УСТРОЙСТВО, СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ СТИМУЛЯЦИИ Российский патент 2020 года по МПК E21B34/14 E21B43/08 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] В данной заявке испрашивается приоритет по предварительной патентной заявке США №62/214843, поданной 4 сентября 2015 г., которая полностью включена в данное описание путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Варианты реализации, описанные в данном документе, относятся к устройству, системам и способам для стимуляции скважин и, более конкретно, к открытию и закрытию золотниковых клапанов и, кроме того, минимизации образования взвешенных частиц, таких как песок и обломочный материал, проходящих через них.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] В нефтегазовой отрасли существует ряд хорошо известных систем для многозонной или многоступенчатой стимуляции скважин за одну спуско-подъемную операцию. В одной из таких систем для приведения в действие золотниковой втулки в золотниковом клапане, блокирующем отверстия в колонне заканчивания, и открытия клапанов для обеспечения стимуляции продуктивного пласта через отверстия используют шары, сбрасываемые с поверхности. Седла для шаров на золотниковых клапанах взаимодействуют с шарами, и под действием давления в канале происходит деблокирование и смещение золотниковой втулки вниз по стволу скважины. Операции обычно осуществляют в направлении от носка скважины к пятке. Обычно отверстия в переводнике в носке открывают, например, с помощью подачи давления для обеспечения прокачки по меньшей мере первой партии шаров через колонну заканчивания.

[0004] Размер седел для шаров возрастает с приращением в направлении от носка к пятке. Первым бросают самый маленький шар, чтобы он мог проходить через все седла для шаров, пока не попадет в самое маленькое седло для шара в носке. Далее в канале нагнетают давление, чтобы сместить золотниковую втулку для открытия расположенных в том месте отверстий. Стимуляцию, такую как, гидравлический разрыв продуктивного пласта, осуществляют через открытые отверстия. После стимуляции первой ступени сбрасывают другой шар, более крупный на величину приращения, который попадает в следующее седло для шара, расположенное выше по стволу скважины, для смещения следующего золотникового клапана с целью стимуляции следующей ступени.

[0005] Такие операции могут быть выполнены в случае заканчивания скважин с открытым забоем, когда между ступенями размещают пакеры для затрубного пространства для изоляции кольцевого пространства между колонной заканчивания и стволом скважины. Кроме того, операции могут быть выполнены в случае заканчивания скважин с цементированием, когда для заполнения затрубного пространства между ступенями с целью изоляции их друг от друга используют цемент.

[0006] В настоящее время такие системы основаны на использовании шаров, попадающих в соответствующие седла, для изоляции канала колонны заканчивания ниже стимулируемой ступени, что позволяет предотвратить подачу текучей среды к расположенным ниже открытым отверстиям и их потерю. При этом известно, что, если давление в канале над шаром достаточно высокое, перепад давления, возникающий поперек шара, может вызвать продавливание шара через седло для шара или разрушение седла для шара, что приведет к потере текучей среды для стимуляции через расположенные ниже открытые отверстия и невозможности эффективной стимуляции этой ступени. В этом случае оператор может идентифицировать проблему с шаром или седлом для шара и перейти к следующей ступени, идентифицировать проблему и продолжить стимуляцию в надежде на то, что некоторое количество текучей среды для стимуляции попадет в нужную ступень, либо сбросить еще один шар такого же размера, чтобы попытаться сместить золотниковую втулку и обеспечить стимуляцию нужной ступени. В каждом случае возрастают затраты времени, сложность и расходы. Попытки предотвратить продавливание шара, такие как увеличение с приращением размера каждого шара относительно размера соответствующего седла или уменьшение размера седла, ограничили шаг приращения размера шаров и, следовательно, количество ступеней, доступных для стимуляции за одну операцию. Кроме того, при использовании более низких значений давления для поддержания перепада давления в диапазоне, исключающем продавливание шаров, давление может оказаться недостаточным для выполнения стимуляции.

[0007] В данной отрасли существует потребность в том, чтобы иметь возможность не только открывать золотники, но и закрывать их. При этом в большей части систем на основе сброса шаров, известных из текущего уровня техники, приведение в действие ограничено действием, направленным вниз по стволу скважины, и, следовательно, его невозможно и непрактично использовать для закрытия золотниковой втулки. Возможность закрытия золотниковой втулки позволит значительно лучше управлять подачей текучей среды в скважину и из нее. Закрытие золотниковой втулки может быть целесообразно для обеспечения закрытия трещин после обработки, предотвращения попадания песка, воды и/или газа в скважину или перекрытия нижележащих ступеней для предотвращения высоких перепадов давления поперек шара с целью минимизации разрушения шаров.

[0008] Соответственно, в данной отрасли известны спускаемые в скважину смещающие инструменты для открывания и закрывания золотниковых клапанов. Обычно смещающий инструмент, имеющий выполненный на нем профиль, опускают в колонну заканчивания для обеспечения взаимодействия с соответствующим профилем в золотниковой втулке. После этого смещающим инструментом управляют так, чтобы толкать или тянуть золотниковую втулку с целью открытия и/или закрытия золотникового клапана. В случае использования систем на основе сброса шаров для доступа к скважине с целью использования смещающих инструментов необходима остановка операции по стимуляции и спуск инструмента в колонну заканчивания для смещения одной или более золотниковых втулок с последующим извлечением его из скважины. Такие операции увеличивают стоимость и сложность осуществления операций по стимуляции.

[0009] Еще одной проблемой, с которой сталкиваются при добыче после операций по стимуляции, в частности, после гидравлического разрыва продуктивного пласта, является большое количество песка или других взвешенных частиц, в том числе мелких частиц продуктивного пласта, добываемых с углеводородами. Обычно для отделения песка от добываемой текучей среды используют наземное оборудование, что увеличивает общую стоимость добычи. Для использования в операциях известны скважинные фильтры, такие как системы гравитационного дренирования при закачке пара (SAGD), которые обычно устанавливают снаружи на горизонтальных участках добывающей скважины для добычи текучей среды вдоль нее. Кроме того, фильтры устанавливают в нижней части эксплуатационных колонн в скважинах, в которых ожидается большое количество песка, или в устройствах регулирования притока (ICD), предназначенных для неоднородных профилей притока, использующих ряд расположенных на них гидравлических сопротивлений или сопел для поддержания более равномерного перепада давления между продуктивным пластом и скважиной с целью оптимизации добычи вдоль нее.

[0010] При выполнении операций по гидроразрыву наличие фильтра, проходящего поверх отверстий, предназначенных для подачи текучей среды для гидравлического разрыва продуктивного пласта, содержащего пропант, сделает отверстия неработоспособными. Добыча текучих сред с большим содержанием песка, например после операции по гидравлическому разрыву продуктивного пласта, весьма вероятно приведет к абразивному истиранию фильтра, особенно если на конце эксплуатационной колонны используют один фильтр. Более того, сопла в устройствах регулирования притока не подходят для подачи текучих сред для гидравлического разрыва продуктивного пласта, так как пропант вызовет эрозионное повреждение гидравлических сопротивлений. Кроме того, так как все устройства регулирования притока остаются открытыми, невозможно будет единовременно направить текучую среду для обработки к одному конкретному устройству.

[0011] В данной отрасли существует потребность в системах и способах, обеспечивающих закрытие отверстий после стимуляции каждой ступени без неблагоприятного влияния на эффективность операции по стимуляции. Кроме того, существует потребность в эффективных и рентабельных средствах для регулирования образования песка в процессе добычи и, более конкретно, после операций по стимуляции.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] Варианты реализации, описанные в данном документе, используют двойное седло, скважинный клапан для заканчивания, систему и способы использования для стимуляции скважин. Клапан с двойным седлом оснащен верхней золотниковой втулкой, нижней золотниковой втулкой и стимуляционными отверстиями для стимуляции, выполненными между ними. Каждая золотниковая втулка оснащена седлом. Седло на нижней золотниковой втулке является седлом с возможностью отсоединения. Для приведения в действие седел с целью обеспечения функционирования клапанов в канал колонны заканчивания прокачивают объекты так, что размер каждого следующего объекта больше размера предыдущего. Седло на верхней золотниковой втулке любого указанного клапана приводят в действие с помощью такого же объекта, который используют для приведения в действие нижней золотниковой втулки, расположенной выше по стволу скважины клапана. Когда объект отсоединяется от седла с возможностью отсоединения расположенного выше по стволу скважины клапана, после смещения и открытия стимуляционных отверстий на этой ступени объект прокачивают вниз по стволу скважины для обеспечения взаимодействия с седлом в верхней золотниковой втулке на нижележащей ступени. Таким образом, тот же объект, с помощью которого были открыты отверстия на вышележащей ступени, используют для закрытия отверстий на нижележащей ступени. Когда отверстия на нижележащей ступени закрыты, стимуляционную текучую среду можно прокачивать через вышележащую ступень.

[0013] С помощью закрытия отверстий после стимуляции каждой расположенной ниже по стволу скважины ступени закрывают все клапаны, расположенные ниже открытого в текущий момент клапана. Это удачное решение, так как больше не требуется, чтобы объекты перекрывали канал ниже стимулируемой ступени. Это, в общем, исключает разрушение объектов под действием высоких перепадов давления в процессе обработки. Смещение золотниковой втулки в закрытое положение после гидравлического разрыва продуктивного пласта обеспечивает также закрытие трещин в продуктивном пласте. После этого отверстия могут быть снова открыты для добычи с использованием известных методов, таких как смещающий инструмент.

[0014] В вариантах реализации, в которых не стоит вопрос о количестве сбрасываемых объектов, седло на верхней золотниковой втулке и седло на нижней золотниковой втулке могут быть твердыми седлами без возможности отсоединения. Кроме того, если седло на нижней золотниковой втулке является твердым седлом, то самый нижний золотниковый узел в скважине может использовать нижнюю золотниковаую втулку для закрытия управляемых давлением отверстий в носке, что, таким образом, устраняет необходимость в отдельном переводнике в носке.

[0015] В одном широком аспекте, золотниковый узел для установки в колонне заканчивания, используемый для операции по многоступенчатой стимуляции, содержит трубчатый корпус с проходящим через него каналом и расположенными в нем стимуляционными отверстиями для передачи текучей среды из канала в пространство, окружающее корпус. Нижняя золотниковая втулка может перемещаться в корпусе в осевом направлении для блокирования стимуляционных отверстий в исходном закрытом положении, и оснащен выполненным на нем первым седлом с возможностью отсоединения для обеспечения взаимодействия с попадающим в него объектом для смещения нижней золотниковой втулки с целью открытия стимуляционных отверстий. Верхняя золотниковая втулка, который может перемещаться в корпусе в осевом направлении и расположен выше по стволу скважины относительно нижней золотниковой втулки, оснащен выполненным на нем вторым седлом для обеспечения взаимодействия со с более крупным на величину приращения объектом по сравнению с объектом для первого седла для смещения верхней золотниковой втулки вниз по стволу скважины в закрытое положение для блокирования отверстий. После смещения нижней золотниковой втулки для открытия стимуляционных отверстий объект может быть отсоединен от первого седла для попадания во второе седло верхней золотниковой втулки подобного золотникового узла, расположенного ниже по стволу скважины, для закрытия расположенных в нем стимуляционных отверстий.

[0016] Еще в одном широком аспекте, система многоступенчатого заканчивания для скважины содержит колонну заканчивания в скважине, оснащенную по меньшей мере первой, расположенной ниже по стволу скважины, ступенью и второй ступенью, расположенной выше по стволу скважины с зазором относительно первой ступени, и стимуляционные отверстия в колонне заканчивания на каждой ступени, соединенные по текучей среде с каналом колонны заканчивания и кольцевым пространством между колонной заканчивания и стволом скважины. Первый и второй золотниковые узлы расположены на каждой из по меньшей мере первой, расположенной ниже по стволу скважины, и второй, расположенной выше по стволу скважины, ступенями. Каждый золотниковый узел оснащен нижней золотниковой втулкой, приводимым в действие первым объектом, прокачиваемым вниз по колонне заканчивания для открытия находящихся в том месте отверстий и для отсоединения от него объекта, и верхней золотниковой втулкой, расположенным выше по стволу скважины относительно нижней золотниковой втулки, приводимым в действие вторым объектом, более крупным на величину приращения, прокачиваемым вниз по колонне заканчивания для закрытия расположенных в том месте отверстий. Первый объект, отсоединенный от нижней золотниковой втулки, расположенного выше по стволу скважины золотникового узла после открытия расположенных в том месте отверстий, выполняет функцию второго объекта для приведения в действие верхней золотниковой втулки в расположенном ниже по стволу скважины золотниковом узле для закрытия расположенных в том месте отверстий.

[0017] В одном широком аспекте, способ для стимуляции нескольких ступеней в скважине с расположенной в ней колонной заканчивания, оснащенной множеством проходящих через нее стимуляционных отверстий по меньшей мере в расположенной выше по стволу скважины ступени и ступени, расположенной ниже по стволу скважины с зазором относительно этой ступени, включающий в себя открытие отверстий рядом с дальним концом колонны заканчивания. Объект прокачивают через канал колонны заканчивания к расположенной ниже по стволу скважины ступени для приведения в действие расположенного в том месте нижней золотниковой втулки для его смещения вниз по стволу скважины и открытия расположенных в том месте стимуляционных отверстий. Объект отсоединяется от нижней золотниковой втулки. Объект продолжают прокачивать по каналу. Текучую среду для стимуляции прокачивают через открытые стимуляционные отверстия в расположенной ниже по стволу скважины ступени; по завершении операции по стимуляции для приведения в действие верхней золотниковой втулки в расположенной ниже по стволу скважины ступени с целью смещения ее вниз по стволу скважины для закрытия расположенных в том месте стимуляционных отверстий через канал прокачивают последний объект, более крупный на величину приращения.

[0018] Если после прокачки стимуляционной текучей среды через открытые стимуляционные отверстия в расположенной ниже по стволу скважины ступени операция по стимуляции не завершена, то для приведения в действие нижней золотниковой втулки расположенной выше по стволу скважины ступени с целью смещения ее вниз по стволу скважины для открытия расположенных в том месте стимуляционных отверстий через канал колонны заканчивания прокачивают объект, более крупный на величину приращения. Указанный более крупный объект отсоединяется от нижней золотниковой втулки, и его продолжают прокачивать по каналу для приведения в действие верхней золотниковой втулки в расположенной ниже по стволу скважины ступени для смещения ее вниз по стволу скважины с целью закрытия расположенных в том месте стимуляционных отверстий. Стимуляционную текучую среду прокачивают через открытые стимуляционные отверстия в расположенной выше по стволу скважины ступени. Эти шаги повторяют для последующих ступеней, подлежащих стимуляции, причем для каждой следующей ступени размер объекта постепенно возрастает. По завершении операции по стимуляции для приведения в действие верхней золотниковой втулки в последней ступени с целью закрытия расположенных в том месте стимуляционных отверстий прокачивают последний объект, более крупный на величину приращения.

[0019] В вариантах реализации в корпусе клапана может быть обеспечено множество дополнительных отверстий для добычи, расположенных выше по стволу скважины относительно стимуляционных отверстий. Когда верхняя золотниковая втулка смещается для закрытия стимуляционных отверстий, добывающие отверстия могут быть открыты с целью добычи углеводородов из продуктивного пласта, например, через отверстия фильтра. Таким образом, содержание в добываемой текучей среде взвешенных частиц, включающих в себя без ограничения песок, пропант, мелкие частицы продуктивного пласта и другой обломочный материал, может быть минимизировано.

[0020] Еще в одном варианте реализации дополнительные отверстия могут быть открыты для подачи добываемых текучих сред к устройству регулирования притока.

[0021] Еще в одном аспекте, переводник с песочным фильтром для установки в колонне заканчивания выше, ниже или и выше, и ниже стандартного золотникового узла или золотникового узла в соответствии с вариантом реализации, описанном в данном документе, содержит трубчатый корпус с проходящим через него каналом и внутренними прорезями, выполненными в корпусе. Фильтр установлен поверх наружной поверхности трубчатого корпуса и покрывает внутренние прорези. Разрушаемая бурением золотниковая втулка, выполненная внутри корпуса, оснащена проходящими радиально внутрь частями, блокирующими поступление текучей среды внутрь канала и наружу из него через внутренние прорези. После стимуляции части, направленные в канал, разбуривают для открытия внутренних прорезей с целью обеспечения с их помощью отверстий для добычи, и текучая среда поступает в добывающие отверстия через фильтр для удаления из него взвешенных частиц.

[0022] Еще в одном варианте реализации переводник с песочным фильтром содержит трубчатый корпус, имеющий верхнюю часть, нижнюю часть и проходящий через него канал. Корпус фильтра присоединен между верхней и нижней частями корпуса и имеет выполненные в нем добывающие отверстия. Поверх корпуса фильтра и отверстий для добычи и между верхней и нижней частями корпуса установлен фильтр. Между верхней и нижней частями корпуса на внутренней поверхности корпуса фильтра установлена разрушаемая бурением золотниковая втулка, оснащенная выполненной в нем проходящей радиально внутрь выступающей частью. Выступающая часть имеет выполненное в ней дополнительное отверстие, закрытое в канале с сужением в поперечном сечении. Когда суженную часть выступающей части разбуривают, дополнительное отверстие выравнивается с добывающими отверстиями. Текучие среды, добываемые из продуктивного пласта, проходят через фильтр и отверстия и поступают в канал для удаления из них взвешенных частиц.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0023] На фиг. 1 представлен вид в разрезе варианта реализации золотникового узла в соответствии с вариантом реализации, описанным в данном документе.

[0024] На фиг. 2А-2С изображены виды в разрезе золотникового узла (см. фиг. 1), иллюстрирующие открытие и закрытие расположенных в нем отверстий. Более конкретно,

[0025] фиг. 2А иллюстрирует верхнюю золотниковую втулку и нижнюю золотниковую втулку (каждый в исходном закрытом положении), причем нижняя золотниковая втулка блокирует стимуляционные отверстия в колонне заканчивания;

[0026] фиг. 2В иллюстрирует нижнюю золотниковую втулку, смещенный в открытое положение для открытия стимуляционных отверстий в колонне заканчивания; и

[0027] фиг. 2С иллюстрирует верхнюю золотниковую втулку, смещенный для закрытия отверстий, открытых путем смещения нижней золотниковой втулки.

[0028] Фиг. 3А-3С иллюстрируют открытие и закрытие стимуляционных отверстий в каждом ряду ступеней в колонне заканчивания от носка до верхнего конца в по существу горизонтальной части наклонно-направленной скважины в продуктивном пласте, причем в случае заканчивания скважин с открытым забоем ступени изолированы одна от другой пакерами для затрубного пространства, расположенными между ступенями, и за счет сбрасывания с поверхности ряда объектов, и каждая ступень имеет золотниковый узел в соответствии с фиг. 1, за исключением ступени в носке скважины, которая имеет узел в носке, оснащенный только одной золотниковой втулкой и расположенными в том месте отверстиями. Более конкретно,

[0029] фиг. 3А иллюстрирует ряд золотниковых узлов, расположенных с зазором друг от друга, причем перед началом операции по стимуляции стимуляционные отверстия в каждой ступени заблокированы с помощью нижней золотниковой втулки, и отверстия в переводнике в носке открывают с помощью других средств, таких как подача давления;

[0030] фиг. 3В иллюстрирует сбрасывание с поверхности первого объекта наименьшего диаметра для обеспечения взаимодействия с первым седлом в нижней золотниковой втулке первого золотникового узла, расположенного выше по стволу скважины непосредственно за узлом в носке, с целью смещения нижней золотниковой втулки для открытия расположенных в том месте стимуляционных отверстий, после этого объект отсоединяется от первого седла для обеспечения взаимодействия с седлом на золотниковой втулке в узле в носке с целью смещения золотниковой втулки для блокирования расположенных в том месте отверстий; и

[0031] фиг. 3С иллюстрирует сбрасывание с поверхности второго объекта, причем второй объект большего по величине диаметра, чем первый, и обеспечивает взаимодействие с первым седлом на нижней золотниковой втулке второго золотникового узла, расположенного выше по стволу скважины относительно первого золотникового узла, с целью смещения размещенного в нем нижней золотниковой втулки для открытия стимуляционных отверстий, после этого второй объект отсоединяется от первого седла и перекрывает второе седло верхней золотниковой втулки первого золотникового узла для смещения размещенной в нем золотниковой втулки с целью блокирования отверстий.

[0032] На фиг. 4 изображена блок-схема, иллюстрирующая процесс многоступенчатой стимуляции с использованием золотниковых узлов (см. фиг. 1).

[0033] На фиг. 5 показан вид в разрезе варианта реализации золотникового узла с профилем для обеспечения взаимодействия с смещающим инструментом для выборочного смещения верхней золотниковой втулки любого из ряда золотниковых узлов в открытое положение.

[0034] На фиг. 6 показан вид в разрезе примера профиля на смещающем инструменте для обеспечения взаимодействия с профилем золотникового узла, представленного на фиг. 5, причем смещающий инструмент опускают в колонну заканчивания, например, с помощью гибких труб.

[0035] На фиг. 6В представлен вид с частичным разрезом смещающего инструмента, представленного на фиг. 6А, во взаимодействии с профилем в золотниковой втулке в соответствии с фиг. 5, причем выступ на профиле инструмента для открывания клапанов находится во взаимодействии с выступом на золотниковой втулке, чтобы тянуть смещающий инструмент вверх по стволу скважины и смещать золотниковую втулку в открытое положение.

[0036] На фиг. 7А-7С представлены виды в разрезе, иллюстрирующие вариант реализации золотникового узла (см. фиг. 1), оснащенного установленной в нем песочным фильтром, и дополнительный ряд отверстий для добычи, расположенных выше по стволу скважины относительно стимуляционных отверстий и, кроме того, их действие. Более конкретно,

[0037] фиг. 7А иллюстрирует исходное положение, в котором нижняя золотниковая втулка исходно блокирует стимуляционные отверстия, и верхняя золотниковая втулка исходно блокирует добывающие отверстия;

[0038] фиг. 7В иллюстрирует нижнюю золотниковую втулку, смещенную в открытое положение для открытия стимуляционных отверстий в колонне заканчивания; и

[0039] фиг. 7С иллюстрирует верхнюю золотниковую втулку, смещенный для закрытия стимуляционных отверстий, открытых путем смещения нижней золотниковой втулки, и для открытия отверстий для добычи текучих сред через кольцеобразный узел песочного фильтры, расположенный около них.

[0040] На фиг. 8 представлен вид в разрезе варианта реализации переводника с песочным фильтром для использования в операциях по многоступенчатому заканчиванию, причем один или более переводников с песочным фильтром устанавливают в колонну заканчивания на каждой расположенной в ней ступени.

[0041] На фиг. 9 показан вид в разрезе еще одного варианта реализации переводника с песочным фильтром, установленного в колонне заканчивания ниже по стволу скважины относительно золотникового узла (см. фиг. 1).

[0042] На фиг. 10А показан вид сбоку варианта реализации золотникового узла, содержащего золотниковую втулку для открывания клапана, оснащенную одним твердым седлом для открытия стимуляционных отверстий с использованием объекта, сбрасываемого с поверхности и перекрывающего его, и, кроме того, содержащего вариант реализации нижележащего переводника с песочным фильтром (см. фиг. 8) в колонне заканчивания.

[0043] На фиг. 10В-10Е показаны виды в разрезе, иллюстрирующие операцию по стимуляции с использованием золотникового узла в соответствии с фиг. 10А. Более конкретно,

[0044] фиг. 10В иллюстрирует золотниковую втулку для открывания клапана, блокирующую стимуляционные отверстия в золотниковом узле и золотниковую втулку с песочным фильтром, блокирующую добывающие отверстия в переводнике с песочным фильтром, спущенного в колонну заканчивания;

[0045] фиг. 10С иллюстрирует сброшенный с поверхности объект, перекрывающий седло и смещающий золотниковую втулку для открывания клапана для открытия стимуляционных отверстий с целью подачи через них текучей среды для стимуляции продуктивного пласта;

[0046] фиг. 10D иллюстрирует золотниковый узел после разбуривания седла для удаления преград в канале колонны заканчивания, причем после разбуривания золотниковой втулки песочным фильтры для открытия отверстий для добычи текучая среда поступает в канал через фильтр, расположенный на наружной поверхности переводника с песочным фильтром; и

[0047] фиг. 10Е иллюстрирует золотниковую втулку для открывания клапана, смещенную в закрытое положение, например, с помощью смещающего инструмента, после того, как с его помощью по меньшей мере завершилась стимуляция.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0048] Варианты реализации изобретения, описанные в данном документе, использованы для осуществления операций по многоступенчатой стимуляции. Варианты реализации золотникового узла обеспечивают и открытие, и закрытие стимуляционных отверстий путем сбрасывания с поверхности объектов, таких как шары, дротики или пробки. Кроме того, варианты реализации также обеспечивают повторное открытие стимуляционных отверстий, например, с использованием смещающего инструмента.

[0049] В дополнительных вариантах реализации смещение золотниковой втулки для блокирования стимуляционных отверстий обеспечивает открытие дополнительных отверстий для добычи углеводородов через фильтр, установленный в золотниковом узле.

[0050] В дополнительных вариантах реализации узел фильтра включает в себя разрушаемую бурением золотниковую втулку в канале переводника с песочным фильтром. Разрушаемая бурением золотниковая втулка блокирует добычу и/или стимуляцию через добывающие отверстия в переводнике с песочным фильтром до момента разбуривания золотниковой втулки. Разбуривание может быть произведено в то же время, когда будут разбурены седла в золотниковых узлах. Переводники с песочным фильтром установлены в колонне заканчивания ниже, выше или и ниже, и выше каждого золотникового узла.

[0051] Переводники с песочным фильтром могут также быть использованы в сочетании со стандартными золотниковыми клапанами, используемыми для операций по стимуляции.

[0052] В соответствии с фиг. 1-3С, в вариантах реализации золотниковый узел 10 содержит трубчатый корпус 12, имеющий проходящий через него канал 14. В трубчатом корпусе 12 выполнены одно или несколько стимуляционных отверстий 16. Золотниковые узлы 10 установлены через интервалы вдоль колонны 18 заканчивания, опускаемой в скважину 20, например, наклонно-направленную скважину. При открытии стимуляционные отверстия 16 обеспечивают передачу текучей среды из канала 14 в кольцевое пространство 22, образованное между колонной 18 заканчивания и скважиной 20. Интервалы в общем соответствуют зонам интереса или ступеням вдоль продуктивного пласта 24, подлежащего стимуляции, например, с помощью гидравлического разрыва, кислотной обработки и тому подобного. Кольцевое пространство 22 может быть зацементировано для изоляции ступеней друг от друга. В другом варианте реализации, в случае заканчивания скважин с открытым забоем в кольцевых пространствах 22 могут быть установлены пакеры 26 для затрубного пространства (см. фиг. 3А-3С), расположенные с зазором между каждой парой соседних ступеней вдоль ствола скважины.

[0053] Как показано на фиг. 1, в варианте реализации трубчатый корпус 12 оснащен нижней золотниковой втулкой 28, имеющим выполненное на нем первое седло 30, и верхней золотниковой втулкой 32, имеющим выполненное на нем второе седло 34. Нижняя и верхняя золотниковые втулки 28, 32 могут перемещаться в корпусе 14 в осевом направлении. Стимуляционные отверстия 16 расположены выше по стволу скважины относительно нижней золотниковой втулки 28 и ниже по стволу скважины относительно верхней золотниковой втулки 32. Нижняя золотниковая втулка 28 и верхняя золотниковая втулка 32 по очереди открывают и закрывают стимуляционные отверстия 16.

[0054] Действие одного золотникового узла 10 описано в данном документе во взаимосвязи с фиг. 2А-2С.

[0055] В соответствии с фиг. 1 и 2А, в исходном закрытом положении, например, при опускании в скважину 20, нижняя золотниковая втулка 28 блокирует стимуляционные отверстия 16 с целью предотвращения передачи текучей среды между каналом 14 и кольцевым пространством 22. При осевом смещении нижней золотниковой втулки 28 в открытое положение стимуляционные отверстия 16 открыты для обеспечения передачи текучей среды между каналом 14 и кольцевым пространством 22.

[0056] Первое седло 30 взаимодействует с объектом 36, таким как шар, дротик или пробка, прокачиваемым с поверхности. Давление текучей среды в канале 14 возрастает и становится достаточным для приложения усилия к объекту 36 и седлу 30, чтобы срезать срезаемые винты или другие средства 38, обеспечивающие крепление нижней золотниковой втулки 28 в закрытом положении с возможностью отсоединения, с целью обеспечения смещения нижней золотниковой втулки 28 вниз по стволу скважины в открытое положение для открытия стимуляционных отверстий (см. фиг. 2В). В одном варианте реализации первое седло 30 является седлом с возможностью отсоединения, например, известным из уровня техники, для отсоединения от него объекта 36 при смещении нижней золотниковой втулки 38 в открытое положение. Один из примеров седла с возможностью отсоединения описан в патенте США №8215401, выданном Брааку.

[0057] В показанном варианте реализации седло 30 с возможностью отсоединения является гибким седлом, содержащим множество штифтов 40, удерживаемых вместе либо ограниченных первым диаметром D1, подходящим для формирования седла 30, когда нижняя золотниковая втулка 28 находится в закрытом положении. При смещении нижней золотниковой втулки 28 в открытое положение (см. фиг. 2В) седло 30 с возможностью отсоединения смещается в часть 42 большего диаметра канала 14, что обеспечивает радиальное раздвигание штифтов 40 в направлении второго диаметра D2, подходящее для высвобождения из него объекта 36. Объект 36 будет перемещаться вниз по стволу скважины и может быть использован для приведения в действие и других инструментов ниже по стволу скважины.

[0058] Как показано на фиг. 2С, после стимуляции через открытые стимуляционные отверстия 16 в канал 14 с поверхности прокачивают второй объект 36 большего диаметра по существу для обеспечения взаимодействия со вторым седлом 34. И в этом случае давление текучей среды в канале 14 возрастает для приложения достаточного усилия, чтобы срезать срезаемые винты 44, обеспечивающие крепление верхней золотниковой втулки 32 в исходном положении с возможностью отсоединения, с целью отсоединения верхней золотниковой втулки 32 для смещения ее вниз по стволу скважины в закрытое положение для блокирования передачи текучей среды через стимуляционные отверстия 16.

[0059] В вариантах реализации второе седло 34 является твердым седлом, которое удерживает в себе объект 36 после смещения верхней золотниковой втулки 32. При этом так как стимуляционные отверстия 16 закрыты, нет необходимости в том, чтобы объект 36 перекрывал нижележащую часть канала 14 для операции по многоступенчатой стимуляции, как более подробно описано ниже. Таким образом, в вариантах реализации второе седло 34 может также являться седлом с возможностью отсоединения. При этом верхняя золотниковая втулка 32 смещается в закрытое положение до отсоединения от нее объекта 36.

[0060] В соответствии с фиг. 3А-3С и фиг. 4, вдоль колонны 18 заканчивания через интервалы расположено множество золотниковых узлов 10, которые соответствуют интервалам или ступеням интереса в продуктивном пласте 24.

[0061] Как хорошо известно из уровня техники, переводник 50 в носке примыкает к дальнему концу 52 колонны 18 заканчивания. Переводник 50 в носке содержит трубчатый корпус 51, имеющий проходящий через него канал 53. Отверстия 54 в носке в корпусе 51, которые открывают, например, путем подачи давления, обеспечивают поступление через них текучей среды для обеспечения прокачивания по меньшей мере первого объекта 36а в канал 14. Золотниковая втулка 56 в носке, имеющая выполненное на ней седло 58, удерживается в исходном положении выше по стволу скважины относительно отверстий 54 в носке до момента попадания в него первого объекта 36а для смещения золотниковой втулки 56 в носке вниз по стволу скважины в закрытое положение для блокирования отверстий 54 в носке.

[0062] Для выполнения многоступенчатой стимуляции скважины 20 путем приведения в действие множества золотниковых узлов 10а, 10b… в канал прокачивают объекты 36а, 36b…, причем размер каждого следующего объекта больше размера предыдущего. При этом второе седло 34а, 34b каждого следующего золотникового узла 10а, 10b приводят в действие с помощью того же объекта 36а, 36b, что и предыдущее расположенное выше по стволу или первое седло 30а, 30b… с возможностью отсоединения золотникового узла 10b, расположенного выше по стволу скважины.

[0063] В вариантах реализации, в которых не стоит вопрос о количестве сбрасываемых объектов 36, первое седло 30 и второе седло 34 могут быть твердыми седлами без возможности отсоединения. Кроме того, если первое седло 30 на нижней золотниковой втулке 28 является твердым седлом, то самый нижний золотниковый узел в скважине может использовать нижнюю золотниковую втулку 28 для закрытия управляемых давлением отверстий в носке; что, таким образом, устраняет необходимость в отдельном переводнике 50 в носке.

[0064] В общем и в соответствии с фиг. 4, для начала многоступенчатой стимуляции на шаге 401 открывают переводник в носке и на шаге 402 прокачивают первый объект. На шаге 403 первый объект попадает в седло с возможностью отсоединения верхнего золотникового узла для открытия стимуляционных отверстий на этой ступени.

[0065] На шаге 404 продолжают прокачивание, чтобы переместить объект к следующему расположенному ниже по стволу скважины золотниковому узлу (причем для расположенной там ступени уже была проведена стимуляция) для обеспечения взаимодействия с седлом в верхней золотниковой втулке и закрытия расположенных в том месте стимуляционных отверстий.

[0066] На шаге 405 через открытые стимуляционные отверстия прокачивают стимуляционную текучую среду. После шага 406, если на шаге 407 завершена операция по стимуляции, то на шаге 408 для закрытия стимуляционных отверстий в последнем золотниковом узле прокачивают последний объект.

[0067] Если необходимо привести в действие больше золотниковых узлов, то на шаге 409 выбирают следующий объект и цикл для открытия верхнего золотникового узла и закрытия следующего расположенного ниже по стволу скважины золотникового узла, для которого уже была проведена стимуляция, повторяют.

[0068] На шаге 410, по завершении операции по многоступенчатой стимуляции, некоторые или все добывающие отверстия углеводородов из продуктивного пласта могут снова быть открыты.

[0069] Далее, со ссылкой на золотниковые узлы 10, как показано на фиг. 3А, в случае заканчивания скважин с открытым забоем множество золотниковых узлов 10а, 10b…, расположенных через интервалы вдоль колонны 18 заканчивания, изолированы один от другого с использованием пакеров 26 для затрубного пространства. В случае заканчивания скважин с цементированием, пакеры для затрубного пространства будут заменены цементом, который по существу заливают в кольцевое пространство 22. Переводник 50 в носке изображен в исходном положении, при этом золотниковая втулка 56 в носке находится в открытом положении. На первом шаге для открытия отверстий 54 в носке, например, путем разрушения разрывных дисков или других средств, управляемых давлением, увеличивают давление текучей среды в скважине.

[0070] После этого, как показано на фиг. 3В, в канал 14 колонны 18 заканчивания прокачивают первый объект 36а наименьшего диаметра. Объект 36а проходит через золотниковые узлы 10, расположенные выше по стволу скважины относительно первого золотникового узла 10а, размещенного с зазором над переводником 50 в носке. Первое седло 30а с возможностью отсоединения на нижней золотниковой втулке 28а первого золотникового узла 10а выполнено с размером, подходящим для обеспечения взаимодействия с объектом 36а наименьшего диаметра. После попадания объекта в седло на первый объект 36а и седло 30а с возможностью отсоединения действует давление текучей среды в канале 14, чтобы срезать срезаемые штифты 38, удерживающие нижнюю золотниковую втулку 28а, для смещения нижней золотниковой втулки 28а с целью открытия стимуляционных отверстий 16а. Затем первый объект высвобождается из гибкого седла и проходит по каналу 14 до попадания в седло 58 в переводнике 50 в носке, выполненное с размером, подходящим для обеспечения взаимодействия с первым объектом 36а для смещения золотниковой втулки 56 в носке с целью блокирования отверстий 54 в носке.

[0071] В соответствии с фиг. 3С, после стимуляции первой ступени через первый, самый нижний по стволу скважины, золотниковый узел 10а в канал 14 прокачивают второй объект 36b следующего по величине диаметра. Второй объект 36b проходит через расположенные выше по стволу скважины золотниковые узлы до попадания в седло 30b с возможностью отсоединения в нижней золотниковой втулке 28b следующего расположенного выше по стволу скважины золотникового узла 10b, выполненное с размером, подходящим для обеспечения взаимодействия со вторым объектом 36b. Нижнюю золотниковую втулку 28b смещают вниз по стволу скважины, чтобы открыть стимуляционные отверстия 16b, как описано для первого золотникового узла 10а, при этом второй объект 36b отсоединяется от расположенного в том месте седла 30b с возможностью отсоединения. Второй объект 36b попадает во второе седло 34а следующего, первого, самого нижнего по стволу скважины золотникового узла 10а. Второе седло 34а также выполнено с размером, подходящим для обеспечения взаимодействия со вторым объектом 36b. Следующая расположенная ниже по стволу скважины верхняя золотниковая втулка 32а смещается, как описано, для закрытия стимуляционных отверстий 16а в первом золотниковом узле 10а. Для открытия стимуляционных отверстий в оставшихся расположенных выше по стволу скважины золотниковых узлах 10 колонны 18 заканчивания процесс повторяют с использованием третьего и следующих объектов 36с… в порядке увеличения их размера.

[0072] Как описано выше, после стимуляции каждой ступени стимуляционные отверстия 16 закрывают, и, следовательно, открытые ступени под любой расположенной выше по стволу скважины стимулируемой ступенью отсутствуют. Таким образом, в этом варианте реализации изоляция нижележащей части канала 14 не зависит от объекта 36, размещенного во втором седле 34 в верхней золотниковой втулке 32 нижележащей ступени. Это устраняет проблемы, связанные с разрушением объекта или седла за счет перепада давления поперек этих объектов, возникающего, например, при стимуляции, и вызывающего продавливание объекта 36 через седло 34. Объект 36, как описано выше, может быть отсоединен от второго седла 34 или, в другом варианте, может являться растворимым объектом.

[0073] Еще одно преимущество закрытия всех стимуляционных отверстий после стимуляции через них продуктивного пласта следует из блокирования потока текучих сред из продуктивного пласта в канал 14 колонны 18 заканчивания. Текучая среда, которая может содержать пропант или тому подобный материал, удерживается в продуктивном пласте 24, так как она не может течь обратно в скважину 20. В результате обеспечены закрытие образованных в результате стимуляции трещин с пропантом и оптимизация дальнейшей добычи из них углеводородов.

[0074] В соответствии с фиг. 4-6В, стимуляционные отверстия 16, которые были закрыты после стимуляции скважины 20, могут снова быть открыты с использованием различных методов. В одном варианте реализации, наиболее хорошо показанном на фиг. 5 и 6В, верхняя золотниковая втулка 32, кроме того, содержит выполненное в нем профилированное углубление 60 для обеспечения взаимодействия с смещающим инструментом 62, пример которого показан на фиг. 6А. Хорошо известно использование смещающих инструментов 62, таких как смещающие инструменты типа В, которые используют для смещения золотниковых втулок для открывания клапана как в открытое положение, так и в закрытое положение.

[0075] В соответствии с фиг. 6В, показан подходящий смещающий инструмент 62, имеющий множество удерживаемых на нем направленных наружу профилированных упоров 64 с возможностью смещения, причем профиль упоров 64 обеспечивает взаимодействие с профилем профилированного углубления 60 в золотниковой втулке, подлежащей смещению. Смещающий инструмент 62 опускают в скважину, например, с помощью гибких труб или соединенных насосно-компрессорных труб на подъемнике.

[0076] Когда упоры 64 попадают в профилированные углубления 60, они могут смещаться наружу в профилированные углубления 60. Для перемещения верхней золотниковой втулки 32 в открытое положение направленный наружу ориентированный вверх выступ 66 на упоре 64 входит во взаимодействие с направленным внутрь ориентированным вниз выступом 68 в углублении 60. После этого смещающий инструмент поднимают к поверхности для смещения верхней золотниковой втулки 32 вверх по стволу скважины с целью открытия стимуляционных отверстий 16.

[0077] Как следует понимать, так как срезаемые винты 38, 44 уже срезаны, для удерживания верхней и нижней золотниковых втулок 32, 28, смещенных с использованием объекта 36 или смещающего инструмента 62, могут быть задействованы другие механизмы. В вариантах реализации для удерживания верхней золотниковой втулки 32 или нижней золотниковой втулки 28 в смещенном положении могут быть использованы пружинные кольца, зажимные устройства или тому подобные средства.

[0078] Обратим внимание на узлы, также обеспечивающие добычу текучих сред из продуктивного пласта: в соответствии с фиг. 7А-7С и в другом варианте реализации, золотниковый узел 70 с фильтром содержит верхнюю часть 72 корпуса 12 над стимуляционными отверстиями 16 и узел 74 с песочным фильтром. Между верхней частью 72 и нижней частью 78 корпуса 12, в котором выполнены стимуляционные отверстия 16, установлен трубчатый корпус 76 фильтра. Добывающие отверстия 80 выполнены проходящими через корпус 76 фильтра. Трубчатый фильтр 82 установлен поверх корпуса 76 фильтра, например, с помощью соединения с корпусом 76, и выполненных в нем отверстий для добычи 80. Верхняя золотниковая втулка 32, кроме того, содержит выполненные в ней отверстия 84, размещенные выше по стволу скважины относительно отверстий для добычи 80 не доходя до верхней золотниковой втулки 32, смещенного в закрытое положение (см. фиг. 7А), и выравниваемые с добывающими отверстиями 80 (см. фиг. 7С), когда верхняя золотниковая втулка смещена вниз по стволу скважины в закрытое положение для блокирования стимуляционных отверстий 16, как описано выше.

[0079] Как показано на фиг. 7В, при смещении нижней золотниковой втулки 28 с помощью попадания в него объекта происходит открытие стимуляционных отверстий 16. При этом вышележащие добывающие отверстия 80 остаются заблокированными, так как верхняя золотниковая втулка 32 еще не была смещена вниз по стволу скважины и, следовательно, не происходит выравнивания отверстий для добычи 80 и золотниковых отверстий 84.

[0080] В соответствии с фиг. 7С, при выравнивании отверстий для добычи 80 и золотниковых отверстий 84 текучие среды из продуктивного пласта поступают через фильтр 82, который минимизирует содержание в них песка, пропанта, мелких частиц продуктивного пласта и обломочного материала. В этом варианте реализации, в отличие от предыдущих вариантов реализации, в результате открытия отверстий для добычи 80 под вторым седлом 34 верхней золотниковой втулки 32 объект 36, попавший во второе седло 34, герметизирует его и удерживается в седле 34 для изоляции нижележащей части канала 14 и открытия нижележащих отверстий для добычи 80. Соответственно, при разработке операции по многоступенчатой стимуляции с использованием этого варианта реализации рассматривают перепад давления поперек объекта 36 во втором седле 34 для удерживания в нем объекта.

[0081] Предпочтительно, чтобы в случае открытия отверстий для добычи 80 после стимуляции требуемых ступеней в скважине 20 скважина 20 могла быть немедленно быть введена в эксплуатацию. Если объекты, используемые для смещения золотниковых втулок, являются растворимыми, то операции по разбуриванию перед добычей могут не потребоваться, что приведет к дополнительному снижению затрат. При этом, если наличие седел влияет на добычу или нужно выполнить ремонт, при необходимости седла могут быть разбурены.

[0082] Еще в одном варианте реализации в добывающие отверстий 80 для поддержания однородности проходящего через них потока могут быть установлены отверстия, создающие гидравлическое сопротивление, такие как сопла, которые, таким образом, будут выполнять функцию устройства регулирования притока (ICD).

[0083] В соответствии с фиг. 8 и 9 и еще одним вариантом реализации, в сочетании с золотниковым узлом 10 или золотниковым узлом 70 с фильтром может быть использован отдельный переводник 90 с песочным фильтром, как описано выше. Кроме того, переводник 90 с песочным фильтром может быть использован со стандартными узлами золотников для открывания клапана, как описано ниже и в соответствии с фиг. 10А-10Е.

[0084] Как показано на фиг. 8, один вариант реализации переводника 90 с песочным фильтром содержит трубчатый корпус 92 для установки в колонне 18 заканчивания выше, ниже или и выше, и ниже золотниковых узлов 10, 70 без фильтра и с фильтром. Трубчатый корпус 92 имеет проходящий через него канал 94 и выполненные в нем внутренние прорези 96. Фильтр 98 установлен поверх наружной поверхности 100 трубчатого корпуса 92 и покрывает внутренние прорези 96. В корпусе 92 выполнена разрушаемая бурением золотниковая втулка 102, оснащенная проходящими радиально внутрь частями 104, блокирующими поступление текучей среды внутрь канала 94 и наружу из него через внутренние прорези 96. Части 104 направлены внутрь канала 94 так, что инструмент для разбуривания может войти с ними во взаимодействие и удалить их. После стимуляции требуемых ступеней скважины по меньшей мере проходящие радиально внутрь части 104 разрушаемого бурением золотниковой втулки 102 разбуривают для открытия внутренних прорезей 96 с целью формирования отверстий для добычи. Разбуривание разрушаемой бурением золотниковой втулки 102 может быть выполнено, например, при разбуривании седел.

[0085] В соответствии с фиг. 9, изображен один вариант реализации переводника 110 с песочным фильтром, установленного в колонне заканчивания ниже золотникового узла 10 без песочного экрана. В колонне 18 заканчивания могут быть установлены один или более переводников 110 с песочным фильтром, выше или ниже или и выше, и ниже золотникового узла 10. Переводник 110 с песочным фильтром, как и золотниковый узел 90 с фильтром, описанный выше, содержит трубчатый корпус 112, который имеет верхнюю часть 114, нижнюю часть 116 и проходящий через него канал 117. Корпус 118 фильтра установлен между верхней и нижней частями 114, 116 корпуса и имеет выполненные в нем добывающие отверстия 120. Поверх корпуса 118 фильтра и отверстий для добычи 120 и между верхней и нижней частями 114, 116 корпуса установлен фильтр 122. Между верхней и нижней частями 114, 116 корпуса на внутренней поверхности 126 корпуса 118 фильтра установлена разрушаемая бурением золотниковая втулка 124. Разрушаемая бурением золотниковая втулка 124 оснащена выполненной в ней проходящей радиально внутрь выступающей частью 128. Выступающая часть 128 имеет выполненное в ней дополнительное отверстие 121, закрытое в канале 14 с сужением в поперечном сечении. Когда суженную часть выступающей части 128 разбуривают, дополнительное отверстие 121 выравнивается с добывающими отверстиями 120. Текучие среды, добываемые из продуктивного пласта 24, проходят через фильтр 122 и отверстия 120, 121 и поступают в канал 117. Фильтр 122 обеспечивает удаление из них взвешенных частиц, включающих в себя без ограничения пропант, песок, мелкие частицы продуктивного пласта и обломочный материал.

[0086] На фиг. 10А показан вариант реализации, использующий стандартный золотниковый узел 130 в сочетании с переводником 90 с песочным фильтром, как показано на фиг. 8.

4[0087] В соответствии с фиг. 10В-10Е, стандартный золотниковый узел 130 содержит трубчатый корпус 132, имеющий проходящий через него канал 134. Золотниковый узел 130, кроме того, содержит одну золотниковую втулку 136, имеющую выполненное на ней седло 138, которое обеспечивает взаимодействие с объектом 36, прокачиваемым с поверхности для открытия стимуляционных отверстий 140 в корпусе 132.

[0088] В этом варианте реализации объект 36 обеспечивает только открытие стимуляционных отверстий 140 и, следовательно, в случае операции по многоступенчатой стимуляции стимуляционные отверстия 140, расположенные ниже по стволу скважины относительно стимулируемой ступени, открыты. По этой причине объект 36 перекрывает седло 138 для изоляции нижележащей части канала 14.

[0089] Как и в случае предыдущих вариантов реализации, в случае многоступенчатой операции вдоль колонны 18 заканчивания расположено с зазором друг от друга множество стандартных золотниковых узлов 130, как описано в данном документе, причем каждый узел оснащен седлом 138, и размер седел постепенно возрастает в направлении от носка вверх по стволу скважины для обеспечения взаимодействия с объектами 36, размер которых постепенно возрастает.

[0090] В соответствии с фиг. 10В, стандартный золотниковый узел 130 опускают в скважину 20 с золотником 136, удерживаемым в закрытом положении, например, с помощью винтов, и блокирующим подачу текучей среды к стимуляционным отверстиям 140. Разрушаемая бурением золотниковая втулка 102 в переводнике 90 с песочным фильтром, расположенном выше, ниже или и выше, и ниже, блокирует подачу текучей среды для стимуляции к продуктивному пласту через расположенные в том месте внутренние прорези 96. Для приведения в действие и перекрытия седла 138 в колонну 18 заканчивания с поверхности прокачивают объект 36.

[0091] Как показано на фиг. 10С, давление текучей среды в скважине возрастает для увеличения перепада давления поперек объекта 36 с целью деблокирования золотниковой втулки 136 и смещения ее вниз по стволу скважины от стимуляционных отверстий 140. Объект 36 перекрывает седло 138 ниже стимуляционных отверстий 140, и текучая среда для стимуляции поступает по каналу 134 через отверстия 140 к продуктивному пласту 24. Процесс повторяют для всех требуемых ступеней в скважине.

[0092] В соответствии с фиг. 10D, после завершения операций по многоступенчатой стимуляции седла 138 разбуривают для дальнейшего открытия канала 134 с целью добычи через него текучих сред из продуктивного пласта. В то же время проходящие радиально внутрь части 104 разрушаемой бурением золотниковой втулки 102 также разбуривают для открытия внутренних прорезей 96 с целью формирования отверстий для добычи с фильтром.

[0093] Далее, как показано на фиг. 10Е, золотниковую втулку 136 в золотниковом узле 130 смещают в закрытое положение с использованием смещающего инструмента 62, например, изображенного на фиг. 6А, и при этом имеющего соответствующий профиль для перемещения золотниковых втулок 136 в закрытое положение, который обеспечивает взаимодействие с профилем 142, выполненным на золотниковой втулке 136, для блокирования поступления текучей среды F из продуктивного пласта в канал 134 через стимуляционные отверстия 140. Золотники 136 в общем смещают в закрытое положение за одну спуско-подъемную операцию с помощью смещающего инструмента 62, начиная от носка скважины. В вариантах реализации золотники 136 фиксируют в закрытом положении, например, с помощью пружинных колец, зажимных устройств или тому подобных средств, которые не показаны.

[0094] В вариантах реализации разбуривание седел 138 и разрушаемых бурением золотниковых втулок 102 и смещение золотниковых втулок 136 в закрытое положение выполняют за одну спуско-подъемную операцию.

[0095] Затем текучая среда F из продуктивного пласта поступает в добывающие отверстия 96 с фильтром, проходя через фильтр 98, что приводит к минимизации количества песка, пропанта, мелких частиц продуктивного пласта, обломочного материала и тому подобных веществ, выносимых на поверхность вместе с текучей средой F из продуктивного пласта.

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли, в частности к многоступенчатой стимуляции скважин за одну спускоподъемную операцию. Система многоступенчатого заканчивания скважины содержит колонну заканчивания, имеющую по меньшей мере первую расположенную ниже по стволу скважины ступень и вторую расположенную выше по стволу с зазором относительно первой. Каждая ступень имеет трубчатый корпус, стимуляционные отверстия в корпусе, соединенные по текучей среде с каналом колонны заканчивания и кольцевым пространством. Нижнюю золотниковую втулку, выполненную с возможностью осевого смещения в корпусе, приведения ее в действие первым объектом, прокачиваемым вниз по колонне заканчивания, для открытия стимуляционных отверстий в корпусе. Верхнюю золотниковую втулку, расположенную выше по стволу скважины относительно нижней, выполненную с возможностью осевого смещения в корпусе, приведения ее в действие вторым объектом, более крупным на величину приращения, прокачиваемым вниз по колонне заканчивания для закрытия стимуляционных отверстий. Нижняя золотниковая втулка каждой ступени содержит выполненное на ней отсоединяемое первое седло, выполненное с возможностью дальнейшего отсоединения от нее первого объекта. Верхняя золотниковая втулка каждой ступени содержит выполненное на ней второе седло с размером, подходящим для приема и взаимодействия с объектом того же размера, что и отсоединяемое седло на нижней золотниковой втулке расположенной выше по стволу скважины ступени. Верхняя золотниковая втулка расположенной ниже по стволу скважины ступени выполнена с возможностью закрытия стимуляционных отверстий расположенной ниже по стволу скважины ступени при попадании первого объекта во второе седло верхней золотниковой втулки, расположенной ниже по стволу скважины ступени после отсоединения первого объекта от нижней золотниковой втулки, расположенной выше по стволу скважины ступени. Заявлен способ многоступенчатой стимуляции скважины. Достигается технический результат - обеспечение возможности закрытия стимуляционных отверстий, расположенных ниже по стволу скважины, с помощью объекта, открывающего отверстия выше по стволу скважины. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Узел для установки в колонне заканчивания, содержащий:

трубчатый корпус (12), имеющий проходящий через него канал (14) и расположенные в нем стимуляционные отверстия (16) для передачи текучей среды из канала в наружное пространство корпуса;

нижнюю золотниковую втулку (28), выполненную с возможностью осевого перемещения в корпусе для блокирования стимуляционных отверстий (16), когда она расположена в исходном закрытом первом положении, и имеющую первое отсоединяемое седло (30), выполненное на ней и выполненное с возможностью взаимодействия с размещенным в нем объектом (36) и смещения положения нижней золотниковой втулки (28) во второе положение, в котором открыты стимуляционные отверстия (16); и

верхнюю золотниковую втулку (32), выполненную с возможностью осевого перемещения в корпусе (12), расположенную выше по стволу скважины относительно нижней золотниковой втулки (28) и имеющую второе седло (34), выполненное на ней и выполненное с возможностью взаимодействия с более крупным на величину приращения объектом (36a, 36b…) по сравнению с объектом для первого седла и смещения верхней золотниковой втулки (32) вниз по стволу скважины из третьего положения, в котором стимуляционные отверстия (16) открыты, в четвертое положение, в котором верхняя золотниковая втулка (32) блокирует стимуляционные отверстия;

причем первое седло (30) нижней золотниковой втулки (28) также выполнено с возможностью, после смещения нижней золотниковой втулки во второе положение, отсоединения объекта (36) от первого седла (30) для ввода во взаимодействие во второе седло (34) верхней золотниковой втулки подобного узла, расположенного ниже по стволу скважины, для закрытия стимуляционных отверстий подобного узла, расположенного ниже по стволу скважины;

- множество отверстий (84) для добычи золотниковой втулки, выполненных в верхней золотниковой втулке (32), расположенной ниже по стволу скважины относительно второго седла (34), и

- узел (70) фильтра, установленный в верхней части корпуса (12) и имеющий:

трубчатый корпус (76) фильтра, имеющий множество расположенных в нем отверстий (80) для добычи корпуса, и

трубчатый фильтр (82), установленный вокруг корпуса (76) фильтра и покрывающий указанное множество отверстий (80) для добычи корпуса, причем

узел (70) фильтра выполнен таким образом, что перед смещением верхней золотниковой втулки (32) в четвертое положение отверстия (84) для добычи золотниковой втулки в верхней золотниковой втулке не выровнены с отверстиями (80) для добычи корпуса в корпусе (76) фильтра с блокированием потока текучей среды через них; а

после смещения верхней золотниковой втулки (32) в четвертое положение отверстия (84) для добычи золотниковой втулки в верхней золотниковой втулке выровнены с отверстиями (80) для добычи корпуса в корпусе фильтра для обеспечения протекания текучей среды из продуктивного пласта через них и фильтр в канал.

2. Узел по п. 1, в котором первое седло является гибким седлом, выполненным с возможностью приема и удерживания объекта в первом положении в корпусе и для обеспечения прохождения через него объекта при смещении первого седла во второе положение в корпусе, расположенное вдоль оси ниже по стволу скважины относительно первого положения.

3. Узел по п. 1, в котором второе седло является твердым седлом для удерживания в нем более крупного на величину приращения объекта.

4. Узел по п. 1, в котором второе седло является гибким седлом, выполненным с возможностью удерживания в нем более крупного на величину приращения объекта до момента смещения по меньшей мере верхней золотниковой втулки в четвертое положение.

5. Узел по п. 2, в котором гибкое седло содержит:

множество штифтов, ограниченных первым диаметром, для формирования гибкого седла, и в котором

канал содержит часть большего диаметра, так что при смещении нижней золотниковой втулки для открытия стимуляционных отверстий штифты, расположенные в части большего диаметра, радиально раздвигаются до второго диаметра для высвобождения из нее объекта.

6. Узел по п. 1, в котором по меньшей мере верхняя золотниковая втулка имеет выполненный в ней профиль для взаимодействия посредством смещающего инструмента для смещения верхней золотниковой втулки вверх по стволу скважины из четвертого положения в третье положение.

7. Система многоступенчатого заканчивания для скважины, содержащая:

колонну (18) заканчивания, имеющую по меньшей мере первую расположенную ниже по стволу скважины ступень и вторую расположенную выше по стволу скважины ступень, расположенную выше по стволу скважины с зазором относительно первой расположенной ниже по стволу скважины ступени;

причём каждая из расположенной ниже по стволу скважины ступени и расположенной выше по стволу скважины ступени имеет:

трубчатый корпус (12);

стимуляционные отверстия (16) в корпусе, соединенные по текучей среде с каналом (14) колонны заканчивания и кольцевым пространством, образованным между колонной заканчивания и стволом скважины;

нижнюю золотниковую втулку (28), выполненную с возможностью осевого смещения в корпусе, приведения ее в действие первым объектом (36), прокачиваемым вниз по колонне заканчивания, для открытия стимуляционных отверстий (16) в корпусе; и

верхнюю золотниковую втулку (32), расположенную выше по стволу скважины относительно нижней золотниковой втулки (32), выполненную с возможностью осевого смещения в корпусе (12), приведения ее в действие вторым объектом (36a, 36b…), более крупным на величину приращения, прокачиваемым вниз по колонне заканчивания для закрытия стимуляционных отверстий (16) в корпусе,

причем нижняя золотниковая втулка (28) каждой ступени также содержит выполненное на ней отсоединяемое первое седло (30), выполненное с возможностью взаимодействия с первым объектом (36) в нем и смещения нижней золотниковой втулки (28) в положение, в котором открыты стимуляционные отверстия (16) в корпусе, с дальнейшим отсоединением от нее первого объекта (36); а

верхняя золотниковая втулка (32) каждой ступени также содержит выполненное на ней второе седло (34), выполненное с возможностью взаимодействия со вторым более крупным на величину приращения объектом (36a, 36b…) и смещения верхней золотниковой втулки (32) вниз по стволу скважины в положение, в котором блокированы стимуляционные отверстия (16) в корпусе,

причем второе седло (34) на верхней золотниковой втулке (32) расположенной ниже по стволу скважины ступени выполнено с размером, подходящим для приема и взаимодействия с объектом того же размера, что и отсоединяемое седло (30) на нижней золотниковой втулке (28) расположенной выше по стволу скважины ступени, а

верхняя золотниковая втулка расположенной ниже по стволу скважины ступени выполнена с возможностью закрытия стимуляционных отверстий (16) в корпусе расположенной ниже по столу скважины ступени при попадании первого объекта (36) во второе седло (34) верхней золотниковой втулки (32) расположенной ниже по стволу скважины ступени после отсоединения первого объекта (36) от нижней золотниковой втулки (28) расположенной выше по стволу скважины ступени.

8. Система многоступенчатого заканчивания по п. 7, также содержащая:

переводник носка, расположенный рядом с дальним концом колонны заканчивания, который имеет

трубчатый корпус, имеющий проходящий через него канал;

отверстия носка, выполненные в корпусе для обеспечения пути потока из канала в кольцевое пространство при открытии для закачивания через них текучей среды из канала колонны заканчивания;

золотниковую втулку носка, удерживаемую в исходном положении выше по стволу скважины относительно отверстий носка; и

седло, выполненное на золотниковой втулке носка с возможностью взаимодействия с первым объектом после его отсоединения от расположенной ниже по стволу скважины ступени для смещения золотниковой втулки носка в закрытое положение, блокирующее отверстия носка.

9. Система многоступенчатого заканчивания по п. 8, в которой обеспечено открытие отверстий носка давлением приведения в действие.

10. Система многоступенчатого заканчивания по п. 7, в которой каждая из расположенных выше по стволу скважины или ниже по стволу скважины ступеней также содержит:

множество отверстий для добычи золотниковой втулки, выполненных в верхней золотниковой втулке, расположенной ниже по стволу скважины относительно второго седла, и

узел фильтра, установленный в верхней части корпуса, имеющий

трубчатый корпус фильтра, имеющий множество расположенных в нем отверстий для добычи, и

трубчатый фильтр, установленный вокруг корпуса фильтра и покрывающий множество отверстий для добычи корпуса, причем

узел фильтра выполнен таким образом, что перед смещением верхней золотниковой втулки в положение, в котором она блокирует стимуляционные отверстия, отверстия для добычи золотниковой втулки в верхней золотниковой втулке не выровнены с отверстиями для добычи корпуса в корпусе фильтра, с тем чтобы блокировать поток текучей среды через них; и

узел фильтра выполнен таким образом, что после смещения верхней золотниковой втулки в положение, в котором она блокирует стимуляционные отверстия, отверстия для добычи золотниковой втулки в верхней золотниковой втулке выровнены с отверстиями для добычи корпуса в корпусе фильтра, с тем чтобы обеспечить протекание текучей среды из продуктивного пласта через фильтр в канал.

11. Система многоступенчатого заканчивания по п. 7, в которой каждое из первых седел является гибким седлом, выполненным с возможностью приема и удерживания первого объекта в первом положении в корпусе и для обеспечения прохождения через него первого объекта при смещении седла во второе положение в корпусе, расположенное вдоль оси ниже по стволу скважины относительно первого положения.

12. Система многоступенчатого заканчивания по п. 7, в которой каждое из вторых седел является твердым седлом для удерживания в нем более крупного на величину приращения объекта.

13. Система многоступенчатого заканчивания по п. 7, в которой каждое из вторых седел является гибким седлом, выполненным с возможностью удерживания в нем более крупного на величину приращения объекта до момента смещения по меньшей мере верхней золотниковой втулки в положение, в котором она блокирует стимуляционные отверстия.

14. Система многоступенчатого заканчивания по п. 11, в которой гибкое седло содержит:

множество штифтов, ограниченных первым диаметром, для формирования гибкого седла, и в котором

канал содержит часть большего диаметра, так что при смещении нижней золотниковой втулки для открытия стимуляционных отверстий штифты, расположенные в части большего диаметра, радиально раздвигаются до второго диаметра для высвобождения из нее первого объекта.

15. Система многоступенчатого заканчивания по п. 7, в которой по меньшей мере верхняя золотниковая втулка имеет выполненный в ней профиль для взаимодействия посредством смещающего инструмента для смещения верхней золотниковой втулки вверх по стволу скважины из положения, в котором она блокирует стимуляционные отверстия, в положение, в котором стимуляционные отверстия не блокированы.

16. Система многоступенчатого заканчивания по п. 7, также содержащая один или более переводников с песочным фильтром, установленных в колонне заканчивания выше, ниже или и выше, и ниже каждой ступени.

17. Система многоступенчатого заканчивания по п. 16, в которой переводник с песочным фильтром содержит:

трубчатый корпус, имеющий проходящий через него канал;

множество внутренних прорезей в трубчатом корпусе;

фильтр, установленный вблизи наружной поверхности корпуса и покрывающий внутренние прорези; и

разрушаемую бурением золотниковую втулку, имеющую проходящие радиально внутрь части, выполненные с возможностью блокирования потока текучей среды внутрь канала и наружу из него,

причем по меньшей мере проходящие радиально внутрь части разрушаемой бурением золотниковой втулки выполнены с возможностью удаления для открытия внутренних прорезей и формирования отверстий для добычи для поступления текучих сред из продуктивного пласта через фильтр и отверстия для добычи в канал.

18. Способ стимуляции множества ступеней в скважине с расположенной в ней колонной (18) заканчивания, имеющей канал (14), множество проходящих через нее стимуляционных отверстий (16), по меньшей мере расположенную выше по стволу скважины ступень, расположенную ниже по стволу скважины ступень, расположенную с зазором ниже расположенной выше по стволу скважины ступени, и дальний конец, расположенный ниже расположенной ниже по стволу скважины ступени, включающий:

открытие стимуляционных отверстий (16) рядом с дальним концом колонны (18) заканчивания;

прокачивание первого объекта (36) через канал (14) к расположенной выше по стволу скважины ступени и смещение нижней золотниковой втулки (28) расположенной выше по стволу скважины ступени для перемещения вниз по стволу скважины и открытия стимуляционных отверстий (16) в расположенной выше по стволу скважины ступени;

отсоединение первого объекта (36) от нижней золотниковой втулки (28) расположенной выше по стволу скважины ступени;

продолжение прокачивания первого объекта (36) через канал;

после отсоединения первого объекта (36) от нижней золотниковой втулки (28) расположенной выше по стволу скважины ступени использование первого объекта (36), смещение верхней золотниковой втулки (32) расположенной ниже по стволу скважины ступени в положение ниже по стволу скважины и закрытие стимуляционных отверстий (16) в расположенной ниже по стволу скважины ступени;

прокачивание текучей среды для стимуляции через открытые стимуляционные отверстия (16) в расположенной выше по стволу скважины ступени,

прокачивание объекта (36a, 36b…), более крупного на величину приращения, через канал к расположенной выше по стволу скважины ступени и смещение верхней золотниковой втулки (32) в расположенной выше по стволу скважины ступени для перемещения в положение ниже по стволу скважины и закрытие стимуляционных отверстий (16) в расположенной выше по стволу скважины ступени;

повтор шагов для последующих ступеней, подлежащих стимуляции, причем для каждой следующей ступени размер объекта (36) постепенно возрастает на величину приращения; и по завершении операции по стимуляции прокачивание последнего объекта, более крупного на величину приращения, для приведения в действие верхней золотниковой втулки (32) в последней ступени для закрытия стимуляционных отверстий (16) в последней ступени.

19. Способ по п. 18, также включающий после закрытия стимуляционных отверстий в последней ступени:

повторное открытие стимуляционных отверстий для добычи через них текучих сред из продуктивного пласта.