УСТРОЙСТВО С УЗЛОМ ПЕРЕКРЕСТНОГО ПОТОКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ ВНУТРИ СКВАЖИНЫ Российский патент 2020 года по МПК E21B43/12 E21B33/12 E21B34/06 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данный раздел предназначен для предоставления необходимой информации об уровне технике, способствующей лучшему пониманию различных аспектов описанных вариантов реализации изобретения. Соответственно, следует понимать, что эти утверждения необходимо рассматривать именно в таком контексте, а не как допущения предшествующего уровня техники.

[0002] Данное изобретение относится в целом к разведке и добыче нефти и газа и, в частности, к устройству или системе для управления потоком внутри скважины.

[0003] Во многих случаях целесообразно, чтобы в эксплуатируемой скважине для добычи углеводородов была возможность регулировать или контролировать поток флюидов, протекающий из земного пласта в скважину или ствол скважины, из ствола скважины в пласт и внутри ствола скважины. Такое регулирование может служить различным целям, в том числе предотвращению прорыву в скважину конуса воды или газа, сведению к минимуму выноса песка, сведению к минимуму обводнения продукции и/или газопритока, максимальному увеличению добычи нефти, уравновешиванию добычи между зонами, передаче сигналов, в дополнение к другим возможностям применения.

[0004] Следовательно, следует понимать, что в упомянутых выше обстоятельствах были бы желательными усовершенствования в области управления потоком флюида в скважине, и такие усовершенствования также были бы целесообразны в других самых разнообразных обстоятельствах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0005] Иллюстративные варианты реализации данного изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы, которые включены в данное описание посредством ссылки и в которых:

[0006] на фиг. 1 проиллюстрирован схематический вид скважинной системы в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения;

[0007] на фиг. 2 проиллюстрирован схематический вид устройства управления потоком флюида в скважине в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения;

[0008] на фиг. 3 проиллюстрирован схематический вид устройства управления потоком флюида в скважине в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения;

[0009] на фиг. 4A-4D проиллюстрированы схематические виды узла перекрестного потока устройства управления потоком флюида в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения.

[00010] на фиг. 5 проиллюстрирован вид в сечении внутреннего трубчатого элемента устройства управления потоком флюида в скважине в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения; а также

[00011] на фиг. 6 проиллюстрирован вид в сечении узла перекрестного потока устройства управления потоком флюида в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения.

[00012] Показанные фигуры приведены исключительно в качестве примера и не предназначены для того, чтобы утверждать или подразумевать какое-либо ограничение в отношении окружающей среды, конфигурации, конструкции или процесса, в котором могут быть осуществлены разные варианты реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00013] Углеводороды, такие как нефть и газ, встречаются в природе в некоторых подземных пластах. Подземный пласт, содержащий нефть или газ, может упоминаться как коллектор, при этом коллектор может быть расположен под землей на суше или в море. Коллекторы обычно располагаются в диапазоне от нескольких сотен футов (неглубокие коллекторы) до нескольких десятков тысяч футов (сверхглубокие коллекторы). Для добычи нефти или газа ствол скважины бурят вглубь коллектора или рядом с коллектором.

[00014] Скважина может включать, без ограничения, скважину для добычи нефти, газа или воды или нагнетательную скважину. Используемый в данном документе термин «скважина» включает по меньшей мере один ствол скважины. Ствол скважины может содержать вертикальные, наклонные и горизонтальные участки, и он может быть прямым, изогнутым или разветвленным. Используемый в данном документе термин «ствол скважины» подразумевает любой обсаженный и любой необсаженный ствол скважины, а также необсаженный участок ствола скважины. Призабойная зона ствола скважины представляет собой это подземный материал и породу подземного пласта, окружающего ствол скважины. Используемый в данном документе термин «скважина» также подразумевает призабойную зону. Призабойной зоной ствола скважины обычно считается зона в пределах около 100 футов от ствола скважины. Используемый в данном документе термин «в скважину» означает и подразумевает направление в любой участок скважины, в том числе в ствол скважины или в призабойную зону ствола скважины через ствол скважины.

[00015] Участок ствола скважины может представлять собой необсаженный ствол или обсаженный ствол. На необсажденном участке ствола скважины колонна насосно-компрессорных труб может быть помещена в ствол скважины. Колонна насосно-компрессорных труб принимает поток флюидов, поступающий из удаленного участка ствола скважины. На обсаженном участке ствола скважины обсадную трубу помещают в ствол скважины, который также может содержать колонну насосно-компрессорных труб. Ствол скважины может содержать кольцевое пространство. Примеры кольцевого пространства включают, но не ограничиваются ими: пространство между стволом скважины и наружной частью колонны насосно-компрессорных труб в необсаженном стволе скважины; пространство между стволом скважины и наружной частью обсадной колонны в обсаженном стволе скважины; а также пространство между внутренней частью обсадной колонны и наружной частью колонны насосно-компрессорных труб в обсаженном стволе скважины.

[00016] Данное изобретение в целом относится к системам добычи, закачки и/или заканчивания, которые обеспечивают протекание потока флюида, в то же время обеспечивая зональную изоляцию с созданием одной или более отдельных эксплуатационных зон или зон нагнетания внутри скважины. Создание зон дает возможность отсекать некоторые зоны, тем самым предотвращая добычу из этих зон. Создание зон также позволяет получить плавный профиль добычи, когда каждая зона может иметь свою долю добычи. Создание зон также позволяет получить плавный профиль добычи, когда каждая зона может иметь свою долю добычи. Созданные зоны, с использованием данного изобретения, могут быть выполнены таким образом, чтобы в скважине могли одновременно происходить нагнетание и добыча.

[00017] Далее со ссылкой на представленные фигуры на фиг. 1 проиллюстрирована скважинная система 10 в соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фиг. 1, ствол 12 скважины имеет преимущественно вертикальный необсаженный участок 14, проходящий вниз от обсадной колонны 16, а также преимущественно горизонтальный необсаженный участок 18, проходящий через земной пласт 20.

[00018] В стволе 12 скважины установлена колонна 22 насосно-компрессорных труб (такая как эксплуатационная колонна насосно-компрессорных труб). В колонне 22 насосно-компрессорных труб могут быть взаимно соединены множество скважинных фильтров 24, устройств 25 управления потоком и изолирующих устройств, таких как пакеры 26. Пакеры 26 изолируют и герметизируют кольцевое пространство 28, образованное в радиальном направлении между колонной 22 насосно-компрессорных труб и секцией 18 ствола скважины. Таким образом флюиды 30 могут быть получены из множества интервалов или зон пласта 20 через изолированные участки кольцевого пространства 28 между смежными парами пакеров 26.

[00019] Расположенные между каждой смежной парой пакеров 26, скважинный фильтр 24 и устройство 25 управления потоком соединены между собой в колонне 22 насосно-компрессорных труб. Скважинный фильтр 24 отфильтровывает флюиды 30, поступающие в колонну 22 насосно-компрессорных труб из кольцевого пространства 28. Устройство 25 управления потоком по-разному ограничивает поток флюидов 30, протекающий в колонну 22 насосно-компрессорных труб. Поток может по-разному ограничиваться механическими манипуляциями, например закрытием отверстия, или на основании определенных характеристик флюидов.

[00020] В этот момент следует отметить, что скважинная система 10 проиллюстрирована в графических материалах и описана в данном документе всего лишь как один пример из большого разнообразия скважинных систем, в которых могут быть использованы принципы данного изобретения. Следует четко понимать, что принципы данного изобретения вообще не ограничиваются какими-либо элементами скважинной системы 10 или ее компонентами, изображенными в графических материалах или описанными в данном документе.

[00021] Например, в соответствии с принципами данного изобретения, нет необходимости в том, чтобы ствол 12 скважины содержал преимущественно вертикальную секцию 14 ствола скважины или преимущественно горизонтальную секцию 18 ствола скважины, поскольку секция ствола скважины может быть ориентирована в любом направлении и может быть обсаженной или необсаженной без отступления от объема данного изобретения. Нет необходимости в том, чтобы флюиды 30 добывались только из пласта 20, поскольку в других примерах флюиды можно закачивать в пласт, флюиды можно как закачивать в пласт, так и добывать из пласта и т. д. Кроме того, нет необходимости в размещении каждого из скважинного фильтра 24 и устройства 25 управления потоком между каждой смежной парой пакеров 26. Нет необходимости использовать одно устройство 25 управления потоком вместе с одним скважинным фильтром 24. Может быть использовано любое количество, расположение и/или комбинация этих компонентов.

[00022] Нет необходимости использовать какое-либо устройство 25 управления потоком со скважинным фильтром 24. Например, при операциях закачки закачиваемый флюид может протекать через устройство 25 управления потоком, не проходя также через скважинный фильтр 24. Кроме того, нет необходимости в размещении скважинных фильтров 24 скважины, устройств 25 управления потоком, пакеров 26 или любых других компонентов колонны 22 насосно-компрессорных труб в необсаженных секциях 14, 18 ствола 12 скважины. Любая секция ствола 12 скважины может быть обсаженной или не обсаженной, и любой участок колонны 22 насосно-компрессорных труб может быть расположен в необсаженной или обсаженной секции ствола скважины в соответствии с принципами данного изобретения.

[00023] Поэтому следует четко понимать, что в данном изобретении описано, как создавать и использовать определенные примеры, но принципы данного изобретения не ограничиваются какими-либо деталями этих примеров. Вместо этого данные принципы могут применяться к множеству других примеров с использованием знаний, полученных из данного изобретения.

[00024] Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что было бы целесообразно иметь возможность регулировать поток флюидов 30, поступающий в колонну 22 насосно-компрессорных труб из каждой зоны пласта 20, например, для предотвращения образования в пласте водяного конуса 32 или газового конуса 34. Другие варианты применения для регулирования потока в скважине включают, но не ограничиваются ими, уравновешивание добычи из нескольких зон (или закачки в несколько зон), сведение к минимуму добычи или закачки нежелательных флюидов, максимальное увеличение добычи или закачки желательных флюидов и т. д.

[00025] Является ли флюид желательным или нежелательным флюидом, зависит от цели производимой операции добычи или операции закачки. Например, если требуется добывать нефть из скважины, но не добывать воду или газ, тогда нефть является желательным флюидом, а вода и газ являются нежелательными флюидами. Следует обратить внимание, что при скважинных температурах и давлениях газообразные углеводороды могут фактически полностью или частично находиться в жидкой фазе. Таким образом, следует понимать, что термин «флюид» может включать в себя один или более флюидов, таких как нефть и вода, жидкая вода и пар, нефть и газ, газ и вода, нефть, вода и газ и т. д., и что «газ» может включать сверхкритическую, жидкую и/или газообразную фазы.

[00026] Далее со ссылкой на фиг. 2 и 3 проиллюстрированы несколько видов устройства 200 или системы для управления потоком флюида в скважине в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения. В частности, на фиг. 2 проиллюстрирован схематический вид устройства 200 без протекания флюида через устройство 200, а на фиг. 3 проиллюстрирован схематический вид устройства 200 протеканием флюида через устройство 200. Устройство 200 в этом варианте реализации изобретения расположено внутри скважины, содержащей обсадную колонну 16.

[00027] Устройство 200 содержит внутренний трубчатый элемент 202 и наружный трубчатый элемент 204, причем внутренний трубчатый элемент 202 расположен внутри наружного трубчатого элемента 204. Внутренний трубчатый элемент 202 определяет канал 206 потока для потока флюида, протекающего через внутренний трубчатый элемент 202, а кольцевое пространство 208 определено между внутренним трубчатым элементом 202 и наружным трубчатым элементом 204 в качестве другого канала потока флюида.

[00028] Устройство 200, расположенное внутри скважины, образует кольцевое пространство 210 между наружной частью устройства 200 и стенкой 212 скважины. Кроме того, устройство 200 содержит одно или более изолирующих устройств или пакеров 214, при этом пакеры 214 изолируют и герметизируют кольцевое пространство 210, образованное в радиальном направлении между устройством 200 и стенкой 212 скважины. Один или более пакеров 214 могут быть выполнены как устанавливаемые, надувные и/или набухающие. Если пакеры 214 являются устанавливаемыми, пакеры 214 могут быть приводиться или устанавливаться механически, пневматически, гидравлически и/или электрически. Когда пакеры 214 установлены внутри скважины, в кольцевом пространстве 210 образуется множество интервалов или зон между смежными парами пакеров 214. Соответственно, согласно фиг. 2 и 3, пакеры 214 могут определять множество зон внутри кольцевого пространства 210, в частности, зону 216А выше по потоку, промежуточную зону 216В и зону 216С ниже по потоку.

[00029] Устройство 200 содержит одно или более отверстий для обеспечения притока флюида в устройство 200 и из него, в частности, в кольцевое пространство 208 и из него, между внутренним трубчатым элементом 202 и наружным трубчатым элементом 204. На фиг. 2 и 3 отверстие 218A выше по потоку образовано в наружном трубчатом элементе 204 или между внутренним трубчатым элементом 202 и наружным трубчатым элементом 204, чтобы обеспечить течение потока флюида между зоной 216A выше по потоку и кольцевым пространством 208. Аналогично, отверстие 218B ниже по потоку образовано в наружном трубчатом элементе 204 или между внутренним трубчатым элементом 202 и наружным трубчатым элементом 204, чтобы обеспечить течение потока флюида между зоной 216C ниже по потоку и кольцевым пространством 208.

[00030] Как проиллюстрировано, наружный трубчатый элемент 204 проходит от зоны 216А выше по потоку через промежуточную зону 216В в зону 216С ниже по потоку. Таким образом, наружный трубчатый элемент 204 определяет кольцевое пространство 208 внутри устройства 200 между наружным трубчатым элементом 204 и внутренним трубчатым элементом 202, причем кольцевое пространство 208 проходит от зоны 216А выше по потоку до зоны 216С ниже по потоку. Отверстия 218A и 218B обеспечивают прохождение потока флюида в кольцевое пространство 208 и из него, при этом отверстия 218A и 218B могут быть образованы внутри наружного трубчатого элемента 204 (как показано).

[00031] Зона 216A выше по потоку и зона 216C ниже по потоку имеют гидравлическое сообщаются друг с другом через кольцевое пространство 208. Это позволяет флюиду протекать зоны 216A выше по потоку через кольцевое пространство 208 в зону 216C ниже по потоку и наоборот, как проиллюстрировано на фиг. 3. Кроме того, поскольку пакеры 214 включены в устройство 200 и установлены внутри кольцевого пространства 210 скважины, зона 216А выше потоку и зона 216С ниже по потоку гидравлически изолированы от промежуточной зоны 216В, чтобы предотвратить прохождение потока флюида между зонами 216А и 216С через промежуточную зону 216В.

[00032] Устройство 200 дополнительно содержит узел 220 перекрестного потока для управления потоком флюида, протекающим через устройство 200. Например, на фиг. 4А-4D представлено несколько видов в сечении узла 220 перекрестного потока в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения. Узел 220 перекрестного потока обеспечивает прохождение потока флюида между каналом 206 потока (например, внутренней частью) внутреннего трубчатого элемента 202 и наружной частью наружного трубчатого элемента 204 в промежуточной зоне 216B. В частности, узел 220 перекрестного потока содержит один или более проходных каналов 222, которые проходят между внутренней частью внутреннего трубчатого элемента 202 и наружной частью наружного трубчатого элемента 204, тем самым обеспечивая течение потока флюида между каналом 206 потока и промежуточной зоной 216B. Проходные каналы 222 проходят и обеспечивают протекание потока флюида через кольцевое пространство 208, не пропуская поток смеси флюидов, протекающий из проходных каналов 222 и поток флюида из кольцевого пространства 208. Следовательно, промежуточная зона 216B имеет гидравлическое сообщение с каналом 206 потока внутреннего трубчатого элемента 202 через узел 220 перекрестного потока. Это позволяет флюиду протекать из промежуточной зоны 216B через узел 220 перекрестного потока в канал 206 потока и наоборот, как проиллюстрировано на фиг. 3.

[00033] Кроме того, узел 220 перекрестного потока содержит один или более каналов 224 потока, которые проходят в осевом направлении вдоль узла 220 перекрестного потока через проходные каналы 222, при этом каналы 224 потока обеспечивают протекание потока флюида через узел 220 перекрестного потока и внутри кольцевого пространства 208. Таким образом, каналы 224 потока позволяют потоку флюида протекать внутри кольцевого пространства 208 через узел 220 перекрестного потока. Наконец, поскольку каналы 224 потока и проходные каналы 222 находятся в гидравлическом сообщении и гидравлически изолированы друг от друга, узел 220 перекрестного потока предотвращает протекание потока флюида между каналом 206 потока (например, внутренней частью) внутреннего трубчатого элемента 202 и кольцевым пространством 208.

[00034] Далее со ссылкой на фиг. 2, 3, 4A и 4C устройство 200 содержит устройство 230 управления потоком для управления потоком флюида, протекающим через узел 220 перекрестного потока. В частности, устройство 230 управления потоком управляет потоком флюида, протекающим между каналом 206 потока (например, внутренней частью). внутреннего трубчатого элемента 202 и наружной частью наружного трубчатого элемента 204 (например, промежуточной зоны 216B). Устройство 230 управления потоком может быть клапаном, и, более конкретно, может быть скользящей муфтой 232. В этом варианте реализации изобретения внутренний трубчатый элемент 202 содержит углубление 234, причем скользящая муфта 232 расположена и может перемещаться в углублении 234. Затем скользящая муфта 232 может перемещаться относительно внутреннего трубчатого элемента 202 для управления потоком флюида, протекающим через узел 220 перекрестного потока.

[00035] Устройство 230 управления потоком может перемещаться между открытым положением и закрытым положением, например может перемещаться относительно проходных каналов 222 узла 220 перекрестного потока. В открытом положении, как проиллюстрировано на фиг. 2, 3, 4A и 4C, устройство 230 управления потоком обеспечивает перемещение потока флюида через проходные каналы 222 узла 220 перекрестного потока и между каналом 206 потока внутреннего трубчатого элемента 202 и наружной частью наружного трубчатого элемента 204. В закрытом положении устройство 230 управления потоком предотвращает перемещение потока флюида через проходные каналы 222 узла 220 перекрестного потока и между каналом 206 потока внутреннего трубчатого элемента 202 и наружной частью наружного трубчатого элемента 204. Устройство 230 управления потоком может управляться дистанционно и/или управляться вручную для перемещения и контроля потока флюида, протекающего через узел перекрестного потока. При дистанционном управлении устройство 230 управления потоком может управляться дистанционно, например, с поверхности скважины, для перемещения устройства управления потоком между открытым и закрытым положениями. Устройство 230 управления потоком может приводиться в действие механически, гидравлически, электрически, пневматически и/или сочетанием вышеперечисленных способов для перемещения устройства 230 управления потоком между открытым и закрытым положениями. В одном варианте реализации изобретения управляющий сигнал может отправляться вниз по линии 240 управления, соединенной с устройством 200, чтобы перемещать устройство 230 управления потоком между открытым и закрытым положениями. Линия 240 управления может дополнительно или альтернативно использоваться для связи с датчиками или компонентами устройства 230 управления потоком в забое скважины. При ручном управлении в устройство 200 может быть спущен инструмент или подобное устройство для ручного контроля и перемещения устройства 230 управления потоком между открытым и закрытым положениями.

[00036] В соответствии с одним или более вариантами реализации изобретения по данной заявке устройство 200 может использоваться для определения множества каналов потока внутри скважины и между различными зонами без пересечения или смешивания различных каналов потока. Как отмечено выше, устройство 200 способно гидравлически изолировать зону 216A выше по потоку и зону 216C ниже по потоку от промежуточной зоны 216B с помощью пакеров 214. Кроме того, зона 216A выше по потоку и зона 216C ниже по потоку гидравлически сообщаются между собой через кольцевое пространство 208 между наружным трубчатым элементом 204 и внутренним трубчатым элементом 202. Кроме того, промежуточная зона 216B гидравлически сообщается с каналом 206 потока внутреннего трубчатого элемента 202 через узел 220 перекрестного потока, например, когда устройство 230 управления потоком находится в открытом положении, и позволяет потоку флюида проходить через узел 220 перекрестного потока.

[00037] Соответственно, в одном или более вариантах реализации изобретения флюид могут нагнетать (например, закачивать) в одну или более зон, а также добывать из одной или более других зон в скважине с помощью устройства 200. Например, на фиг. 3, на которой проиллюстрирован прохождение потока флюида с использованием устройства 200, флюид может поступать из промежуточной зоны 216B, а также закачиваться в зону 216A выше по потоку и зону 216C ниже по потоку. Когда флюид добывают из промежуточной зоны 216В, флюид может течь из пласта через перфорированные отверстия, образованные в обсадной колонне 16, в промежуточную зону 216В кольцевого пространства 210 между пакерами 214. Если устройство 230 управления потоком находится в открытом положении, флюид может продолжать течь через узел 220 перекрестного потока в канал 206 потока внутреннего трубчатого элемента 202. Затем флюид может продолжать проходить через канал 206 потока, через устройство 200 и через любые другие трубчатые элементы колонны насосно-компрессорных труб, соединенной с устройством 200, к поверхности скважины.

[00038] В то же самое время (например, одновременно) флюид могут нагнетать или закачивать в зону 216А выше по потоку, например, с поверхности. Например, флюид может быть закачан в обсадную колонну 16 на поверхности или флюид может быть закачан в другую насосно-компрессорную трубу или промысловый трубопровод, который ведет в зону 216A выше по потоку. Пакер (не показан) может быть расположен над самым верхним пакером 214 по фиг. 2, причем флюид прокачивают по насосно-компрессорной трубе или промысловому трубопроводу в зону 216A выше по потоку. Флюид могут закачивать в пласт через зону 216А выше по потоку. Кроме того, флюид может течь в отверстие 218А выше по потоку, через кольцевое пространство 208 и выходить из отверстия 218В ниже по потоку. Это позволяет закачивать флюид в зону 216C ниже по потоку из зоны 216A выше по потоку, причем флюид могут закачивать в пласт через зону 216C ниже по потоку. В качестве альтернативного варианта, устройство 200 может быть расположено так, чтобы флюид добывали из зоны 216А выше по потоку и зоны 216С ниже по потоку, а также могут закачивать или нагнетать его в промежуточную зону 216В. Соответственно, устройство 200 могут использовать для закачивания и добычи из скважины в одно и то же время (например, одновременно).

[00039 Далее со ссылкой на фиг. 5 и 6 проиллюстрированы несколько видов компонентов устройства для управления потоком флюида в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения. На фиг. 5 проиллюстрирован вид в сечении внутреннего трубчатого элемента 502 в соответствии с данным изобретением, а на фиг. 6 проиллюстрирован вид в сечении узла перекрестного потока в соответствии с данным изобретением.

[00040] Как и в приведенном выше случае, внутренний трубчатый элемент 502 содержит внутреннее углубление 534, образованное во внутреннем диаметре внутреннего трубчатого элемента 502. Скользящая муфта 532 расположена и может перемещаться внутри углубления 534, например может перемещаться относительно внутреннего трубчатый элемент 502 для управления потоком флюида через узел 520 перекрестного потока. Узел 520 перекрестного потока расположен вокруг внутреннего трубчатого элемента 502. В частности, внутренний трубчатый элемент 502 содержит наружное углубление 536, образованное внутри наружного диаметра внутреннего трубчатого элемента 502, а узел 520 перекрестного потока может быть расположен внутри углубления 536. Узел 520 перекрестного потока также содержит одно или более отверстий 522, которые обеспечивают протекание потока флюида через внутреннюю часть внутреннего трубчатого элемента 502, и содержит один или более каналов 524 потока, которые обеспечивают протекание потока флюида вокруг наружной части внутреннего трубчатого элемента 502. Затем устройство по фиг. 5 и 6 может функционировать аналогично устройству 200, проиллюстрированному на фиг. 2-4D.

[00041] В дополнение к вариантам реализации изобретения, описанным выше, многие примеры конкретных комбинаций подпадают под объем изобретения, причем некоторые из них подробно описаны ниже:

Вариант 1 реализации изобретения. Устройство для управления потоком флюида в скважине, содержащее:

внутренний трубчатый элемент, содержащий образованный в нем канал потока;

наружный трубчатый элемент, выполненный с возможностью расположения вокруг внутреннего трубчатого элемента для определения кольцевого пространства между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом;

узел перекрестного потока, соединенный с внутренним трубчатым элементом и наружным трубчатым элементом и выполненный с возможностью обеспечения протекания потока флюида между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента; и

устройство управления потоком, соединенное с узлом перекрестного потока и выполненное с возможностью управления потоком флюида, протекающим через узел перекрестного потока.

Вариант 2 реализации изобретения. Устройство по варианту 1 реализации изобретения, дополнительно содержащее:

отверстие выше по потоку, расположенное на одной стороне узла перекрестного потока и выполненное с возможностью пропускания потока флюида в кольцевое пространство; и

отверстие ниже потоку, расположенное на другой стороне узла перекрестного потока и выполненное с возможностью пропускания потока флюида в кольцевое пространство.

Вариант 3 реализации изобретения. Устройство по варианту 2 реализации изобретения, дополнительно содержащее:

изолирующее устройство выше по потоку, выполненное с возможностью расположения между отверстием выше по потоку и узлом перекрестного потока и выполненное с возможностью предотвращения протекания потока флюида через изолирующее устройство выше по потоку внутри скважины; и

изолирующее устройство ниже по потоку, выполненное с возможностью расположения между отверстием ниже по потоку и узлом перекрестного потока и выполненное с возможностью предотвращения протекания потока флюида через изолирующее устройство ниже по потоку внутри скважины.

Вариант 4 реализации изобретения. Устройство по варианту 3 реализации изобретения, отличающееся тем, что при установке внутри скважины изолирующее устройство выше по потоку и изолирующее устройство ниже по потоку выполнены с возможностью определения зоны выше по потоку, промежуточной зоны и зоны ниже по потоку между устройством и стенкой скважины.

Вариант 5 реализации изобретения. Устройство по варианту 4 реализации изобретения, отличающееся тем, что:

зона выше по потоку и зона ниже по потоку гидравлически изолированы от промежуточной зоны;

зона выше по потоку и зона ниже по потоку находятся в гидравлическом сообщении друг с другом через кольцевое пространство между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом; и

промежуточная зона находятся в гидравлическом сообщении с каналом потока внутреннего трубчатого элемента через узел перекрестного потока.

Вариант 6 реализации изобретения. Устройство по варианту 3 реализации изобретения, отличающееся тем, что по меньшей мере одно из изолирующего устройства выше по потоку и изолирующего устройства ниже по потоку содержит пакер.

Вариант 7 реализации изобретения. Устройство по варианту 1 реализации изобретения, отличающееся тем, что устройство управления потоком содержит клапан.

Вариант 8 реализации изобретения. Устройство по варианту 7 реализации изобретения, отличающееся тем, что клапан содержит скользящую муфту, выполненную с возможностью перемещения относительно внутреннего трубчатого элемента для управления потоком флюида, протекающим через узел перекрестного потока.

Вариант 9 реализации изобретения. Устройство по варианту 7 реализации изобретения, отличающееся тем, что:

клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением;

в открытом положении клапан выполнен с возможностью обеспечения протекания потока флюида через узел перекрестного потока между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента; и

в закрытом положении клапан выполнен с возможностью предотвращения протекания потока флюида через узел перекрестного потока между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента.

Вариант 10 реализации изобретения. Устройство по варианту 1 реализации изобретения, отличающееся тем, что узел перекрестного потока выполнен с возможностью предотвращения протекания потока флюида между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и кольцевым пространством.

Вариант 11 реализации изобретения. Способ управления протеканием потока флюида в скважину, включающий:

расположение устройства внутри скважины, причем устройство содержит:

внутренний трубчатый элемент, расположенный внутри наружного трубчатого элемента для определения кольцевого пространства между ним; и

узел перекрестного потока, выполненный с возможностью обеспечения протекания потока флюида между внутренней частью внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента;

установку изолирующего устройства выше по потоку и изолирующего устройства ниже по потоку напротив стенки скважины для определения зоны выше по потоку, промежуточной зоны и зоны ниже по потоку между устройством и стенкой, при этом зона выше по потоку и зона ниже по потоку находятся в гидравлическом сообщении друг с другом.

Вариант 12 реализации изобретения. Способ по варианту 11 реализации изобретения, дополнительно включающий:

протекание флюида между промежуточной зоной и внутренней частью внутреннего трубчатого элемента через узел перекрестного потока;

протекание флюида между зоной выше по потоку и зоной ниже по потоку через кольцевое пространство между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом; и

при этом зона выше по потоку и зона ниже по потоку гидравлически изолированы от промежуточной зоны.

Вариант 13 реализации изобретения. Способ по варианту 12 реализации изобретения, отличающийся тем, что:

указанное протекание флюида между промежуточной зоной и внутренней частью внутреннего трубчатого элемента включает перекачивание флюида через внутреннюю часть внутреннего трубчатого элемента в промежуточную зону; и

указанное протекание флюида между зоной выше по потоку и зоной ниже по потоку включает добычу флюида из зоны выше по потоку и зоны ниже по потоку на поверхность скважины.

Вариант 14 реализации изобретения. Способ по варианту 12 реализации изобретения, отличающийся тем, что:

указанное протекание флюида между промежуточной зоной и внутренней частью внутреннего трубчатого элемента включает добычу флюида из промежуточной зоны; и

указанное протекание флюида между зоной выше по потоку и зоной ниже по потоку включает перекачивание флюида в зону выше по потоку и зону ниже по потоку.

Вариант 15 реализации изобретения. Способ по варианту 14 реализации изобретения, отличающийся тем, что перекачивание флюида и добыча флюида выполняются одновременно.

Вариант 16 реализации изобретения. Способ по варианту 11 реализации изобретения, дополнительно включающий перемещение устройства управления потоком из закрытого положения в открытое положение для обеспечения протекания потока флюида между промежуточной зоной и внутренней частью внутреннего трубчатого элемента через узел перекрестного потока.

Вариант 17 реализации изобретения. Устройство для управления протеканием потока флюида в скважину, содержащее:

внутренний трубчатый элемент, содержащий образованный в нем канал потока;

наружный трубчатый элемент, выполненный с возможностью расположения вокруг внутреннего трубчатого элемента для определения:

кольцевого пространства между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом;

отверстия выше по потоку для пропускания через него потока флюида в кольцевое пространство; и

отверстия ниже по потоку для пропускания через него потока флюида в кольцевое пространство;

узел перекрестного потока, выполненный с возможностью обеспечения протекания потока флюида между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента;

изолирующее устройство выше по потоку, выполненное с возможностью расположения между отверстием выше по потоку и узлом перекрестного потока; и

изолирующее устройство ниже по потоку, выполненное с возможностью расположения между отверстием ниже по потоку и узлом перекрестного потока.

Вариант 18 реализации изобретения. Устройство по варианту 17 реализации изобретения, дополнительно содержащее устройство управления потоком, выполненное с возможностью управления потоком флюида, протекающим через узел перекрестного потока.

Вариант 19 реализации изобретения. Устройство по варианту 17 реализации изобретения, отличающееся тем, что при установке внутри скважины изолирующее устройство выше по потоку и изолирующее устройство ниже по потоку выполнены с возможностью определения зоны выше по потоку, промежуточной зоны и зоны ниже по потоку между устройством и стенкой скважины.

Вариант 20 реализации изобретения. Устройство по варианту 19 реализации изобретения, отличающееся тем, что:

зона выше по потоку и зона ниже по потоку гидравлически изолированы от промежуточной зоны;

зона выше по потоку и зона ниже по потоку находятся в гидравлическом сообщении друг с другом через кольцевое пространство между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом; и

промежуточная зона находятся в гидравлическом сообщении с каналом потока внутреннего трубчатого элемента через узел перекрестного потока.

[00042] Были описаны один или более конкретных вариантов реализации данного изобретения. В попытке предоставить краткое описание этих вариантов реализации изобретения в описании могут быть описаны не все признаки фактической реализации. Следует принимать во внимание, что при разработке любой такой фактической реализации, как и в любой инженерной или опытно-конструкторской разработке, необходимо принимать многочисленные конкретные решения для реализации для достижения конкретных целей разработчиков, таких как соблюдение связанных с системой и связанных с бизнесом ограничений, которые будут изменяться в зависимости от варианта реализации. Кроме того, следует понимать, что попытки такой разработки могут быть сложными и трудоемкими, но, тем не менее, благодаря преимуществу, получаемому от раскрытия данного изобретения, она может стать обычным делом в связи с проектированием, изготовлением и производством для среднего специалиста в данной области техники.

[00043] В последующем обсуждении и в формуле изобретения форма единственного числа предназначена для обозначения того, что имеется один или более элементов. Термины «включающий», «содержащий» и «имеющий» и их вариации используются в неограничивающей форме и, таким образом, должны восприниматься как означающие «включающий, но не ограниченный…». Кроме того, любое использование любой формы терминов «соединять», «задействовать», «связывать», «присоединить», «сопрягать», «монтировать» или любой другой термин, описывающий взаимодействие между элементами, предназначен для обозначения либо косвенного, либо непосредственного взаимодействия между описанными элементами. Кроме того, используемые в данном документе термины «осевой» и «в осевом направлении» обычно означают направление вдоль или параллельно центральной оси (например, центральной оси корпуса или отверстия), а термины «радиальный» и «в радиальном направлении» обычно означают направление перпендикулярно центральной оси. Термины «верх», «низ», «над», «под», «верхний», «нижний», «вверх», «вниз», «вертикальный», «горизонтальный» и вариации этих терминов приводятся для удобства, но не предполагают какой-либо конкретной ориентации компонентов.

[00044] Определенные термины используются по всему описанию и в формуле изобретения для ссылки на конкретные отличительные признаки или компоненты. Как будет очевидно для специалиста в данной области техники, разные люди могут называть один и тот же отличительный признак или компонент по-разному. В данном документе не рассматривают различия между компонентами или отличительными признаками, отличающимися по наименованию, а не по функции.

[00045] Ссылка во всем данном описании на «один вариант реализации изобретения», «вариант реализации изобретения», «варианты реализации изобретения», «некоторые варианты реализации изобретения», «определенные варианты реализации изобретения» или подобные формулировки означают, что конкретный отличительный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с указанным вариантом реализации изобретения, могут быть включены по меньшей мере в один вариант реализации изобретения согласно данному описанию. Таким образом, все эти фразы или аналогичные формулировки в данном описании могут, но не обязательно, относиться к одному и тому же варианту реализации изобретения.

[00046] Раскрытые варианты реализации изобретения не должны интерпретироваться или использоваться иным образом как ограничивающие объем данного изобретения, включая формулу изобретения. Следует полностью признать, что различные идеи обсуждаемых вариантов реализации изобретения могут использоваться отдельно или в любой подходящей комбинации для получения требуемых результатов. Кроме того, для специалиста в данной области техники будет очевидным, что данное описание имеет широкое применение и обсуждение любого варианта реализации изобретения предназначено только для иллюстрации этого варианта реализации изобретения и не предназначено для того, чтобы предполагать, что объем изобретения, включая формулу изобретения, ограничен этим вариантом реализации изобретения.

Группа изобретений относится к разведке и добыче нефти и газа, в частности к устройству или системе для управления потоком внутри скважины. Устройство для управления потоком флюида в скважине содержит внутренний трубчатый элемент с образованным в нем каналом потока и наружный трубчатый элемент, выполненный с возможностью расположения вокруг внутреннего трубчатого элемента для определения кольцевого пространства между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом. Устройство дополнительно содержит узел перекрестного потока, соединенный с внутренним трубчатым элементом и наружным трубчатым элементом и выполненный с возможностью обеспечения протекания потока флюида между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента; и устройство управления потоком, соединенное с устройством перекрестного потока и выполненное с возможностью управления потоком флюида, протекающим через устройство перекрестного потока. Техническим результатом является повышение эффективности управления потоком флюида в скважине. 3 н. и. 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для управления потоком флюида в скважине, содержащее:

внутренний трубчатый элемент, содержащий образованный в нем канал потока;

наружный трубчатый элемент, выполненный с возможностью расположения вокруг внутреннего трубчатого элемента для определения кольцевого пространства между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом;

узел перекрестного потока, соединенный с внутренним трубчатым элементом и наружным трубчатым элементом и выполненный с возможностью обеспечения протекания потока флюида между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента; и

устройство управления потоком, соединенное с узлом перекрестного потока и выполненное с возможностью управления потоком флюида, протекающим через узел перекрестного потока.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

отверстие выше по потоку, расположенное на одной стороне узла перекрестного потока и выполненное с возможностью пропускания потока флюида в кольцевое пространство; и

отверстие ниже потоку, расположенное на другой стороне узла перекрестного потока и выполненное с возможностью пропускания потока флюида в кольцевое пространство.

3. Устройство по п. 2, дополнительно содержащее:

изолирующее устройство выше по потоку, выполненное с возможностью расположения между отверстием выше по потоку и узлом перекрестного потока и выполненное с возможностью предотвращения протекания потока флюида через изолирующее устройство выше по потоку внутри скважины; и

изолирующее устройство ниже по потоку, выполненное с возможностью расположения между отверстием ниже по потоку и узлом перекрестного потока и выполненное с возможностью предотвращения протекания потока флюида через изолирующее устройство ниже по потоку внутри скважины.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что при установке внутри скважины изолирующее устройство выше по потоку и изолирующее устройство ниже по потоку выполнены с возможностью определения зоны выше по потоку, промежуточной зоны и зоны ниже по потоку между устройством и стенкой скважины.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что:

зона выше по потоку и зона ниже по потоку гидравлически изолированы от промежуточной зоны;

зона выше по потоку и зона ниже по потоку находятся в гидравлическом сообщении друг с другом через кольцевое пространство между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом; и

промежуточная зона находится в гидравлическом сообщении с каналом потока внутреннего трубчатого элемента через узел перекрестного потока.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что по меньшей мере одно из изолирующего устройства выше по потоку и изолирующего устройства ниже по потоку содержит пакер.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство управления потоком содержит клапан.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что клапан содержит скользящую муфту, выполненную с возможностью перемещения относительно внутреннего трубчатого элемента для управления потоком флюида, протекающим через узел перекрестного потока.

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что:

клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением;

в открытом положении клапан выполнен с возможностью обеспечения протекания потока флюида через узел перекрестного потока между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента; и

в закрытом положении клапан выполнен с возможностью предотвращения протекания потока флюида через узел перекрестного потока между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел перекрестного потока выполнен с возможностью предотвращения протекания потока флюида между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и кольцевым пространством.

11. Способ управления протеканием потока флюида в скважину, включающий:

расположение устройства внутри скважины, причем устройство содержит:

внутренний трубчатый элемент, расположенный внутри наружного трубчатого элемента для определения кольцевого пространства между ним; и

узел перекрестного потока, выполненный с возможностью обеспечения протекания потока флюида между внутренней частью внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента;

установку изолирующего устройства выше по потоку и изолирующего устройства ниже по потоку напротив стенки скважины для определения зоны выше по потоку, промежуточной зоны и зоны ниже по потоку между устройством и стенкой, при этом зона выше по потоку и зона ниже по потоку находятся в гидравлическом сообщении друг с другом.

12. Способ по п. 11, дополнительно включающий:

протекание флюида между промежуточной зоной и внутренней частью внутреннего трубчатого элемента через узел перекрестного потока;

протекание флюида между зоной выше по потоку и зоной ниже по потоку через кольцевое пространство между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом; и

при этом зона выше по потоку и зона ниже по потоку гидравлически изолированы от промежуточной зоны.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что:

указанное протекание флюида между промежуточной зоной и внутренней частью внутреннего трубчатого элемента включает перекачивание флюида через внутреннюю часть внутреннего трубчатого элемента в промежуточную зону и

указанное протекание флюида между зоной выше по потоку и зоной ниже по потоку включает добычу флюида из зоны выше по потоку и зоны ниже по потоку на поверхность скважины.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что:

указанное протекание флюида между промежуточной зоной и внутренней частью внутреннего трубчатого элемента включает добычу флюида из промежуточной зоны и

указанное протекание флюида между зоной выше по потоку и зоной ниже по потоку включает перекачивание флюида в зону выше по потоку и зону ниже по потоку.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что перекачивание флюида и добыча флюида выполняются одновременно.

16. Способ по п. 11, дополнительно включающий перемещение устройства управления потоком из закрытого положения в открытое положение для обеспечения протекания потока флюида между промежуточной зоной и внутренней частью внутреннего трубчатого элемента через узел перекрестного потока.

17. Устройство для управления протеканием потока флюида в скважину, содержащее:

внутренний трубчатый элемент, содержащий образованный в нем канал потока;

наружный трубчатый элемент, выполненный с возможностью расположения вокруг внутреннего трубчатого элемента для определения:

кольцевого пространства между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом;

отверстия выше по потоку для пропускания через него потока флюида в кольцевое пространство и

отверстия ниже по потоку для пропускания через него потока флюида в кольцевое пространство;

узел перекрестного потока, выполненный с возможностью обеспечения протекания потока флюида между каналом потока внутреннего трубчатого элемента и наружной частью наружного трубчатого элемента;

изолирующее устройство выше по потоку, выполненное с возможностью расположения между отверстием выше по потоку и узлом перекрестного потока; и

изолирующее устройство ниже по потоку, выполненное с возможностью расположения между отверстием ниже по потоку и узлом перекрестного потока.

18. Устройство по п. 17, дополнительно содержащее устройство управления потоком, выполненное с возможностью управления потоком флюида, протекающим через узел перекрестного потока.

19. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что при установке внутри скважины изолирующее устройство выше по потоку и изолирующее устройство ниже по потоку выполнены с возможностью определения зоны выше по потоку, промежуточной зоны и зоны ниже по потоку между устройством и стенкой скважины.

20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что:

зона выше по потоку и зона ниже по потоку гидравлически изолированы от промежуточной зоны;

зона выше по потоку и зона ниже по потоку находятся в гидравлическом сообщении друг с другом через кольцевое пространство между наружным трубчатым элементом и внутренним трубчатым элементом; и

промежуточная зона находятся в гидравлическом сообщении с каналом потока внутреннего трубчатого элемента через узел перекрестного потока.