эксплуатационный узел, содержащий требуемое количество первых и вторых узлов песчаного фильтра собран, нижний эксплуатационный узел устанавливают на участке эксплуатационной зоны ствола скважины. При этом на этапе 508 второй узел песчаного фильтра размещают на дистальном конце участка ствола скважины, так что система шунтирующих труб низкого давления расположена в стволе скважины рядом с дистальным концом эксплуатационной зоны. Аналогично, на этапе 510 при позиционировании системы шунтирующих труб низкого давления первый узел песчаного фильтра размещают на проксимальном конце участка ствола скважины. При этом система шунтирующих труб высокого давления, соответственно, расположена рядом с проксимальным концом эксплуатационной зоны.

В заключение, на этапе 512 рабочую жидкость, такую как суспензия гравийной набивки, гель или другую требуемую жидкость, закачивают в соединенные между собой узлы шунтирующих труб. Рабочая жидкость может находиться под давлением в соответствии с рабочим давлением системы шунтирующих труб высокого давления, расположенной рядом с верхним концом эксплуатационной зоны ствола скважины. Поскольку давление рабочей жидкости падает по всей длине эксплуатационной зоны, только эти «первые» узлы песчаного фильтра подвергаются воздействию рабочей жидкости под высоким давлением, тогда как «вторые» узлы песчаного фильтра подвергаются воздействию только рабочей жидкости более низкого давления. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления из-за геометрии системы шунтирующих труб «первых» узлов песчаного фильтра утечка при более высоком давлении минимизируется в верхних узлах песчаного фильтра, тем самым сводя к минимуму вероятность засорения вдоль системы шунтирующих труб или в гравийной набивке рядом с набивочными трубами. В любом случае рабочую жидкость закачивают в соединенные между собой узлы шунтирующих труб и нагнетают через сопла набивочных труб в кольцевое пространство вокруг нижнего эксплуатационного узла. Поскольку рабочая жидкость является суспензией гравийной набивки, гравийную набивку формируют вокруг нижнего эксплуатационного узла, чтобы поддерживать пластовые и/или отфильтрованные добываемые флюиды перед вводом в эксплуатационную насосно-компрессорную колонну системы.

Таким образом был описан снаряд для заканчивания ствола скважины. Снаряд для заканчивания может содержать первый узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем каждая из труб содержит выполненный внутри нее канал, причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое из сопел имеет площадь поперечного сечения;; второй узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб, содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения потока; причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде; и причем площадь поперечного сечения набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше площади поперечного сечения набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. В других вариантах осуществления снаряд для заканчивания может содержать первый узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи узла песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, причем каждая из труб содержит выполненный внутри нее канал, причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на расстоянии друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; второй узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи от песчаного фильтра, узел шунтирующих труб, содержащий транспортную трубу и набивочную трубу, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде; причем площадь поперечного сечения канала набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше площади поперечного сечения канала набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. В других вариантах осуществления снаряд для заканчивания может содержать первый узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи узла песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, причем каждая из труб содержит выполненный внутри нее канал, причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на расстоянии и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; второй узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи от песчаного фильтра, узел шунтирующих труб, содержащий транспортную трубу и набивочную трубу, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде; причем площадь поперечного сечения канала транспортной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше площади поперечного сечения канала транспортной трубы во втором узле песчаного фильтра. В других вариантах осуществления снаряд для заканчивания может содержать первый узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи узла песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем каждая из труб содержит выполненный внутри нее канал, причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; второй узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи от песчаного фильтра, узел шунтирующих труб, содержащий транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде; причем площадь поперечного сечения отверстия сопла набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше площади поперечного сечения отверстия сопла набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. Другие варианты осуществления могут содержать первый узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем каждая из труб содержит выполненный внутри нее канал, причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеют площадь поперечного сечения; второй узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде; и причем расстояние между соединительным блоком и соплами набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра больше, чем расстояние между соединительным блоком и соплами набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. Еще один вариант осуществления снаряда для заканчивания ствола скважины может содержать первый узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем каждая из труб содержит выполненный в ней канал; причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеют площадь поперечного сечения; второй узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи от песчаного фильтра, узел шунтирующих труб, содержащий транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, и причем расстояние между соседними соплами набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра больше, чем расстояние между соседними соплами набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. Другие варианты осуществления могут содержать первый узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи узла песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем каждая из труб содержит выполненный в ней канал, причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на определенном расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; второй узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи от песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб, содержит транспортную трубу и набивочную трубу, проходящую от соединительного блока, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока и друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде; и причем количество сопел набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше количества сопел набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра. Другие варианты осуществления снаряда для заканчивания ствола скважины могут содержать первый узел песчаного фильтра, присоединенный ко второму узлу песчаного фильтра, причем первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с первым давлением разрыва, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с давлением разрыва меньше, чем первое давление разрыва. Другие варианты осуществления снаряда для заканчивания ствола скважины могут содержать первый узел песчаного фильтра, присоединенный ко второму узлу песчаного фильтра, причем первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб, выполненный с возможностью работы при давлениях выше 5000 фунтов на квадратный дюйм, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб, выполненный с возможностью работы при давлениях не более 5000 фунтов на квадратный дюйм. Другие варианты осуществления снаряда для заканчивания ствола скважины могут содержать множество первых узлов песчаного фильтра, образующих нижнюю часть снаряда для заканчивания и присоединенных к множеству вторых узлов песчаного фильтра, образующих верхнюю часть снаряда для заканчивания, причем каждый из первых узлов песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб, имеющий номинальное рабочее давление более 5000 фунтов на квадратный дюйм, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб, имеющий номинальное рабочее давление не более 5000 фунтов на квадратный дюйм. Другие варианты осуществления снаряда для заканчивания ствола скважины могут содержать первый узел песчаного фильтра, присоединенный ко второму узлу песчаного фильтра, причем первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с первым номинальным рабочим давлением, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным рабочим давлением меньше, чем первое номинальное рабочее давление. В других вариантах осуществления снаряд для заканчивания ствола скважины может содержать первый узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи узла песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб содержит транспортную трубу и набивочную трубу, причем каждая из труб содержит выполненный внутри нее канал, причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на расстоянии друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; второй узел песчаного фильтра, содержащий основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи от песчаного фильтра, узел шунтирующих труб, содержащий транспортную трубу и набивочную трубу, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения; причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде; причем транспортная труба первого узла песчаного фильтра выполнена из первого материала, а транспортная труба второго узла песчаного фильтра выполнена из второго материала, причем первый материал имеет большую прочность на разрыв, чем второй материал.

Для любого из вышеприведенных вариантов осуществления один или большее количество следующих элементов могут использоваться самостоятельно или совместно с другими следующими элементами:

Транспортная труба первого узла песчаного фильтра имеет толщину стенки больше, чем толщина стенки транспортной трубы второго узла песчаного фильтра.

Набивочная труба первого узла песчаного фильтра имеет толщину стенки больше, чем толщина стенки набивочной трубы второго узла песчаного фильтра.

Транспортная труба первого узла песчаного фильтра выполнена из первого материала, а транспортная труба второго узла песчаного фильтра выполнена из второго материала, причем первый материал прочнее, чем второй материал.

Транспортная труба первого узла песчаного фильтра выполнена из первого материала, а транспортная труба второго узла песчаного фильтра выполнена из второго материала, причем первый материал имеет более высокий предел прочности, чем второй материал.

Транспортная труба первого узла песчаного фильтра выполнена из первого материала, а транспортная труба второго узла песчаного фильтра выполнена из второго материала, причем первый материал имеет более высокий предел текучести, чем второй материал.

Набивочная труба первого узла песчаного фильтра выполнена из первого материала, а набивочная труба второго узла песчаного фильтра выполнена из второго материала, причем первый материал прочнее, чем второй материал.

Набивочная труба первого узла песчаного фильтра выполнена из первого материала, а набивочная труба второго узла песчаного фильтра выполнена из второго материала, причем первый материал имеет более высокий предел прочности, чем второй материал.

Набивочная труба первого узла песчаного фильтра выполнена из первого материала, а набивочная труба второго узла песчаного фильтра выполнена из второго материала, причем первый материал имеет более высокий предел текучести, чем второй материал.

Площадь поперечного сечения канала набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше площади поперечного сечения канала набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

Площадь поперечного сечения отверстия сопла набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше площади поперечного сечения отверстия сопла набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

Расстояние между соединительным блоком и соплами набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра больше, чем расстояние между соединительным блоком и соплами набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

Расстояние между соседними соплами набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра больше, чем расстояние между соседними соплами набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

Количество сопел набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше количества сопел набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

Области поперечного сечения канала первой и второй транспортных труб являются, в основном, одинаковыми.

Области поперечных сечений первой и второй транспортных труб являются, в основном, круглыми.

Области поперечных сечений первой и второй транспортных труб являются, в основном, прямоугольными.

Области поперечных сечений первой и второй транспортных труб являются, в основном, овальными.

Второй конец первого узла песчаного фильтра основной трубы соединен с первым концом второго узла песчаного фильтра основной трубы, образуя соединение между ними, причем снаряд для заканчивания дополнительно содержит муфту, соединяющую один конец соединительной трубы с транспортной трубой первого узла песчаного фильтра, причем другой конец соединительной трубы сообщается по текучей среде с соединительным блоком второго узла песчаного фильтра, посредством чего соединительная труба перекрывает соединение между первым и вторым узлами песчаного фильтра.

По меньшей мере каждый из двух узлов фильтра содержит узел шунтирующих труб, содержащий первый и второй комплекты транспортных труб и набивочных труб, причем каждый комплект труб проходит от соединительного блока.

Первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением более 5000 фунтов на квадратный дюйм, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением не более 5000 фунтов на квадратный дюйм.

Первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением от 5000 до 10000 фунтов на квадратный дюйм, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением менее 5000 фунтов на квадратный дюйм.

Первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением, превышающим выбранное пороговое значение, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением не более выбранного порогового значения.

Первый узел песчаного фильтра дополнительно содержит соединительный блок, от которого проходит транспортная труба и набивочная труба, множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока; причем второй узел песчаного фильтра дополнительно содержит соединительный блок, от которого проходит транспортная труба и набивочная труба, множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока, причем расстояние между соединительным блоком первого узла песчаного фильтра и соплами набивочной трубы больше в первом узле песчаного фильтра, чем расстояние между соединительным блоком второго узла песчаного фильтра и соплами набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

Был описан способ установки снаряда для заканчивания в стволе скважины. Способ установки может включать: установку нижнего узла песчаного фильтра, содержащего систему шунтирующих труб низкого давления, в стволе скважины, примыкающем к эксплуатационной зоне; и присоединение верхнего узла песчаного фильтра, содержащего систему шунтирующих труб высокого давления, к нижнему узлу песчаного фильтра выше по потоку от узла нижнего песчаного фильтра. Другие варианты осуществления способа могут включать: установку первого узла песчаного фильтра в стволе скважины, примыкающем к эксплуатационной зоне; и присоединение второго узла песчаного фильтра к первому узлу песчаного фильтра выше по потоку от первого узла песчаного фильтра, причем первый узел песчаного фильтра содержит систему шунтирующих труб низкого давления, а второй узел песчаного фильтра содержит систему шунтирующих труб высокого давления. Другие варианты осуществления могут включать: установку множества взаимосвязанных первых узлов песчаного фильтра в ствол скважины, примыкающий к эксплуатационной зоне; и присоединение множества вторых узлов песчаного фильтра к самому верхнему первому узлу песчаного фильтра выше по потоку от первых узлов песчаного фильтра, причем каждый первый узел песчаного фильтра содержит систему шунтирующих труб низкого давления, а каждый второй узел песчаного фильтра содержит систему шунтирующих труб высокого давления. Другие способы установки могут включать: идентификацию удлиненной эксплуатационной зоны, имеющей проксимальный конец выше по потоку и дистальный конец ниже по потоку; определение рабочего давления системы шунтирующих труб, связанного с проксимальным концом эксплуатационной зоны, и выбор системы шунтирующих труб высокого давления на основе давления, определенного на проксимальном конце; определение рабочего давления системы шунтирующих труб, связанного с дистальным концом эксплуатационной зоны, и выбор системы шунтирующих труб низкого давления на основе определенного давления дистального конца, причем система шунтирующих труб низкого давления имеет более низкое рабочее давление шунтирующих труб, чем система шунтирующих труб высокого давления; размещение системы шунтирующих труб низкого давления в стволе скважины рядом с дистальным концом эксплуатационной зоны; и размещение системы шунтирующих труб высокого давления в стволе скважины рядом с проксимальным концом эксплуатационной зоны. Аналогично, другие способы установки могут включать: идентификацию участка удлиненной эксплуатационной зоны ствола скважины, имеющей проксимальный конец выше по потоку и дистальный конец ниже по потоку; выбор системы шунтирующих труб высокого давления на основе рабочего давления системы шунтирующих труб проксимального конца; выбор системы шунтирующих труб низкого давления на основе рабочего давления системы шунтирующих труб дистального конца; размещение системы шунтирующих труб низкого давления в стволе скважины рядом с дистальным концом эксплуатационной зоны; размещение системы шунтирующих труб высокого давления в стволе скважины рядом с проксимальным концом эксплуатационной зоны; введение рабочей жидкости в шунтирующие системы, причем рабочая жидкость находится под давлением в соответствии с рабочим давлением системы шунтирующих труб высокого давления.

Для любого из вышеприведенных вариантов осуществления один или большее количество следующих элементов могут использоваться самостоятельно или совместно с другими следующими элементами:

Система шунтирующих труб высокого давления выполнена с возможностью работы при давлениях 5000 фунтов на квадратный дюйм, а система шунтирующих труб низкого давления выполнена с возможностью работы при давлениях не более 5000 фунтов на квадратный дюйм.

Система шунтирующих труб высокого давления выполнена с возможностью работы при давлениях, превышающих выбранное пороговое значение, а система шунтирующих труб низкого давления выполнена с возможностью работы при давлениях, не превышающих выбранное пороговое значение.

Введение рабочей жидкости в шунтирующие системы, причем рабочая жидкость находится под давлением в соответствии с рабочим давлением системы шунтирующих труб высокого давления.

Нагнетание рабочей жидкости в кольцевое пространство, примыкающее к системе шунтирующих труб, для формирования гравийной набивки в кольцевом пространстве.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к фильтрам буровых скважин. Снаряд для заканчивания для размещения в стволе скважины содержит: первый узел песчаного фильтра, прикрепленный ко второму узлу песчаного фильтра, причем первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с первым давлением разрыва, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с давлением разрыва меньше, чем первое давление разрыва. Шунтирующая система верхнего узла песчаного фильтра имеет более высокое номинальное давление, чем шунтирующая система нижнего узла песчаного фильтра. Толщина стенки транспортных труб шунтирующей системы верхнего узла песчаного фильтра больше толщины стенки транспортных труб шунтирующей системы нижнего узла песчаного фильтра. Повышается надежность работы снаряда, обеспечивается возможность осаждения суспензии гравийной набивки в глубоких стволах скважин с возможностью выдерживания высокого давления подачи суспензии. 2 н. и 13 з.п. ф-лы. 6 ил.

1. Снаряд для заканчивания для размещения в стволе скважины, при этом снаряд для заканчивания содержит: первый узел песчаного фильтра, прикрепленный ко второму узлу песчаного фильтра, причем первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с первым давлением разрыва, а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с давлением разрыва меньше, чем первое давление разрыва.

2. Снаряд для заканчивания по п. 1, отличающийся тем, что первый узел песчаного фильтра содержит основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи узла песчаного фильтра, причем узел шунтирующих труб первого узла песчаного фильтра содержит транспортную трубу и набивочную трубу, причем каждая из труб содержит выполненный внутри нее канал, причем набивочная труба дополнительно содержит множество сопел, расположенных на расстоянии друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения;

второй узел песчаного фильтра содержит основную трубу, имеющую перфорированные отверстия и проходящую между первым концом и вторым концом, песчаный фильтр, расположенный вокруг части основной трубы, и узел шунтирующих труб, расположенный снаружи от песчаного фильтра, узел шунтирующих труб второго узла песчаного фильтра, содержащий транспортную трубу и набивочную трубу, причем набивочная труба содержит множество сопел, расположенных на расстоянии друг от друга, причем каждая из труб и каждое сопло имеет площадь поперечного сечения;

причем первый и второй узлы песчаного фильтра расположены вплотную относительно друг друга, так что основные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде, а транспортные трубы сообщаются друг с другом по текучей среде.

3. Снаряд для заканчивания по п. 2, отличающийся тем, что транспортная труба первого узла песчаного фильтра имеет первую толщину стенки, а транспортная труба второго узла песчаного фильтра имеет вторую толщину стенки, причем первая толщина больше второй толщины стенки.

4. Снаряд для заканчивания по п. 2, отличающийся тем, что транспортная труба первого узла песчаного фильтра выполнена из первого материала, а транспортная труба второго узла песчаного фильтра выполнена из второго материала, причем первый материал имеет более высокий предел прочности, чем второй материал.

5. Снаряд для заканчивания по п. 1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения отверстия сопла набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше площади поперечного сечения отверстия сопла набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

6. Снаряд для заканчивания по п. 1, отличающийся тем, что первый узел песчаного фильтра дополнительно содержит соединительный блок, от которого проходит транспортная труба и набивочная труба, множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока; причем второй узел песчаного фильтра дополнительно содержит соединительный блок, от которого проходит транспортная труба и набивочная труба, множество сопел, расположенных на расстоянии от соединительного блока, причем расстояние между соединительным блоком первого узла песчаного фильтра и соплами набивочной трубы больше в первом узле песчаного фильтра, чем расстояние между соединительным блоком второго узла песчаного фильтра и соплами набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

7. Снаряд для заканчивания по п. 1, отличающийся тем, что количество сопел набивочной трубы в первом узле песчаного фильтра меньше количества сопел набивочной трубы во втором узле песчаного фильтра.

8. Снаряд для заканчивания по п. 1, отличающийся тем, что области поперечных сечений канала в первой и второй транспортных трубах являются, в основном, одинаковыми.

9. Снаряд для заканчивания по п. 1, отличающийся тем, что второй конец основной трубы первого узла песчаного фильтра соединен с первым концом основной трубы второго узла песчаного фильтра, образуя соединение между ними, причем снаряд для заканчивания дополнительно содержит муфту, соединяющую один конец соединительной трубы с транспортной трубой первого узла песчаного фильтра, причем другой конец соединительной трубы сообщается по текучей среде с соединительным блоком второго узла песчаного фильтра, посредством чего соединительная труба перекрывает соединение между первым и вторым узлами песчаного фильтра.

10. Снаряд для заканчивания по п. 1, отличающийся тем, что первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением более 34,5 МПа (5000 фунтов на квадратный дюйм), а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением не более 34,5 МПа (5000 фунтов на квадратный дюйм).

11. Снаряд для заканчивания по п. 1, отличающийся тем, что первый узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением от 34,5 до 70,0 МПа (от 5000 до 10000 фунтов на квадратный дюйм), а второй узел песчаного фильтра содержит узел шунтирующих труб с номинальным давлением менее 27,6 МПа (4000 фунтов на квадратный дюйм).

12. Способ установки снаряда для заканчивания в стволе скважины, при этом способ включает: установку первого узла песчаного фильтра в стволе скважины, примыкающем к эксплуатационной зоне; и присоединение второго узла песчаного фильтра к первому узлу песчаного фильтра выше по потоку от первого узла песчаного фильтра, причем первый узел песчаного фильтра содержит систему шунтирующих труб низкого давления, а второй узел песчаного фильтра содержит систему шунтирующих труб высокого давления.

13. Способ по п. 12, дополнительно включающий: установку множества взаимосвязанных первых узлов песчаного фильтра в стволе скважины, примыкающем к эксплуатационной зоне; и присоединение множества вторых узлов песчаного фильтра к самому верхнему первому узлу песчаного фильтра выше по потоку от первых узлов песчаного фильтра

14. Способ по п. 12, дополнительно включающий:

идентификацию удлиненной эксплуатационной зоны, имеющей проксимальный конец выше по потоку и дистальный конец ниже по потоку;

определение рабочего давления системы шунтирующих труб, связанного с проксимальным концом эксплуатационной зоны, и выбор системы шунтирующих труб высокого давления на основе определенного давления проксимального конца;

определение рабочего давления системы шунтирующих труб, связанного с дистальным концом эксплуатационной зоны, и выбор системы шунтирующих труб низкого давления на основе определенного давления дистального конца, причем система шунтирующих труб низкого давления имеет более низкое рабочее давление шунтирующих труб, чем система шунтирующих труб высокого давления;

размещение системы шунтирующих труб низкого давления в стволе скважины рядом с дистальным концом эксплуатационной зоны; и

размещение системы шунтирующих труб высокого давления в стволе скважины рядом с проксимальным концом эксплуатационной зоны.

15. Способ по п. 14, дополнительно включающий введение рабочей жидкости в шунтирующие системы, причем рабочая жидкость находится под давлением в соответствии с рабочим давлением системы шунтирующих труб высокого давления.