ЗАТРУБНЫЙ БАРЬЕР С РАЗЖИМНЫМ МОДУЛЕМ Российский патент 2020 года по МПК E21B33/128 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к затрубному барьеру, предназначенному для разжимания в затрубном пространстве между скважинной трубчатой конструкцией и внутренней стенкой ствола скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной, имеющей первое давление, и второй зоной. Кроме того, изобретение относится к скважинной системе.

Уровень техники

При заканчивании скважины обеспечивают наличие эксплуатационных зон путем погружения колонны обсадных труб, снабженных затрубными барьерами, в ствол скважины или в обсадную колонну скважины. Когда колонна обсадных труб находится в правильном положении в стволе скважине или в другой обсадной колонне в стволе скважины, затрубные барьеры разжимают или надувают. Затрубные барьеры для некоторых вариантов заканчивания скважины разжимают с помощью текучей среды под давлением, что требует определенного количества дополнительной энергии. Для других вариантов заканчивания скважины, нагревают состав внутри затрубного барьера, так что состав становится газообразным, с увеличением таким образом его объема и разжиманием разжимной муфты.

Для того чтобы герметизировать зону между скважинной трубчатой конструкцией и стволом скважины или внутренней трубчатой конструкцией и наружной трубчатой конструкцией, используют второй затрубный барьер. Первый затрубный барьер разжимают с одной стороны подлежащей герметизации зоны, а второй затрубный барьер разжимают с другой стороны этой зоны, и таким образом зона герметизируется.

После разжимания затрубные барьеры могут быть подвергнуты воздействию постоянного давления или периодически высокого давления снаружи, либо в виде гидравлического давления в среде скважины, либо в виде давления пласта. При некоторых условиях такие давления могут вызывать смятие затрубного барьера, что может иметь серьезные последствия для зоны, которая должна быть герметизирована затрубным барьером, поскольку герметизирующие свойства в случае смятия утрачиваются. Похожая проблема может возникать при разжимании разжимной муфты посредством разжимающего средства, например, текучей среды под давлением. Если текучая среда просачивается сквозь муфту, обратное давление может понижаться, в результате чего сама муфта может сминаться.

Таким образом, способность разжатой муфты затрубного барьера выдерживать сминающее давление зависит от многих переменных, например прочности материала, толщины стенки, площади поверхности, подвергаемой воздействию сминающего давления, температуры, текучих сред скважины и т.д.

Сопротивление смятию, достигаемое в настоящий момент для разжатой муфты в определенных средах скважины, недостаточно для всех рабочих ситуаций в скважине. Следовательно, желательно повысить сопротивление смятию для обеспечения возможности использования затрубных барьеров во всех скважинах, особенно в скважинах с высоким перепадом давления во время добычи и выработки. Сопротивление смятию может быть повышено посредством увеличения толщины стенки или прочности материала, однако это повысит давление разжимания, что, как было ранее упомянуто, является нежелательным.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является полное или частичное преодоление упомянутых выше недостатков уровня техники. Более конкретно, задачей является создание усовершенствованного простого варианта затрубного барьера, обеспечивающего легкое разжимание и не подверженного смятию, при этом не требующего наличия сложной предотвращающей смятие системы.

Упомянутые выше задачи, а также многочисленные другие задачи, преимущества и признаки, очевидные из приведенного ниже описания, осуществлены посредством решения согласно настоящему изобретению с помощью затрубного барьера, предназначенного для разжимания в скважине в затрубном пространстве между скважинной трубчатой конструкцией и стенкой ствола скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной, имеющей первое давление, и второй зоной, причем затрубный барьер содержит:

- трубчатую металлическую часть, предназначенную для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, причем трубчатая металлическая часть имеет первое отверстие разжимания, протяженность в осевом направлении и наружную поверхность;

- разжимную муфту, окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность, обращенную к трубчатой металлической части, и наружную поверхность, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью; и

- кольцеобразное пространство между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью, причем в кольцеобразном пространстве имеется давление пространства;

причем текучая среда внутри трубчатой металлической части имеет трубное давление; и

затрубный барьер содержит разжимной модуль, имеющий первое входное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с отверстием разжимания, второе входное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с первой зоной, и выходное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством, при этом разжимной модуль содержит элемент, выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением и вторым положением, причем в первом положении отверстие разжимания соединено с возможностью передачи текучей среды с выходным отверстием, при этом трубное давление выше, чем первое давление, а во втором положении выходное отверстие соединено с возможностью передачи текучей среды с первой зоной, при этом первое давление выше, чем трубное давление, причем трубчатая металлическая часть содержит по меньшей мере одно второе отверстие разжимания, соединенное с возможностью передачи текучей среды с первым входным отверстием.

Разжимной модуль может содержать коллекторную деталь, соединенную с возможностью передачи текучей среды с первым отверстием разжимания и вторым отверстием разжимания.

Указанная коллекторная деталь может быть расположена снаружи трубчатой металлической части.

Кроме того, коллекторная деталь может содержать коллекторную муфту, расположенную снаружи трубчатой металлической части и соединенную с трубчатой металлической частью с образованием кольцеобразной камеры между трубчатой металлической частью и коллекторной муфтой.

Дополнительно, первое отверстие разжимания и второе отверстие разжимания могут быть соединены с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразной камерой, и первое входное отверстие может быть соединено с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразной камерой.

Также, в коллекторной муфте и/или трубчатой металлической части, обращенной к кольцеобразной камере, может быть расположена одна или более канавок.

Помимо этого, коллекторная муфта может иметь наружную поверхность муфты, на которой может быть расположена одна или более кольцевых канавок.

Наружная поверхность муфты может иметь одну или более продольных канавок вдоль осевого направления.

Кроме того, одна или более продольных канавок могу быть соединены с возможностью передачи текучей среды со вторым входным отверстием.

Дополнительно, между трубчатой металлической частью и коллекторной муфтой может быть расположен фильтрующий элемент, представляющий собой, например, снабженную прорезями или перфорированную пластину, и выполненный с возможностью фильтрации текучей среды, поступающей изнутри трубчатой металлической части.

Дополнительно, разжимной модуль может содержать селективный клапан, и селективный клапан может содержать элемент разжимного модуля.

Также, элемент разжимного модуля может быть выполнен с возможностью перемещения в осевом удлинении или в радиальном направлении перпендикулярно осевому направлению.

Кроме того, разжимной модуль может содержать множество первых входных отверстий.

Дополнительно, разжимной модуль может содержать множество вторых входных отверстий.

Настоящее изобретение также относится к затрубному барьеру, предназначенному для разжимания в скважине в затрубном пространстве между скважинной трубчатой конструкцией и стенкой ствола скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной, имеющей первое давление, и второй зоной, причем затрубный барьер содержит:

- трубчатую металлическую часть, предназначенную для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, причем трубчатая металлическая часть имеет первое отверстие разжимания, протяженность в осевом направлении и наружную поверхность;

- разжимную муфту, окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность, обращенную к трубчатой металлической части, и наружную поверхность, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью; и

- кольцеобразное пространство между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью, причем в кольцеобразном пространстве имеется давление пространства;

причем текучая среда внутри трубчатой металлической части имеет трубное давление; и

затрубный барьер содержит разжимной модуль, имеющий первое входное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с отверстием разжимания, второе входное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с первой зоной, и выходное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством, при этом разжимной модуль содержит элемент, выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением и вторым положением, причем в первом положении отверстие разжимания соединено с возможностью передачи текучей среды с выходным отверстием, при этом трубное давление выше, чем первое давление, а во втором положении выходное отверстие соединено с возможностью передачи текучей среды с первой зоной, при этом первое давление выше, чем трубное давление, причем разжимная муфта имеет отверстие разжимной муфты, расположенное напротив отверстия разжимания, при этом разжимной модуль расположен как в отверстии разжимания, так и в отверстии разжимной муфты, так что выходное отверстие расположено в кольцеобразном пространстве.

Разжимной модуль может быть расположен на наружной поверхности трубчатой металлической части или на наружной поверхности скважинной трубчатой конструкции.

Кроме того, разжимной модуль могут быть расположен смежно с разжимной муфтой или с примыканием к ней.

Один или оба конца разжимной муфты могут быть соединены с трубчатой металлической частью посредством соединительных частей, и разжимной модуль может быть расположен снаружи кольцеобразного пространства смежно с соединительной частью или внутри нее.

Дополнительно, выходное отверстие разжимного модуля может быть соединено с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством посредством канала для текучей среды.

Кроме того, разжимной модуль может быть расположен в первой или второй зоне, являющейся продуктивной зоной.

Также, элемент может представлять собой поршень, выполненный с возможностью перемещения в корпусе поршня между первым положением и вторым положением, причем корпус поршня содержит пружину, сжимающуюся, когда поршень перемещается в первом направлении.

Дополнительно, элемент может представлять собой шар, выполненный с возможностью перемещения между первым седлом, когда элемент находится в первом положении, и вторым седлом, когда элемент находится во втором положении.

Выходное отверстие может быть расположено между первым седлом и вторым седлом.

Кроме того, селективный клапан может иметь корпус, имеющий первое и второе седло, выполненное из металла, керамики, эластомерного материала или полимерного материала.

Настоящее изобретение также относится к скважинной системе, содержащей:

- скважинную трубчатую конструкцию; и

- первый затрубный барьер согласно настоящему изобретению.

Описанная выше скважинная система может дополнительно содержать второй затрубный барьер, выполненный с возможностью, после разжимания, изоляции продуктивной зоны вместе с первым затрубным барьером, причем разжимные модули первого затрубного барьера и второго затрубного барьера расположены в зоне, отличной от продуктивной зоны.

Наконец, настоящее изобретение также относится способу разжимания для обеспечения и поддержания изоляции зоны между первой зоной, имеющей первое давление, и второй зоной, имеющей второе давление ствола скважины, причем способ содержит следующие этапы: устанавливают описанный выше затрубный барьер в качестве части скважинной трубчатой конструкции, обеспечивают поступление текучей среды под давлением через отверстие (отверстия) разжимания, размещают элемент в первом положении, причем первое положение является положением разжимания, так что обеспечена возможность протекания текучей среды под давлением в затрубное пространство, разжимают разжимную муфту затрубного барьера для обеспечения изоляции зоны между первой зоной и второй зоной ствола скважины, и поддерживают изоляцию зоны между первой зоной и второй зоной, когда первое давление первой зоны выше давления пространства, путем размещения элемента во втором положении, в результате чего второе входное отверстие соединено с возможностью передачи текучей среды с выходным отверстием.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его многочисленные преимущества описаны ниже более подробно со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых с иллюстративной целью показаны некоторые не ограничивающие варианты осуществления, и на которых:

- на фиг. 1 показан вид в сечении затрубного барьера в скважине, причем указанный затрубный барьер имеет разжимной модуль;

- на фиг. 2 показан вид в сечении фрагмента другого затрубного барьера;

- на фиг. 3 показан вид в сечении фрагмента другого затрубного барьера;

- на фиг. 4 показан затрубный барьер, показанный на фиг. 3, при наблюдении снаружи затрубного барьера, причем разжимной модуль находится в своем первом положении;

- на фиг. 5 показан затрубный барьер, показанный на фиг. 4, причем разжимной модуль находится в своем втором положении;

- на фиг. 6 показан вид в сечении фрагмента другого затрубного барьера;

- на фиг. 7 показано изометрическое изображение фрагмента затрубного барьера, имеющего коллекторный модуль;

- на фиг. 8 показан вид в сечении фрагмента другого затрубного барьера;

- на фиг. 9 показан вид в сечении скважинной системы; и

- на фиг. 10 показан еще один вид в сечении фрагмента другого затрубного барьера.

Все чертежи являются очень схематичными и выполнены не обязательно с сохранением масштаба, и они отображают только лишь те детали, которые необходимы для пояснения изобретения, при этом другие части не показаны или показаны без объяснения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан затрубный барьер 10, разжатый в затрубном пространстве 2 между скважинной трубчатой конструкцией 1 и внутренней стенкой 5 ствола 6 скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной 101 и второй зоной 102 ствола 6 скважины. Давление внутри первой зоны 101 далее будет обозначено как первое давление P₁, а давление внутри второй зоны 102 далее будет обозначено как второе давление Р₂.

Затрубный барьер 10 содержит трубчатую металлическую часть 7, предназначенную для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции 1, и разжимную муфту 8, окружающую трубчатую металлическую часть 7. Трубчатая металлическая часть 7 имеет трубное давление Т_р и первое отверстие 3 разжимания. Разжимная муфта 8 имеет внутреннюю поверхность 9, обращенную к трубчатой металлической части 7, и наружную поверхность 16, обращенную к внутренней стенке 5 ствола 6 скважины. Первый конец 12 и второй конец 13 разжимной муфты 8 соединены с трубчатой металлической частью 7 с образованием кольцеобразного пространства 15 между разжимной муфтой 8 и трубчатой металлической частью 7. Кольцеобразное пространство 15 имеет давление P_S промежутка. Затрубный барьер 10 дополнительно содержит разжимной модуль 11.

Как показано на фиг. 2, разжимной модуль 11 имеет первое входное отверстие 17, соединенное с возможностью передачи текучей среды с отверстием 3 разжимания, второе входное отверстие 18, соединенное с возможностью передачи текучей среды с первой зоной 101, и выходное отверстие 19, соединенное с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством 15. Разжимной модуль 11 содержит элемент 20, выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением и вторым положением. В первом положении отверстие 3 разжимания соединено с возможностью передачи текучей среды с выходным отверстием 19, и трубное давление выше первого давления Р₁. Во втором положении выходное отверстие 19 соединено с возможностью передачи текучей среды с первой зоной 101, и первое давление P₁ выше трубного давления, причем трубчатая металлическая часть 7 содержит по меньшей мере одно второе отверстие 3а разжимания, соединенное с возможностью передачи текучей среды с первым входным отверстием 17.

Затрубный барьер 10 может быть разжат посредством текучей среды под давлением, поступающей изнутри скважинной трубчатой конструкции 1. При разжимании разжимной муфты 8 затрубного барьера 10 текучая среда под давлением в скважинной трубчатой конструкции 1 поступает в кольцеобразное пространство 15 через первое входное отверстие 17 разжимного модуля 11. Если элемент 20 не находится в режиме разжимания и, следовательно, в первом положении, текучая среда под давлением вынуждает элемент 20 перемещаться, обеспечивая доступ к выходному отверстию 19, соединенному с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством 15.

После разжимания разжимной муфты 8 затрубного барьера 10, второе давление Р₂ во второй зоне 102, которая является продуктивной зоной, может повышаться, например во время гидроразрыва или добычи. Во время гидроразрыва или добычи давление внутри трубчатой металлической части 7 повышается так же, как во время разжимания, вызывая повышение давления внутри трубчатой металлической части 7, и, соответственно, вызывая повышение давления P_S пространства, так что давление внутри трубчатой металлической части 7 и давление внутри кольцеобразного пространства становится по существу одинаковым, что позволяет, соответственно, избежать смятия разжимной муфты 8. Во время гидроразрыва скважинная трубчатая конструкция 1 находится под давлением, и обеспечивается возможность выпуска из нее текучей среды через эксплуатационное отверстие 51 в скважинной трубчатой конструкции 1, что обозначено на фиг. 1 стрелками.

Если первое давление P₁ первой зоны 101 в дальнейшем становится выше второго давления Р₂ в продуктивной зоне 102 (показанной на фиг. 1), разжимной модуль 11 перемещается во второе положение, в котором выходное отверстие 19 (показанное на фиг. 2) соединено с возможностью передачи текучей среды с первой зоной 101, а первое давление P₁ выше трубного давления, что обеспечивает соединение с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством 15.

Как показано на фиг. 1, разжимная муфта 8 соединена с трубчатой металлической частью 7 посредством соединительных частей 14, так что разжимная муфта 8 зажата между соединительными частями и трубчатой металлической частью 7. В другом варианте осуществления разжимная муфта 8 приварена к трубчатой металлической части 7, как показано на фиг. 8. Разжимной модуль 11 содержит коллекторную деталь 21, соединенную с возможностью передачи текучей среды с первым и вторым отверстиями 3, 3а разжимания. Коллекторная деталь 21 расположена снаружи трубчатой металлической части 7, так что она не ограничивает внутренний диаметр скважинной трубчатой конструкции.

Как показано на фиг. 2, коллекторная деталь 21 содержит коллекторную муфту 22, расположенную снаружи трубчатой металлической части 7 и соединенную с трубчатой металлической частью с образованием кольцеобразной камеры 23 между трубчатой металлической частью и коллекторной муфтой. Первое и второе отверстия 3, 3а разжимания в трубчатой металлической части 7 расположены по существу в одной плоскости поперечного сечения по окружности трубчатой металлической части. Трубчатая металлическая часть 7 может иметь множество отверстий разжимания, расположенных напротив кольцеобразной камеры. Отверстия разжимания могут быть расположены на взаимном расстоянии друг от друга по окружности и вдоль продольного направления трубчатой металлической части. Первое и второе отверстия 3, 3а разжимания соединены с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразной камерой 23, так что текучая среда из трубчатой металлической части поступает через отверстия разжимания в кольцеобразную камеру, а из кольцеобразной камеры в первое входное отверстие 17 в разжимном модуле 11. Кольцеобразная камера 23, следовательно, соединена с возможностью передачи текучей среды с первым входным отверстием 17 разжимного модуля 11. В разжимном модуле 11 текучая среда под давлением выпускается далее из выходного отверстия 19 и в кольцеобразное пространство 15 посредством трубопровода. Коллекторная муфта 22 имеет канавки 25, 26 (показаны на фиг. 6), обращенные к кольцеобразной камере 23 и облегчающие прохождение потока из отверстий 3, 3а разжимания к первому входному отверстию 17. В другом варианте осуществления канавки могут быть расположены в металлическом трубном участке 7.

Как показано на фиг. 3-5, коллекторная деталь 21 представляет собой стык трубопровода, имеющего три ответвления трубопровода, каждое из которых соединено с отверстием 3, 3а разжимания, и соединяет текучую среду из трубчатой металлической части 7 до того, как текучая среда выпускается в первое входное отверстие 17 разжимного модуля 11. Выходное отверстие 19 разжимного модуля 11 соединено с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством 15 посредством трубопровода 28, проходящего через соединительную часть 14. Как показано на фиг. 4, разжимной модуль 11 расположен в первом положении, в котором элемент 20 упирается во второе входное отверстие 18 и блокирует его, так что образуется путь прохождения текучей среды между первым входным отверстием 17 и выходным отверстием 19. Как показано на фиг. 5, элемент 20 перемещен во второе положение, в котором элемент упирается в первое входное отверстие 17 и закрывает его, так что обеспечивается путь прохождения текучей среды между вторым входным отверстием 18 и выходным отверстием 19, что обеспечивает выравнивание давления в первой зоне относительно давления пространства в кольцеобразном пространстве. Разжимной модуль 11, показанный на фиг. 3-5, содержит селективный клапан 11b, причем часть селективного клапана представляет собой указанный элемент, двигающийся вперед-назад между первым положением и вторым положением в зависимости от давления внутри трубчатой металлической частью, давления пространства и первого давления в первой зоне. Элемент 20 разжимного модуля 11 перемещается в осевом направлении, но в другом варианте осуществления изобретения может перемещаться в радиальном направлении перпендикулярно осевому направлению.

Коллекторная деталь 21, показанная на фиг. 6, дополнительно служит для сбора текучей среды во втором входном отверстии 18. Коллекторная муфта 22 содержит кольцевые канавки 25, расположенные на наружной поверхности 24 коллекторной муфты 22, и продольные канавки 26 (показаны на фиг. 7), соединяющие кольцевые канавки 25, так что если коллекторная деталь 21 заполняет большую часть окружающего затрубного пространства 2, 37, канавки на наружной поверхности 24 муфты коллекторной детали 21 образуют каналы, направляющие текучую среду во второе входное отверстие 18. Таким образом, коллекторная деталь 21 имеет первый канал 38, ведущий из кольцеобразной камеры 23 к первому выходному отверстию 41 коллекторной детали 21, причем первое выходное отверстие 41 соединено с возможностью передачи текучей среды с первым входным отверстием 17 разжимного модуля. Кроме того, коллекторная деталь 21 имеет второй канал 39, собирающий текучую среду из канавок 25, 26 (показаны на фиг. 7) на наружной поверхности 24 муфты и заканчивающийся вторым выходным отверстием 42, соединенным с возможностью передачи текучей среды со вторым входным отверстием 18 разжимного модуля.

Как показано на фиг. 6, коллекторная деталь 21 дополнительно содержит фильтрующий элемент 27, выполненный в форме снабженной прорезями или перфорированной пластины, расположенной между трубчатой металлической частью 7 и коллекторной муфтой 22 и выполненной с возможностью фильтрации текучей среды, поступающей изнутри трубчатой металлической части и протекающей через первое и второе отверстия 3, 3а разжимания. Коллекторная муфта 22 и фильтрующий элемент 27 приварены к трубчатой металлической части 7.

На фиг. 7 показано изометрическое изображение фрагмента затрубного барьера, имеющего разжимной модуль 11, установленный на наружной поверхности 4 трубчатой металлической части 7 между коллекторной деталью 21 и соединительной частью 14, закрепляющей один конец 12 разжимной муфты 8. Коллекторная муфта 22 коллекторной детали имеет как кольцевые канавки 25, так и продольные канавки 26, соединяющие кольцевые канавки 25. Первое выходное отверстие 41 коллекторной детали 21 соединено с возможностью передачи текучей среды с первым входным отверстием 17 разжимного модуля 11 посредством трубопровода 28а, а второе выходное отверстие 42 коллекторной детали 21 соединено с возможностью передачи текучей среды со вторым входным отверстием 18 разжимного модуля 11 посредством трубопровода 28b.

Разжимной модуль 11, показанный на фиг. 8, расположен таким образом, что элемент 20 перемещается в радиальном направлении при движении вперед-назад между первым положением и вторым положением. Разжимная муфта 8 имеет отверстие 31 разжимной муфты, расположенное напротив отверстия 3 разжимания, а разжимной модуль 11 расположен как в отверстии 3 разжимания, так и в отверстии разжимной муфты 8, так что выходное отверстие находится в кольцеобразном пространстве. Элемент представляет собой шар 20b, выполненный с возможностью перемещения между первым седлом 48, когда элемент находится в первом положении, и вторым седлом 49, когда элемент находится во втором положении. Выходное отверстие расположено между первым седлом и вторым седлом, а также в кольцеобразном пространстве 15. В другом варианте осуществления изобретения разжимной модуль может содержать множество первых входных отверстий и/или множество вторых входных отверстий.

Как показано на фиг. 10, разжимной модуль 11 расположен, как и в варианте, показанном на фиг. 8, таким образом, что элемент 20 перемещается в радиальном направлении при движении вперед-назад между первым положением и вторым положением. Затрубный барьер дополнительно содержит соединительную часть 14, прикрепляющую один конец 12 разжимной муфты 8 к трубчатой металлической части 7. Соединительная часть образована из первой части 14а и второй части 14b, причем вторая часть соединительной части присоединена к разжимной муфте 8. Первая часть 14а и вторая часть 14b соединительной части 14 содержат каналы 33, соединяющие с возможностью передачи текучей среды внутреннюю часть трубчатой металлической части 7 и пространство 15, когда клапан соединяет с возможностью передачи текучей среды трубчатую металлическую часть 7 и каналы 33.

В другом варианте осуществления изобретения элемент 20 представляет собой поршень, выполненный с возможностью перемещения в корпусе поршня между первым положением и вторым положением, причем корпус поршня содержит пружину, сжимающуюся, когда поршень перемещается в первом направлении.

Изобретение дополнительно относится к скважинной системе 100, содержащей скважинную трубчатую конструкцию 1 и описанный выше первый затрубный барьер, имеющую разжимной модуль, как показано на фиг. 9. Скважинная система может дополнительно содержать второй затрубный барьер 10b, выполненный с возможностью, после разжимания, изоляции продуктивной зоны вместе с первым затрубным барьером 10. Разжимные модули 11 первого затрубного барьера и второго затрубного барьера расположены в зоне 101, отличной от продуктивной зоны 102.

Настоящее изобретение также относится к способу разжимания для обеспечения и поддержания изоляции зоны между первой зоной 101, имеющей первое давление P₁, и второй зоной 102, имеющей второе давление ствола 6 скважины. Способ содержит следующие этапы: устанавливают описанный выше затрубный барьер 10 в качестве части скважинной трубчатой конструкции, обеспечивают поступление текучей среды под давлением через отверстие (отверстия) разжимания, размещают элемент в первом положении, причем первое положение является положением разжимания, так что обеспечивают возможность протекания текучей среды под давлением в кольцеобразное пространство, разжимают разжимную муфту 8 затрубного барьера для обеспечения изоляции зоны между первой зоной и второй зоной ствола скважины, и поддерживают изоляцию зоны между первой зоной и второй зоной, когда первое давление первой зоны выше давления пространства, путем размещения элемента 20 во втором положении, в результате чего второе входное отверстие соединено с возможностью передачи текучей среды с выходным отверстием.

Хотя это и не проиллюстрировано, затрубный барьер 10 также может быть расположен в обсадной колонне и также может быть использован в качестве анкерного элемента скважинной трубчатой конструкции 1.

Под текучей средой или скважинной текучей средой понимается любой тип текучей среды, которая может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, сырая нефть, вода и так далее. Под газом понимается любой тип газовой смеси, присутствующей в скважине, законченной или не закрепленной обсадными трубами, а под нефтью понимается любой тип нефтяной смеси, например, сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и так далее. Таким образом, в состав газа, нефти и воды могут входить другие элементы или вещества, которые не являются газом, нефтью и/или водой, соответственно.

Под обсадной колонной понимается любой тип трубы, трубчатого элемента, трубопровода, хвостовика, колонны труб и так далее, используемых в скважине при добыче нефти или природного газа.

Хотя изобретение описано выше на примере предпочтительных вариантов его осуществления, специалисту в данной области техники очевидно, что возможны модификации данного изобретения, не выходящие за пределы объема правовой охраны изобретения, определенные прилагаемой формулой изобретения.

Настоящее изобретение относится к затрубному барьеру, предназначенному для разжимания в затрубном пространстве между скважинной трубчатой конструкцией и стенкой ствола скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной, имеющей первое давление, и второй зоной, причем затрубный барьер содержит трубчатую металлическую часть, предназначенную для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, причем трубчатая металлическая часть имеет первое отверстие разжимания, протяженность в осевом направлении и наружную поверхность, разжимную муфту, окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность, обращенную к трубчатой металлической части, и наружную поверхность, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью, и кольцеобразное пространство между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью, причем в кольцеобразном пространстве имеется давление пространства, причем текучая среда внутри трубчатой металлической части имеет трубное давление, и затрубный барьер содержит разжимной модуль, имеющий первое входное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с отверстием разжимания, второе входное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с первой зоной, и выходное отверстие, соединенное с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством, при этом разжимной модуль содержит элемент, выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением и вторым положением, причем в первом положении отверстие разжимания соединено с возможностью передачи текучей среды с выходным отверстием, при этом трубное давление выше, чем первое давление, а во втором положении выходное отверстие соединено с возможностью передачи текучей среды с первой зоной, при этом первое давление выше, чем трубное давление, причем трубчатая металлическая часть содержит по меньшей мере одно второе отверстие разжимания, соединенное с возможностью передачи текучей среды с первым входным отверстием. Настоящее изобретение также относится к скважинной системе. 3 н. и 12 з.п ф-лы, 10 ил.

1. Затрубный барьер (10), предназначенный для разжимания в скважине в затрубном пространстве (2) между скважинной трубчатой конструкцией (1) и стенкой (5) ствола (6) скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной (101), имеющей первое давление (P₁), и второй зоной (102), причем затрубный барьер содержит:

- трубчатую металлическую часть (7), предназначенную для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, причем трубчатая металлическая часть имеет первое отверстие (3) разжимания, протяженность в осевом направлении (L) и наружную поверхность (4);

- разжимную муфту (8), окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность (9), обращенную к трубчатой металлической части, и наружную поверхность (16), обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец (12), (13) разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью; и

- кольцеобразное пространство (15) между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью, причем в кольцеобразном пространстве имеется давление (P_S) пространства;

причем текучая среда внутри трубчатой металлической части имеет трубное давление (P_t), и

затрубный барьер содержит разжимной модуль (11), имеющий первое входное отверстие (17), соединенное с возможностью передачи текучей среды с отверстием (3) разжимания, второе входное отверстие (18), соединенное с возможностью передачи текучей среды с первой зоной (101), и выходное отверстие (19), соединенное с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством, при этом разжимной модуль содержит элемент (20), выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением и вторым положением, причем в первом положении отверстие (3) разжимания соединено с возможностью передачи текучей среды с выходным отверстием (19), при этом трубное давление (P_t) выше, чем первое давление (P₁), а во втором положении выходное отверстие (19) соединено с возможностью передачи текучей среды с первой зоной (101), при этом первое давление (P₁) выше, чем трубное давление (P_t), причем трубчатая металлическая часть (7) содержит по меньшей мере одно второе отверстие (3а) разжимания, соединенное с возможностью передачи текучей среды с первым входным отверстием.

2. Затрубный барьер по п. 1, в котором разжимной модуль содержит коллекторную деталь (21), соединенную с возможностью передачи текучей среды с первым отверстием разжимания и вторым отверстием разжимания.

3. Затрубный барьер по п. 2, в котором коллекторная деталь содержит коллекторную муфту (22), расположенную снаружи трубчатой металлической части и соединенную с трубчатой металлической частью с образованием кольцеобразной камеры (23) между трубчатой металлической частью и коллекторной муфтой.

4. Затрубный барьер по п. 3, в котором первое отверстие разжимания и второе отверстие разжимания соединены с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразной камерой, и первое входное отверстие соединено с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразной камерой.

5. Затрубный барьер по п. 4, в котором в коллекторной муфте и/или трубчатой металлической части, обращенной к кольцеобразной камере, расположена одна или более канавок (25, 26).

6. Затрубный барьер по п. 4 или 5, в котором коллекторная муфта имеет наружную поверхность (24) муфты, на которой расположена одна или более кольцевых канавок (25).

7. Затрубный барьер по п. 6, в котором наружная поверхность муфты имеет одну или более продольных канавок (26) вдоль осевого направления.

8. Затрубный барьер по п. 7, в котором одна или более продольных канавок соединены с возможностью передачи текучей среды со вторым входным отверстием.

9. Затрубный барьер по любому из пп. 4-8, в котором между трубчатой металлической частью и коллекторной муфтой расположен фильтрующий элемент (27), а именно снабженная прорезями или перфорированная пластина, причем указанный элемент выполнен с возможностью фильтрации текучей среды, поступающей изнутри трубчатой металлической части.

10. Затрубный барьер по любому из пп. 1-9, в котором разжимной модуль содержит селективный клапан (11b), причем селективный клапан содержит элемент разжимного модуля.

11. Затрубный барьер по п. 10, в котором элемент разжимного модуля выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении или в радиальном направлении перпендикулярно осевому направлению.

12. Затрубный барьер (10), предназначенный для разжимания в затрубном пространстве (2) между скважинной трубчатой конструкцией (1) и стенкой (5) ствола (6) скважины для обеспечения изоляции зоны между первой зоной (101), имеющей первое давление (P₁), и второй зоной (102), причем затрубный барьер содержит:

- трубчатую металлическую часть (7), предназначенную для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, причем трубчатая металлическая часть имеет первое отверстие (3) разжимания, протяженность в осевом направлении (L) и наружную поверхность (4);

- разжимную муфту (8), окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность (9), обращенную к трубчатой металлической части, и наружную поверхность (16), обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец (12), (13) разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью; и

- кольцеобразное пространство (15) между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью, причем в кольцеобразном пространстве имеется давление (P_S) промежутка;

причем текучая среда внутри трубчатой металлической части имеет трубное давление (P_t); и

затрубный барьер содержит разжимной модуль (11), имеющий первое входное отверстие (17), соединенное с возможностью передачи текучей среды с отверстием разжимания, второе входное отверстие (18), соединенное с возможностью передачи текучей среды с первой зоной, и выходное отверстие (19), соединенное с возможностью передачи текучей среды с кольцеобразным пространством, при этом разжимной модуль содержит элемент (20), выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере между первым положением и вторым положением, причем в первом положении отверстие разжимания соединено с возможностью передачи текучей среды с выходным отверстием, при этом трубное давление выше, чем первое давление, а во втором положении выходное отверстие соединено с возможностью передачи текучей среды с первой зоной, при этом первое давление выше, чем трубное давление, причем разжимная муфта имеет отверстие (31) разжимной муфты, расположенное напротив отверстия разжимания, при этом разжимной модуль расположен как в отверстии разжимания, так и отверстии разжимной муфты, так что выходное отверстие расположено в кольцеобразном пространстве.

13. Затрубный барьер по любому из пп. 1-12, в котором элемент представляет собой шар (20b), выполненный с возможностью перемещения между первым седлом (48), когда элемент находится в первом положении, и вторым седлом (49), когда элемент находится во втором положении.

14. Скважинная система (100), содержащая:

- скважинную трубчатую конструкцию (1); и

- первый затрубный барьер (10) по любому из пп. 1-13.

15. Скважинная система (100) по п. 14, дополнительно содержащая второй затрубный барьер (10b), который выполнен с возможностью, после разжимания, изоляции продуктивной зоны (102) вместе с первым затрубным барьером, причем разжимные модули первого затрубного барьера и второго затрубного барьера расположены в зоне (101), отличной от продуктивной зоны.