РАСТВОРИМАЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА Российский патент 2020 года по МПК E21B17/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение в общем относится к операциям бурения скважины и, более конкретно, к растворимой предохранительной муфте, используемой для защиты внутренних профилей скважинного инструмента во время операций бурения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Узлы защелки часто образуют часть обсадной колонны. Узел защелки в общем представляет собой муфту обсадной колонны с внутренним профилем, который сопрягается с подпружиненными штанговыми захватами в нижней части скважинного отклонителя или других инструментов для работы в многоствольных скважинах. Внутренний профиль узла защелки единственным образом сопрягается со штанговыми захватами скважинного отклонителя только в одной ориентации и на одной глубине, обеспечивая повторяемое управление глубиной и направлением. В общем, узел защелки обеспечивает постоянную глубину и ориентацию для выходов через окна. Его цель состоит в том, чтобы выступать в качестве фиксированной платформы для управления глубиной и направлением, необходимого для точной настройки и извлечения инструментов для работы в многоствольных скважинах.

В общем, когда узел защелки образует часть обсадной колонны, внутренний профиль узла защелки, например углубления или карманы узла защелки, подвергается воздействию буровых растворов и/или жидкостей для заканчивания скважины. Из-за воздействия буровых растворов и/или жидкостей для заканчивания скважины может разрушаться внутренний профиль и/или могут заполняться выбуренной породой углубления или карманы. Таким образом, перед использованием узла защелки внутренние геометрические элементы очищаются с помощью инструмента для очистки ствола скважины и проверяются с помощью испытательного инструмента, который следует спускать вглубь скважины. Работа инструмента для очистки ствола скважины в забое может длиться часы или дни, поэтому операции бурения откладываются. Даже после того, как выполняется очистка инструментом для очистки ствола скважины, углубления или карманы могут разрушаться до такой степени, что функция узла защелки уменьшается или сокращается.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Различные варианты реализации данного изобретения можно в большей мере понять из подробного описания, приведенного ниже, и из прилагаемых графических материалов различных вариантов реализации данного изобретения. В графических материалах одинаковые ссылочные позиции могут обозначать идентичные или функционально похожие элементы.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение буровой нефтегазовой установки, соединенной с предохранительной муфтой и узлом защелки, в соответствии с вариантом реализации данного изобретения.

На фиг. 2А проиллюстрирован перспективный вид в сечении предохранительной муфты и узла защелки по фиг. 1, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения.

На фиг. 2B проиллюстрирован перспективный вид в сечении части предохранительной муфты и узла защелки по фиг. 1, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения.

На фиг. 3 проиллюстрирован перспективный вид в сечении узла защелки по фиг. 1, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения.

На фиг. 4 проиллюстрирован перспективный вид инструмента для применения муфты, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения.

Кроме того, на фиг. 5 проиллюстрирован вид в сечении узла защелки по фиг. 3 и инструмент для применения муфты по фиг. 4, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже описаны иллюстративные варианты реализации изобретения и связанные с ними способы по данному изобретению, так как они могут использоваться в растворимой предохранительной муфте и способе ее эксплуатации. В целях ясности, в данной спецификации описаны не все отличительные признаки фактической реализации или способа. Конечно, следует понимать, что при разработке любого такого фактического варианта реализации изобретения необходимо принимать многочисленные решения, специфичные для той или иной реализации, для достижения конкретных целей разработчиков, таких как соответствие ограничениям системы и связанным с бизнесом ограничениям, которые будут варьироваться в зависимости от того или иного применения. Кроме того, следует понимать, что такие усилия по разработке могут быть трудоемкими и представлять собой сложную задачу, тем не менее, они будут обычным делом для специалистов в данной области техники, извлекающих пользу из данного изобретения. Дополнительные аспекты и преимущества различных вариантов реализации изобретения и связанных с ними способов согласно изобретению станут очевидными из рассмотрения следующего описания и графических материалов.

В вышеизложенном раскрытии в различных примерах могут повторно упоминаться ссылочные позиции и/или буквы. Такое повторение предназначено для простоты и ясности изложения и само по себе не диктует отношения между различными рассматриваемыми вариантами реализации изобретения и/или конфигурациями. Кроме того, пространственно относительные термины, такие как «внизу», «ниже», «нижний», «вверху», «верхний», «вверх по стволу скважины», «вниз по стволу скважины», «выше по течению», «ниже по течению» и т. п., могут использоваться в данном документе для простоты описания, чтобы описать взаимосвязь одного элемента или отличительного признака с другим элементом (элементами) или отличительным признаком (отличительными признаками), как проиллюстрировано на фигурах. Пространственно относительные термины предназначены для охвата различных ориентаций устройства при использовании или эксплуатации в дополнение к ориентации, проиллюстрированной на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, элементы, описанные как находящиеся «внизу» или «под» другими элементами или отличительными признаками, будут затем ориентированы «вверху» над другими элементами или отличительными признаками. Таким образом, приведенный в качестве примера термин «внизу» может охватывать ориентацию как вверху, так и внизу. Устройство может быть ориентировано иным образом (может быть повернуто на 90 градусов или может находиться в других ориентациях), и используемые в данном документе термины, описывающие пространственно относительную ориентацию, также могут интерпретироваться соответствующим образом.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение морской нефтегазовой платформы, в общем обозначенной 10, функционально соединенной в качестве примера с растворимой предохранительной муфтой в соответствии с данным изобретением. Такая муфта также может быть соединена с полупогружным или буровым судном. Кроме того, хотя на фиг. 1 проиллюстрированы работы в море, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что устройство в соответствии с данным изобретением одинаково хорошо подходит для использования в работах на суше. Для удобства в последующем обсуждении, хотя на фиг. 1 проиллюстрирован вертикальный ствол скважины, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что устройство в соответствии с данным изобретением одинаково хорошо подходит для использования в стволах скважин, имеющих другие ориентации, включая горизонтальные стволы скважин, наклонные стволы скважин, стволы многоствольных скважин или тому подобное.

С дальнейшей ссылкой на пример морской нефтегазовой платформы в соответствии с фиг. 1, полупогружная платформа 15 может быть расположена над погруженным нефтегазоносным пластом 20, расположенным под морским дном 25. Подводный трубопровод 30 может проходить от палубы 35 платформы 15 до подводной устьевой установки 40, включая противовыбросовые превенторы 45. Платформа 15 может содержать подъемное устройство 50, вышку 55, блок перемещения 60, подъемный крюк 65 и вертлюжное соединения для подъема и опускания трубных колонн, например, по существу, трубчатой, проходящей в осевом направлении рабочей колонны 70.

Как и в данном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения в соответствии с фиг. 1, ствол 75 скважины проходит через различные слои геологической среды, включая пласт 20, при этом часть ствола 75 скважины содержит зацементированную колонну обсадных труб или обсадную колонну 80. Обсадная колонна 80 может образовывать перепускной канал 80а. Узлы 85 и 90 защелки образуют часть обсадной колонны 80, причем каждый из узлов 85 и 90 защелки устанавливают вместе с предварительно фрезерованным окном (не проиллюстрировано). Скважинный отклонитель 95 или другой инструмент для работы в многоствольных скважинах может быть прикреплен к обсадной колонне 80 с помощью узла защелки, такого как узел 90 защелки. Растворимая муфта 100 узла защелки может быть размещена в узле 85 защелки, и она защищает узел 85 защелки во время операций бурения и цементирования, но является растворимой, чтобы открывать доступ к узлу 85 защелки и обеспечивать зацепление узла 85 защелки и скважинного отклонителя или другого инструмента для работы в многоствольных скважинах. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения узел 85 защелки представляет собой муфту обсадной колонны с внутренним профилем, который сопрягается с подпружиненными штанговыми захватами в нижней части скважинного отклонителя или других инструментов для работы в многоствольных скважинах. Часто этот внутренний профиль единственным образом сопрягается со штанговыми захватами только в одной ориентации и на одной глубине, обеспечивая воспроизводимое управление глубиной и направлением. Таким образом, узел 85 защелки может обеспечивать постоянную глубину и ориентацию для выходов через окно. В общем узел 85 защелки выступает в качестве фиксированной платформы для управления глубиной и направлением, необходимого для точной установки и извлечения инструментов для работы в многоствольных скважинах.

На фиг. 2А и 2В проиллюстрирован узел 85 защелки и растворяемая муфта 100. Обычно узел 85 защелки представляет собой трубчатый элемент, имеющий внутренний перепускной канал, определяющий первую внутреннюю поверхность 85а, имеющую внутренний диаметр 85b. Внутренний перепускной канал также определяет углубленную поверхность 85с, имеющую внутренний диаметр 85d. Внутренний диаметр 85d больше внутреннего диаметра 85b. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения внутренний диаметр 85d является переменным по длине узла 85 защелки. Внутренняя геометрия узла 85 защелки образована углубленной поверхностью 85с. Муфта 100 также представляет собой трубчатый элемент, который образует проходящий в продольном направлении внутренний перепускной канал 105 для жидкости. Муфта 100 имеет внешнюю поверхность 110, которая соответствует углубленной поверхности 85с узла 85 защелки и входит в зацепление с ней. Муфта 100 имеет внутреннюю поверхность 115, которая определяет перепускной канал 105 и внутренний диаметр 100а муфты 100. Внешняя поверхность 110 может образовывать выступы 120 и 125, которые размещены в соответствующих углублениях, таких как углубления 130 и 135, образованных углубленной поверхностью 85с внутри узла 85 защелки. В общем, соответствующие углубления 130 и 135 представляют собой карманы защелки или другие типы внутренней геометрии, предназначенные для защелкивания или сопряжения со скважинным инструментом. Однако углубленная поверхность 85c может образовывать различные геометрические формы, такие как одно или более углублений, проходящих в продольном направлении в узле защелки, одно или более углублений, проходящих по окружности в узле защелки, и любую их комбинацию. В общем, толщина 137 муфты 100 является переменной по длине муфты (измеренной в продольном направлении муфты 100), так что внутренний диаметр 85b равен или, по существу, равен (то есть вариация в пределах 10% от внутреннего диаметра 85b) внутреннему диаметру 100а муфты 100. В одном варианте реализации изобретения переменная толщина 137 является функцией разности между внутренним диаметром 85b и внутренним диаметром 85d. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения в любой точке на муфте 100 толщина 137 равна половине разности между внутренним диаметром 85b и внутренним диаметром 85d. Другими словами, муфта 100 «заполняет» выемки 130 и 135, образованные в узле 85 защелки, так что внутренний диаметр 100а муфты 100 находится заподлицо с внутренним диаметром 85b узла 85 защелки и внутренним диаметром 80b обсадной колонны 80. Таким образом, внутренняя поверхность 115, по существу, расположена заподлицо с первой поверхностью 85а. Как проиллюстрировано, предохранительная муфта 100 концентрически расположена в узле 85 защелки, а внутренняя поверхность 115 расположена, по существу, заподлицо с первой поверхностью 85а вдоль всей предохранительной муфты 100 в продольном направлении. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения внешняя поверхность 110 входит в зацепление со всей углубленной поверхностью 85с в продольном направлении, в окружном направлении или в обоих из них. Следовательно, муфта 100 является муфтой 100 с полным доступом к внутреннему диаметру.

Углубления 130 и 135 могут образовывать по меньшей мере часть профиля установочной муфты, конфигурации типа «на непроходном элементе», «встроенного» типа, типа со «снижением кривизны» и типа «запирания» для закрепления или фиксации скважинного инструмента в узле 85 защелки.

Муфта 100 может состоять из первого материала, представляющего собой отвержденное растворимое соединение, которое реагирует при воздействии первой жидкости. То есть первый материал является растворимым материалом. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения первый материал представляет собой, например, металл, включая алюминий, магний, цинк, железо, сплавы этих металлов и тому подобное; пластик, включая полимер; или любую их комбинацию.

Узел 85 защелки может представлять собой инструмент любого типа, который имеет профиль установочной муфты или другую внутреннюю геометрию, которая может быть повреждена во время операций заканчивания или любого другого типа скважинных операций или операций по внутрискважинной обработке. В общем, узел 85 защелки состоит из материала, который отличается от первого материала муфты 100.

При работе и в одном варианте реализации изобретения муфта 100 соединяется с узлом 85 защелки до спуска узла 85 защелки вглубь скважины. Муфта 100 может быть присоединена к узлу 85 защелки или может образовывать фрикционную посадку с узлом 85 защелки для соединения муфты 100 с узлом 85 защелки. Затем узел 85 защелки и муфту 100 располагают в глубине скважины. Когда узел 85 защелки образует часть обсадной колонны 80, обсадная колонна 80 и узел 85 защелки затем цементируются на месте внутри ствола 75 скважины. Могут быть начаты операции бурения, так что, например, выбуренная порода и/или жидкости могут проходить над узлом 85 защелки и муфтой 100. Муфта 100 в случае соединения с узлом 85 защелки изолирует и защищает внутреннюю геометрию узла 85 защелки, например, углубления 130 и 135, от жидкостей и/или твердых веществ, которые проходят через перепускной канал 105 и перепускной канал 80а, образованный внутри обсадной колонны 80. То есть муфта 100 предотвращает попадание выбуренной породы и/или жидкостей в углубления 130 и 135 узла 85 защелки. Через определенный период времени после воздействия первой жидкости, которая может присутствовать в стволе 75 скважины, когда узел 85 защелки расположен в стволе 75 скважины, или может быть позже введена в ствол 75 скважины, муфта 100 растворяется и/или ослабляется, так что муфта 100 размыкается и отламывается от узла 85 защелки. Таким образом, муфта 100 растворяется, распадаясь на множество частей, которые смываются вниз или вверх по внутреннему перепускному каналу 80а обсадной колонны 80, чтобы открыть ранее защищенную внутреннюю геометрию узла 85 защелки, как проиллюстрировано на фиг. 3.

В одном или более приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения муфта 100 начинает растворяться и ослабевать под воздействием первой жидкости в стволе 75 скважины, которая может присутствовать в стволе 75 скважины до того, как муфта 100, фиксируемая в узле 85 защелки, может быть введена до начала операций заканчивания, может быть введена во время операций заканчивания, может быть введена после операций заканчивания или может быть введена в любое время между ними. Независимо от этого, после закачки первой жидкости через муфту 100, муфта 100 начинает растворяться и ослабевать. Первая жидкость растворяет муфту 100 с такой скоростью, что муфта 100 размыкается в заранее определенный момент или промежуток времени. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения скорость растворения муфты 100 зависит от первой жидкости и температуры первой жидкости в стволе 75 скважины. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения температура первой жидкости в стволе 75 скважины находится в диапазоне около от 80 °F до 300 °F. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения именно температура первой жидкости, независимо от состава первой жидкости, будет вызывать реакцию растворение и ослабление муфты 100. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения первая жидкость может содержать химическое вещество, которое изменяет химический состав муфты 100 для растворения и ослабления муфты 100. В другом приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения первая жидкость может представлять собой жидкость любого типа (например, буровой раствор на нефтяной основе, буровой раствор на водной основе и т. д.), которая циркулирует при температуре, которая заставляет муфту 100 реагировать на изменение температуры, приводя к ее растворению и ослаблению. В одном или более приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения первая жидкость может быть, например, любой из кислоты, карбоновой кислоты, сульфоновой кислоты, органической кислоты, серной кислоты, соляной кислоты, азотной кислоты, неорганической кислоты., аммония, кислоты Льюиса, основания, гидроксида, гидроксида калия, гидроксида натрия, сильного основания, ацетона, основания Льюиса, бензина, углеводорода, спирта, воды и хлорида. В одном или более примерах первая жидкость может представлять собой жидкость для заканчивания, добываемые углеводороды, суспензию и т. д.

Таким образом, муфта 100 защищает внутреннюю геометрию (то есть углубленную поверхность 85c) узла 85 защелки от эрозионного повреждения или повреждений других типов, когда буровые растворы проходят через перепускной канал 105 предохранительной муфты 100 с высокими скоростями потока, которые часто связаны с операциями заканчивания и/или бурения. Муфта 100 представляет собой расходуемую муфту, которая защищает компоненты узла 85 защелки от эрозионного повреждения, а затем растворяется в течение заранее определенного периода времени при воздействии первой жидкости. Таким образом, исключается цикл очистки для удаления остатков из внутренней геометрии узла 85 защелки, включая, например, углубления 130 и 135. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения муфта 100 не требует извлечения после того, как она соединена с узлом 85 защелки. Следовательно, для муфты 100 не требуется затраченное время и затраты, связанные с извлечением предохранительной муфты. Таким образом, муфту 100 используют для защиты компонентов инструмента, обращенных внутрь, или внутренней геометрии инструментов от буровых растворов и/или суспензий, закачиваемых при высоких скоростях потока. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения и из-за того, что муфта 100 растворяется, чтобы экспонировать внутреннюю геометрию узла 85 защелки, муфта 100 имеет механизм высвобождения инструментов или представляет собой самоудаляемую муфту. Таким образом, механизмы механического высвобождения, находящиеся в обычных предохранительных устройствах, не являются необходимыми, что упрощает конструкцию и изготовление (и, следовательно, снижает стоимость) муфты 100. Кроме того, и в некоторых приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения муфта 100 защищает внутреннюю геометрию узла 85 защелки независимо от каких-либо прокладок или уплотнений, которые часто могут влиять на (то есть снижать) герметичность конструкции муфты 100 и/или узла 85 защелки. Таким образом, поскольку муфта 100 представляет собой герметичную муфту без уплотнителя, использование муфты 100 не снижает герметичность конструкции защищенного (посредством использования муфты 100) узла 85 защелки. То есть герметичность комбинации муфты 100 и узла 85 защелки представляет собой герметичность конструкции узла 85 защелки.

Повреждение внутренней геометрии узла 85 защелки после заканчивания скважины может происходить различными способами. Разрушение внутренней геометрии узла 85 защелки может происходить во время прохождения обратного потока, и солеотложение может препятствовать или предотвращать дальнейшие защелкивания. Когда это происходит, внутренняя геометрия узла 85 защелки может не полностью входить в зацепление или только или частично входить в зацепление, тем самым уменьшая способность скважинного отклонителя 95 выдерживать нагрузку или крутящий момент. Таким образом, и в некоторых вариантах реализации изобретения, существует необходимость применения сменной муфты или муфты 100ʹ к узлу 85 защелки. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения муфта 100ʹ идентична или почти идентична муфте 100. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения муфта 100ʹ может быть применена к узлу 85 защелки после того, как муфта 100 была снята с узла 85 защелки. В качестве альтернативного варианта, муфта 100ʹ может быть применена на месте проведения работ к любому узлу защелки. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения соединительный штуцер муфты применяет муфту 100ʹ к узлу 85 защелки. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения соединительный штуцер муфты аналогичен пакеру в том, что соединительный штуцер муфты обеспечивает уплотнение сверху и снизу (вдоль продольной оси обсадной колонны 80) узла 85 защелки. Однако соединительный штуцер муфты также может представлять собой соединительный штуцер шприцевого типа.

На фиг. 4 и 5 проиллюстрирован вариант реализации соединительного штуцера муфты, который в общем приведен под цифрой 140. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения вид в поперечном сечении соединительного штуцера вдоль продольной оси соединительного штуцера 140 обычно образует Н-образную форму. То есть соединительный штуцер 140 содержит цилиндрическую трубку 145, образующую перепускной канал 150. Соединительный штуцер 140 содержит перемычку 155, которая проходит по всей длине перепускного канала 150 для отделения первой части 150а перепускного канала 150 от второй части 150b перепускного канала 150. Таким образом, перемычка 155 предотвращает протекание жидкости в продольном направлении через перепускной канал 150 и разносит первую часть 150a от второй части 150b в продольном направлении. Соединительный штуцер 140 также содержит множество отверстий 165, которые проходят через стенку трубки 145, причем каждое из отверстий 165 пропускает поток жидкости из трубки 145 и из первой части 150а перепускного канала и/или в первую часть 150а перепускного канала. Соединительный штуцер 140 также содержит множество отверстий 170, которые проходят через стенку трубки 145, причем каждое из отверстий 170 пропускает поток жидкости из трубки 145 и из второй части 150b перепускного канала и/или во вторую часть 150b перепускного канала 150. Соединительный штуцер 140 также содержит два уплотнения 175 и 180, расположенные на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении вдоль внешней части трубки 145, так что множество отверстий 165 и множество отверстий 170 расположены между уплотнениями 175 и 180. При работе соединительный штуцер 140 расположен в перепускном канале узла 85 защелки, так что внутренняя геометрия узла 85 защелки расположена между уплотнениями 175 и 180. После того как уплотнения 175 и 180 герметично зацепляются с поверхностью 85а узла 85 защелки, растворимое в жидкости соединение протекает через первую часть 150a перепускного канала из первой части 150a перепускного канала через множество отверстий 165. Растворимое в жидкости соединение вытесняет любую жидкость, находящуюся в полости, образованной между узлом 85 защелки и соединительным штуцером 140, а также между уплотнениями 175 и 180 (то есть зоной 185 применения). Зона 185 применения определяется по меньшей мере частично в продольном направлении уплотнениями 175 и 180, а в радиальном направлении - углубленной поверхностью 85с и/или поверхностью 85а и внешней поверхностью трубки 145. Вытесненная жидкость вытесняется из зоны 185 применения во вторую часть 150b перепускного канала через множество отверстий 170. Затем растворимое в жидкости соединение размещается в зоне 185 применения для образования муфты 100ʹ. То есть растворимое в жидкости соединение размещается во внутренней геометрии (например, углубления 130 и 135). Количество растворимого в жидкости соединения, необходимое для закачивания вглубь скважины, определяется по меньшей мере частично внутренним диаметром трубки, которая транспортирует растворимое соединение вглубь скважины. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения соединительный штуцер 140 вращается относительно узла 85 защелки для обеспечения гладкой поверхности, когда наружный диаметр соединительного штуцера 140 имеет те же спиральные элементы (материал), что и колонна промывочных труб. Затем растворимое в жидкости соединение отверждается, чтобы стать первым материалом.

В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения внутренний диаметр 100а муфты 100 является постоянным или, по существу, постоянным (в пределах 10%) по всей длине (измеренной вдоль продольной оси муфты 100) муфты 100. То есть материал муфты 100 заполняет углубления 130 и 135 таким образом, что внутренний диаметр 100а муфты 100 равен или, по существу, равен внутреннему диаметру 80b обсадной колонны 80. Таким образом, муфта 100 и/или муфта 100ʹ является муфтой с полным доступом к внутреннему диаметру. Следовательно, поскольку муфта 100 находится заподлицо с обсадной колонной 80, поток жидкости через муфту 100 является более ламинарным и менее возмущенным, чем в случае с предохранительными муфтами, имеющими переменные внутренние диаметры и/или внутренние диаметры, которые отличаются от корпуса 80. Кроме того, поскольку муфта 100 имеет постоянный внутренний диаметр 100а, на внутренней поверхности 115 муфты 100 не образовано углублений, в которых может накапливаться выбуренная порода. Таким образом, избегают цикла очистки этих углублений.

В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения муфта 100 и/или муфта 100ʹ защищает внутреннюю геометрию узла 85 защелки (например, углубления 130 и 135 и т. д.) с помощью растворимого соединения или первого материала, который изолирует внутреннюю геометрию узла 85 защелки от выбуренной породы и остатков, образованных в результате операций бурения и цементирования. После завершения операций бурения и цементирования первый материал будет растворен, чтобы полностью экспонировать внутреннюю геометрию узла 85 защелки. Первый материал может быть растворен либо при контакте с жидкостью особого типа, такой как первая жидкость, либо под воздействием изменения температуры. Как только внутренняя геометрия узла 85 защелки экспонируется, штанговые захваты защелки (других скважинных инструментов) могут зацепляться по меньшей мере с частью внутренней геометрии узла 85 защелки, чтобы обеспечить фиксированную опору, требуемую для установки инструментов для работы в многоствольных скважинах. Муфта 100 и/или 100′ может сохранить перепускной канал скважины для очистки внутренней геометрии узла 85 защелки от какой-либо выбуренной породы, образованной в процессе цементирования или бурения.

В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения муфта 100 может быть применена к узлу 85 защелки на поверхности скважины до того, как узел 85 защелки спускают вглубь скважины, и муфта 100ʹ может быть применена к узлу 85 защелки, когда узел 85 защелки цементируют на месте в глубине скважины. Независимо от этого, данное применение на месте проведения работ муфты 100 и/или муфты 100ʹ приводит к созданию специальной муфты, выполненной с возможностью размещения и защиты любого разнообразия внутренней геометрии для любого разнообразия скважинных инструментов. Таким образом, экономится время и деньги, необходимые для разработки и обработки обычной предохранительной муфты.

В нескольких приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения, хотя различные этапы, процессы и процедуры описаны как появляющиеся в виде отдельных действий, один или более этапов, один или более процессов и/или одна или более процедур также могут выполняться в ином порядке, одновременно и/или последовательно. В нескольких приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения этапы, процессы и/или процедуры могут быть объединены в один или более этапов, процессов и/или процедур. В нескольких приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения в каждом варианте реализации изобретения могут быть опущены один или более этапов работы. Кроме того, в некоторых случаях некоторые отличительные признаки данного изобретения могут использоваться без соответствующего использования других отличительных признаков. Кроме того, один или более вышеописанных вариантов реализации изобретения и/или вариаций могут быть объединены в целом или частично с любым одним или более других вышеописанных вариантов реализации изобретения и/или вариаций.

Таким образом, была описана растворимая предохранительная муфта. Варианты реализации устройства в общем могут содержать трубчатый элемент, имеющий первый внутренний перепускной канал, при этом первый внутренний перепускной канал определяет: первую поверхность, имеющую первый внутренний диаметр; и вторую углубленную поверхность, имеющую второй внутренний диаметр, который больше первого внутреннего диаметра; и предохранительную муфту, находящуюся в зацеплении со второй углубленной поверхностью, при этом предохранительная муфта имеет второй внутренний перепускной канал, который определяет третью поверхность, имеющую третий внутренний диаметр, который, по существу, равен первому внутреннему диаметру, так что третья поверхность, по существу, расположена заподлицо с первой поверхностью; при этом предохранительная муфта состоит из растворимого материала. В случае любого из вышеупомянутых вариантов реализации изобретения способ может включать любое из следующего, отдельно или в сочетании друг с другом:

Трубчатый элемент представляет собой узел защелки, и вторая углубленная поверхность образует карман защелки.

Предохранительная муфта имеет переменную толщину вдоль протяженности предохранительной муфты, которая является функцией разности между вторым внутренним диаметром и первым внутренним диаметром.

Растворимый материал растворяется при контакте с жидкостью.

Жидкость содержит по меньшей мере одно из кислоты, аммония, основания, гидроксида, ацетона, бензина, углеводорода, спирта, воды и хлорида.

Растворимый материал растворяется при изменении температуры.

Вторая углубленная поверхность образует множество проходящих в продольном направлении углублений в трубчатом элементе.

Вторая углубленная поверхность образует множество проходящих по окружности углублений в трубчатом элементе.

Внешняя поверхность предохранительной муфты входит в зацепление со всей второй углубленной поверхностью в продольном направлении.

Внешняя поверхность предохранительной муфты входит в зацепление со всей второй углубленной поверхностью в направлении по окружности.

Предохранительную муфту можно снять с трубчатого элемента без использования механизма механического расцепления.

Третья поверхность, по существу, расположена заподлицо с первой поверхностью вдоль всей предохранительной муфты в продольном направлении предохранительной муфты.

Предохранительная муфта расположена концентрически внутри трубчатого элемента, при этом вся третья поверхность, по существу, расположена заподлицо с первой поверхностью.

Таким образом, описан способ установки предохранительной муфты в узле защелки, который образует часть обсадной колонны. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения способ включает размещение инструмента в первом внутреннем перепускном канале, образованном узлом защелки, при этом инструмент образует второй внутренний перепускной канал и содержит перемычку, проходящую в радиальном направлении поперек всего второго внутреннего перепускного канала для образования первой части второго внутреннего перепускного канала и второй части второго внутреннего перепускного канала, который отделен от первой части второго внутреннего перепускного канала в продольном направлении перемычкой; входя в герметичное зацепление с первым и вторым уплотнениями, которые отделены друг от друга в продольном направлении вдоль внешней поверхности инструмента внутренней поверхностью узла защелки для определения зоны применения, которая проходит в продольном направлении вдоль узла защелки и определяется в продольном направлении по меньшей мере первым и вторым уплотнениями, а также определяется в радиальном направлении по меньшей мере внешней поверхностью инструмента и внутренней поверхностью узла защелки; протекание первой жидкости в первую часть второго внутреннего перепускного канала через множество отверстий, проходящих через стенку инструмента в зону применения; и отверждение первой жидкости в зоне применения для образования предохранительной муфты; при этом предохранительная муфта состоит из растворимого материала. В случае любого из вышеупомянутых вариантов реализации изобретения способ может включать любое из следующего, отдельно или в сочетании друг с другом:

Внутренняя поверхность узла защелки содержит первую поверхность, имеющую первый внутренний диаметр; и вторую углубленную поверхность, имеющую второй внутренний диаметр, который больше первого внутреннего диаметра.

После отверждения первой жидкости в зоне применения для образования предохранительной муфты внешняя поверхность предохранительной муфты входит в зацепление со второй углубленной поверхностью.

Предохранительная муфта определяет третью внутреннюю поверхность, образующую третий внутренний перепускной канал.

Закачка второй жидкости через третий внутренний перепускной канал после отверждения первой жидкости в зоне применения.

Вторая углубленная поверхность защищена от второй жидкости, когда закрыта предохранительной муфтой.

Закачка третьей жидкости через третий внутренний перепускной канал после отверждения первой жидкости в зоне применения.

Растворение предохранительной муфты с помощью третьей жидкости.

Третья жидкость содержит по меньшей мере одно из кислоты, аммония, основания, гидроксида, ацетона, бензина, углеводорода, спирта, воды и хлорида.

Предохранительная муфта растворяется в зависимости от температуры третьей жидкости.

Экспонирование второй углубленной поверхности узла защелки после того, как предохранительная муфта растворяется с помощью третьей жидкости.

Вышеизложенное описание и фигуры приведены не в масштабе, а вместо этого проиллюстрированы для описания различных вариантов реализации данного изобретения в упрощенном виде. Хотя были проиллюстрированы и описаны различные варианты реализации изобретения и способы, данное изобретение не ограничено такими вариантами реализации изобретения и способами, и подразумевается, что оно включает все модификации и варианты, которые будут очевидны для специалиста в данной области техники. Следовательно, следует понимать, что данное изобретение не предназначено для ограничения конкретными раскрытыми формами. Соответственно, цель состоит в том, чтобы охватить все модификации, эквиваленты и альтернативы, отображающие сущность и попадающие в объем изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.

Группа изобретений относится к операциям бурения скважины, а именно к растворимой предохранительной муфте, используемой для защиты внутренних профилей скважинного инструмента во время операций бурения. Технический результат – обеспечение точной установки и извлечения инструментов для работы в многоствольных скважинах. Скважинный инструмент содержит трубчатый элемент, имеющий первый внутренний перепускной канал и предохранительную муфту. При этом первый внутренний перепускной канал определяет первую поверхность, имеющую первый внутренний диаметр, и вторую углубленную поверхность, имеющую второй внутренний диаметр, который больше первого внутреннего диаметра. Предохранительная муфта находится в зацеплении со второй углубленной поверхностью, при этом предохранительная муфта имеет второй внутренний перепускной канал, который определяет третью поверхность, имеющую третий внутренний диаметр, который, по существу, равен первому внутреннему диаметру, так что третья поверхность, по существу, расположена заподлицо с первой поверхностью. Кроме того, предохранительная муфта состоит из растворимого материала. При этом вторая углубленная поверхность образует множество проходящих в продольном направлении углублений в трубчатом элементе и/или вторая углубленная поверхность образует множество проходящих по окружности углублений в трубчатом элементе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Скважинный инструмент, содержащий:

трубчатый элемент, имеющий первый внутренний перепускной канал, при этом первый внутренний перепускной канал определяет:

первую поверхность, имеющую первый внутренний диаметр; и

вторую углубленную поверхность, имеющую второй внутренний диаметр, который больше первого внутреннего диаметра;

и

предохранительную муфту, находящуюся в зацеплении со второй углубленной поверхностью, при этом предохранительная муфта имеет второй внутренний перепускной канал, который определяет третью поверхность, имеющую третий внутренний диаметр, который, по существу, равен первому внутреннему диаметру, так что третья поверхность, по существу, расположена заподлицо с первой поверхностью;

при этом предохранительная муфта состоит из растворимого материала,

при этом вторая углубленная поверхность образует множество проходящих в продольном направлении углублений в трубчатом элементе; и/или

вторая углубленная поверхность образует множество проходящих по окружности углублений в трубчатом элементе.

2. Скважинный инструмент по п. 1, отличающийся тем, что трубчатый элемент представляет собой узел защелки и вторая углубленная поверхность образует карман защелки.

3. Скважинный инструмент по п. 1, отличающийся тем, что

(i) растворимый материал растворяется при контакте с жидкостью; или

(ii) растворимый материал растворяется при контакте с жидкостью, и жидкость содержит по меньшей мере одно из кислоты, аммония, основания, гидроксида, ацетона, бензина, углеводорода, спирта, воды и хлорида; или

(iii) растворимый материал растворяется при изменении температуры.

4. Скважинный инструмент по п. 1, отличающийся тем, что

(i) внешняя поверхность предохранительной муфты входит в зацепление со всей второй углубленной поверхностью в продольном направлении; или

(ii) внешняя поверхность предохранительной муфты входит в зацепление со всей второй углубленной поверхностью в направлении по окружности; или

(iii) третья поверхность, по существу, расположена заподлицо с первой поверхностью вдоль всей предохранительной муфты в продольном направлении предохранительной муфты.

5. Скважинный инструмент по п. 1, отличающийся тем, что

(i) предохранительная муфта имеет переменную толщину вдоль протяженности предохранительной муфты, которая представляет собой функцию разности между вторым внутренним диаметром и первым внутренним диаметром; или

(ii) предохранительная муфта может сниматься с трубчатого элемента без использования механизма механического отсоединения; или

(iii) предохранительная муфта концентрически расположена внутри трубчатого элемента, при этом вся третья поверхность расположена, по существу, заподлицо с первой поверхностью.

6. Способ установки предохранительной муфты внутри узла защелки, который образует часть обсадной колонны, причем способ включает:

позиционирование инструмента в первом внутреннем перепускном канале, образованном узлом защелки, при этом инструмент образует второй внутренний перепускной канал и содержит перемычку, проходящую в радиальном направлении поперек всего второго внутреннего перепускного канала для определения первой части второго внутреннего перепускного канала и второй части второго внутреннего перепускного канала, который отделен в продольном направлении от первой части второго внутреннего перепускного канала перемычкой;

герметичное зацепление с первым и вторым уплотнениями, которые отделены друг от друга в продольном направлении вдоль внешней поверхности инструмента внутренней поверхностью узла защелки для образования зоны применения, которая проходит в продольном направлении вдоль узла защелки и определяется в продольном направлении по меньшей мере первым и вторым уплотнениями, а также определяется в радиальном направлении по меньшей мере внешней поверхностью инструмента и внутренней поверхностью узла защелки;

протекание первой жидкости в первую часть второго внутреннего перепускного канала через множество отверстий, проходящих через стенку инструмента в зону применения; и

отверждение первой жидкости в зоне применения для образования предохранительной муфты;

при этом предохранительная муфта состоит из растворимого материала,

при этом внутренняя поверхность узла защелки содержит:

первую поверхность, имеющую первый внутренний диаметр; и

вторую углубленную поверхность, имеющую второй внутренний диаметр, который больше первого внутреннего диаметра; при этом вторая углубленная поверхность образует множество проходящих в продольном направлении углублений в узле защелки; и/или

образует множество проходящих по окружности углублений в узле защелки, и при этом предохранительная муфта имеет третий внутренний перепускной канал, который определяет третью поверхность, имеющую третий внутренний диаметр, который, по существу, равен первому внутреннему диаметру, так что третья поверхность, по существу, расположена заподлицо с первой поверхностью.

7. Способ по п. 6,

отличающийся тем, что после отверждения первой жидкости в зоне применения для образования предохранительной муфты внешняя поверхность предохранительной муфты входит в зацепление со второй углубленной поверхностью.

8. Способ по п. 7,

в котором способ дополнительно включает закачку второй жидкости через третий внутренний перепускной канал после отверждения первой жидкости в зоне применения и

при этом вторая углубленная поверхность защищена от второй жидкости, когда закрыта предохранительной муфтой.

9. Способ по п. 8, дополнительно включающий:

закачку третьей жидкости через третий внутренний перепускной канал после отверждения первой жидкости в зоне применения и

растворение предохранительной муфты с помощью третьей жидкости.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что

(i) третья жидкость содержит по меньшей мере одно из кислоты, аммония, основания, гидроксида, ацетона, бензина, углеводорода, спирта, воды и хлорида;

(ii) предохранительная муфта растворяется в зависимости от температуры третьей жидкости; или

(iii) способ дополнительно включает экспонирование второй углубленной поверхности узла защелки после растворения предохранительной муфты с помощью третьей жидкости.