ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[1] Данная заявка испрашивает приоритет по отношению к заявке США № 15/277280, поданной 27 сентября 2016 г., которая включена в данный документ в полном объеме посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[2] Настоящее изобретение в целом относится к инструментам для спуска и анкерным системам и способам использования для скважинных инструментов и/или скважинных компонентов.
2. ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[3] Глубокое бурение стволов скважин выполняется для многих применений, таких как улавливание углекислого газа, производство геотермальной энергии, разведка и добыча углеводородов. Во всех применениях стволы скважины пробурены так, что они проходят сквозь субстанцию или обеспечивают доступ к субстанции (например, к газу или флюиду), содержащейся в пласте, который расположен ниже поверхности земли. В стволах скважин могут размещаться различные типы инструментов и оборудования, предназначенные для выполнения различных задач и измерений.
[4] Более подробно, буровые скважины или стволы скважин для добычи углеводородов (таких как нефть и газ) пробурены с использованием бурильной колонны, которая содержит трубу, состоящую, например, из соединенных труб или непрерывной длинномерной трубы, которая имеет буровую компоновку, также называемую компоновкой низа бурильной колонны (КНБК), прикрепленную к ее нижнему концу. КНБК обычно содержит ряд датчиков, инструментов для оценки пласта и инструментов для наклонно-направленного бурения. Буровое долото, прикрепленное к КНБК, вращается с помощью бурового двигателя в КНБК и/или путем вращения бурильной колонны для бурения ствола скважины. Во время бурения датчики могут определять несколько характерных свойств, относящихся к перемещению и ориентацию КНБК, которые можно использовать, например, для определения того, как будет перемещаться бурильная колонна. Кроме того, такую информацию можно использовать для обнаружения или предотвращения работы бурильной колонны в условиях, которые являются менее благоприятными.
[5] Скважину, используемую, например, для добычи, как правило, заканчивают путем размещения обсадной колонны (также называемой в данном документе «осадной трубой» или «трубой») в стволе скважины. Пространство, которое находится между обсадной трубой и внутренней частью ствола скважины, называемое «затрубным пространством», затем заполняется цементом. Обсадная труба и цемент могут быть перфорированы, чтобы позволить углеводородам вытекать из подземных резервуаров на поверхность через эксплуатационную колонну, установленную внутри обсадной трубы. Некоторые скважины пробурены с помощью бурильных колонн, которые содержат наружную колонну, выполненную с обсадной трубой, и внутреннюю колонну, содержащую буровое долото (называемое «пилотным долотом»), компоновку низа бурильной колонны и направляющее устройство. Внутренняя колонна находится внутри наружной колонны и надежно закреплена в подходящем месте. Пилотное долото, компоновка низа бурильной колонны и направляющее устройство проходят за обсадную трубу для бурения наклонной скважины. Пилотное долото бурит пилотное отверстие, которое расширяют расширителем, прикрепленным к нижнему концу обсадной трубы. Затем обсадную трубу прикрепляют якорным устройством к стволу скважины. Внутреннюю колонну вытягивает из ствола скважины, и затем цементируют затрубное пространство между стволом скважины и обсадной трубой.
[6] Изобретение, описанное в данном документе, обеспечивает усовершенствования бурильных колонн и способов их использования для бурения ствола скважины и цементирования ствола скважины за один проход.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[7] В данном документе раскрыты системы и способы зацепления и расцепления инструментов для спуска с обсадной трубой в скважинной системе. Системы и способы включают обсадную трубу, расположенную в стволе скважины, причем обсадная труба содержит по меньшей мере одну секцию зацепления инструмента для спуска, инструмент для спуска, расположенный внутри обсадной трубы, причем инструмент для спуска содержит по меньшей мере один модуль зацепления, который может переходить из расцепленного положения в зацепленное положение и может переходить из зацепленного положения в расцепленное положение, а также модуль электронного оборудования, компоненты электронного оборудования и/или электронное(ые) устройство(а), расположенное(ые) по меньшей мере в или на модуле зацепления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[8] Объект изобретения, рассматриваемый в данном изобретении, в частности, раскрыт и явно заявлен в формуле изобретения в заключительной части описания. Предыдущие и другие признаки и преимущества изобретения очевидны из дальнейшего подробного описания в сочетании с прилагаемыми графическими материалами, в которых одинаковые элементы пронумерованы одинаковым образом, причем:
[9] на фиг. 1 проиллюстрирована приведенная в качестве примера буровая система;
[10] на фиг. 2 проиллюстрирована линейная диаграмма приведенной в качестве примера бурильной колонны, которая содержит внутреннюю колонну и наружную колонну, при этом внутренняя колонна соединена с первым местоположением наружной колонны для бурения скважины первого размера;
[11] на фиг. 3А проиллюстрировано схематическое изображение обсадной трубы и инструмента для спуска в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
[12] на фиг. 3B проиллюстрировано схематическое изображение инструмента для спуска в соответствии с фиг. 3А, если смотреть по линии B-B;
[13] на фиг. 3C проиллюстрировано схематичное изображение инструмента для спуска в соответствии с фиг. 3А, если смотреть по линии C-C;
[14] на фиг. 4А проиллюстрировано схематическое изображение части инструмента для спуска и обсадной трубы в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения, имеющей систему определения местоположения;
[15] на фиг. 4B проиллюстрировано детальное изображение опорного горизонта в соответствии с фиг. 4A;
[16] на фиг. 5 проиллюстрировано схематическое изображение способа зацепления инструмента для спуска с обсадной трубой в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
[17] на фиг. 6 проиллюстрировано схематическое изображение системы определения местоположения или измерения в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
[18] на фиг. 7А проиллюстрировано схематическое изображение инструмента для спуска в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
[19] на фиг. 7B проиллюстрировано детальное изображение соединения шарнирного сочленения инструмента для спуска в соответствии с фиг. 7А;
[20] на фиг. 8 проиллюстрировано схематическое изображение конфигурации инструмента для спуска и анкера в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
[21] на фиг. 9А проиллюстрировано схематическое изображение неактивированной системы расцепления, которая может использоваться с инструментами для спуска и обсадными трубами в соответствии с настоящим изобретением;
[22] на фиг. 9B проиллюстрировано схематическое изображение активированной системы расцепления, которая может использоваться с инструментами для спуска и обсадными трубами в соответствии с настоящим изобретением;
[23] на фиг. 10 проиллюстрирован технологический процесс зацепления и отцепления инструмента для спуска от обсадной трубы в нескольких местоположениях в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[24] Раскрыты способы, устройства и системы для многократногозацепления инструмента для спуска с обсадной трубой в нескольких положениях внутри обсадной трубы. Варианты реализации изобретения, представленные в данном документе, позволяют выполнять скважинные операции с одиночным проходом, в которых компоновка забойного отверстия может быть отрегулирована по длине удлинения от обсадной трубы путем перемещения и зацепления инструмента для спуска в нескольких местах относительно обсадной трубы. Различные варианты реализации изобретения, представленные в данном документе, могут быть нисходящими (например, активированы/деактивированы посредством действий или инструкций на поверхности) или могут быть активированы и деактивированы различными запускающими событиями (например, событиями, которые происходят в скважине и обнаруживаются и/или измеряются скважинным инструментом, инструментом для спуска, так далее.).
[25] На фиг. 1 проиллюстрирована принципиальная схема буровой системы 10, которая включает бурильную колонну 20, содержащую буровую компоновку 90, также называемую компоновкой низа бурильной колонны (КНБК), транспортируемую в буровой скважине 26, проникающей в пласт 60 геологической среды. Буровая система 10 содержит: обычную буровую вышку 11, установленную на грунте 12, поддерживающим вращающийся стол 14, который вращается первичным двигателем, таким как электродвигатель (не проиллюстрирован), с требуемой скоростью вращения. Буровая колонна 20 содержит бурильную трубу 22, такую как бурильная труба, проходящая вниз от вращающегося стола 14 в скважину 26. Разрушающий инструмент 50, такой как буровое долото, прикрепленное к концу КНБК 90, разрушает геологическое строение формации, когда она вращается для бурения скважины 26. Буровая колонна 20 соединена с буровой лебедкой 30 через ведущую трубу 21, шарнир 28 и линию 29 через шкив 23. При выполнении операций бурения используют буровую лебедку 30 для управления нагрузкой на долоте, которая влияет на скорость проникновения в породу. Принцип функционирования буровой лебедки 30 хорошо известен в данной области техники и поэтому подробно не описан в данном документе.
[26] При выполнении операций бурения работ подходящий раствор 31 для бурения (также называемый «буровым раствором») из источника или резервуара 32 для бурового раствора циркулирует под давлением через бурильную колонну 20 за счет насоса 34 для закачивания бурового раствора. Буровой раствор 31 проходит в бурильную колонну 20 через поглотитель 36 гидравлического удара, трубопровод 38 для подачи флюида, также называемый трубопроводом для подачи бурового раствора, и ведущую бурильную трубу 21. Буровой раствор 31 выпускается в забое 51 ствола скважины через отверстие в измельчающем инструменте 50. Буровой раствор 31 прокачивается вверх по стволу скважины через затрубное пространство 27 между бурильной колонной 20 и стволом 26 скважины и возвращается в резервуар 32 для бурового раствора по возвратному трубопроводу 35. Датчик S1, установленный в трубопроводе 38, предоставляет информацию о расходе флюида. Наземный датчик S2 крутящего момента и датчик S3, связанные с бурильной колонной 20, соответственно предоставляют информацию о крутящем моменте и скорости вращения бурильной колонны. Кроме того, один или более датчиков (не проиллюстрированы), связанных с трубопроводом 29, используют для обеспечения нагрузки на крюк бурильной колонны 20 и другие требуемые параметры, относящиеся к бурению ствола 26 скважины. Система может дополнительно содержать один или более скважинных датчиков 70, расположенных на бурильной колонне 20 и/или КНБК 90.
[27] В некоторых применениях измельчающий инструмент 50 вращается только путем вращения бурильной трубы 22. Однако в других применениях буровой двигатель 55 (забойный двигатель), расположенный в буровой установке 90, используется для вращения измельчающего инструмента 50 и/или для наложения или дополнения вращения бурильной колонны 20. В любом случае скорость проникновения (СП) измельчающего инструмента 50 в ствол 26 скважины для данного пласта и буровой компоновки в значительной степени зависит от нагрузки на долото и скорости вращения бурового долота. В одном аспекте варианта реализации изобретения, проиллюстрированного на фиг. 1, забойный двигатель 55 соединен с измельчающим инструментом 50 через приводной вал (не проиллюстрирован), расположенный в подшипниковом узле 57. Забойный двигатель 55 вращает измельчающий инструмент 50 под действием бурового раствора 31, проходящего под давлением через забойный двигатель 55. Подшипниковый узел 57 поддерживает радиальные и осевые нагрузки от измельчающего инструмента 50, перемещение бурового двигателя вниз под нагрузкой и реактивную силу, направленную вверх от нагрузки, приложенной к долоту. Стабилизаторы 58, соединенные с подшипниковым узлом 57 и другими подходящими местами, действуют в качестве центраторов для самой нижней части узла забойного двигателя и других таких подходящих мест.
[28] Наземный блок 40 управления получает сигналы от скважинных датчиков 70 и устройств через датчик 43, также называемый преобразователем, размещенный в трубопроводе 38 для подачи флюида, а также от датчиков S1, S2, S3, датчиков нагрузки на крюк и любых других датчиков, используемых в системе, и обрабатывает такие сигналы в соответствии с запрограммированными инструкциями, предоставленными наземному блоку 40 управления. Наземный блок 40 управления отображает требуемые параметры бурения и другую информацию на дисплее/мониторе 42, которые использует оператор на площадке буровой установки для управления буровыми работами. Наземный блок 40 управления содержит компьютер, память для хранения данных, компьютерные программы, модели и алгоритмы, доступные для процессора в компьютере, записывающее устройство, такое как ленточный накопитель, блок памяти и т. д., для записи данных, и другие периферийные устройства. Наземный блок 40 управления также может содержать имитационные модели, используемые компьютером для обработки данных в соответствии с запрограммированными инструкциями. Блок управления реагирует на команды пользователя, введенные через подходящее устройство, например клавиатуру. Блок 40 управления выполнен с возможностью активирования аварийных сигналов 44, когда возникают определенные небезопасные или нежелательные условия работы.
[29] Буровой компоновка 90 также содержит другие датчики и устройства или инструменты для обеспечения разнообразных измерений, касающихся пласта, окружающего ствол скважины, и для бурения ствола 26 скважины по требуемой траектории. Такие устройства могут включать в себя устройство для измерения удельного сопротивления пласта вблизи и/или впереди бурового долота, устройство гамма-каротажа для измерения интенсивности гамма-излучения в пласте и устройства для определения наклона, азимута и положения бурильной колонны. Инструмент 64 для измерения удельного сопротивления пласта, выполненный в соответствии с вариантом реализации изобретения, описанным в данном документе, может быть соединен в любом подходящем месте, в том числе над нижней подкомпоновкой 62, используемой при резком изгибе ствола скважины, для оценки или определения удельного сопротивления пласта вблизи или впереди измельчающего инструмента 50 или в других подходящих местах. Инклинометр 74 и устройство 76 гамма-каротажа могут быть расположены соответствующим образом для определения, соответственно, наклона КНБК и интенсивности гамма-излучения пласта. Может быть использован любой подходящий инклинометр и устройство гамма-каротажа. Кроме того, азимутальное устройство (не проиллюстрировано), такое как магнитометр или гироскопическое устройство, могут использовать для определения азимута бурильной колонны. Такие устройства известны в данной области техники и поэтому подробно не описаны в данном документе. В описанной выше приведенной в качестве примера конфигурации забойный двигатель 55 передает мощность измельчающему инструменту 50 через полый вал, который также позволяет буровому раствору проходить от забойного двигателя 55 к измельчающему инструменту 50. В альтернативном варианте реализации бурильной колонны 20, забойный двигатель 55 может быть подключен ниже устройства 64 для измерения удельного сопротивления или в любом другом подходящем местоположении.
[30] Все еще ссылаясь на фиг. 1, другие устройства для каротажа в процессе бурения (КПБ) (обычно обозначаемые в данном документе позицией 77), такие как устройства для измерения пористости пласта, проницаемости, плотности, свойств породы, свойств флюида и т. д., могут быть размещены в подходящих местоположениях в бурильной компоновке 90 для предоставления информации, полезной для оценки подземных пластов вдоль ствола 26 скважины. Такие устройства могут содержать, но не ограничиваются ими, акустические инструменты, инструменты ядерного каротажа, инструменты ядерного магнитного резонанса и инструменты для испытания и отбора проб пласта.
[31] Вышеуказанные устройства передают данные в скважинную телеметрическую систему 72, которая, в свою очередь, передает принятые данные вверх по стволу скважины наземному блоку 40 управления. Скважинная телеметрическая система 72 также принимает сигналы и данные от наземного блока 40 управления и передает такие принятые сигналы и данные на соответствующие скважинные устройства. В одном аспекте телеметрическая гидроимпульсная система может использоваться для передачи данных между скважинными датчиками 70 и устройствами и наземным оборудованием во время операций бурения. Преобразователь 43, размещенный в трубопроводе 38 для подачи бурового раствора, обнаруживает гидроимпульсы в ответ на данные, передаваемые скважинной телеметрией 72. Преобразователь 43 генерирует электрические сигналы в ответ на изменения давления бурового раствора и передает такие сигналы через проводник 45 в наземный блок 40 управления. В других аспектах любая другая подходящая телеметрическая система может использоваться для двусторонней передачи данных между поверхностью и КНБК 90, включая, но не ограничиваясь этим, акустическую телеметрическую систему, электромагнитную телеметрическую систему, беспроводную телеметрическую систему, в которой могут использоваться регенераторы сигналов в бурильной колонне или в стволе скважины и в проводной трубе. Проводная труба может быть изготовлена путем соединения секций бурильной трубы, при этом каждая секция трубы содержит канал передачи данных, который проходит вдоль трубы. Передача данных между секциями трубы может осуществляться любым подходящим способом, включая, но не ограничиваясь этим, жесткие электрические или оптические соединения, индукционные, емкостные или резонансные способы связи. В случае, когда длинномерная труба используется в качестве бурильной трубы 22, канал передачи данных может проходить вдоль стороны длинномерной трубы.
[32] Буровая система, описанная до настоящего момента, относится к буровым системам, в которых используют бурильную трубу для подачи бурильной компоновки 90 в ствол 26 скважины, при этом нагрузкой на долото управляют с поверхности, как правило, посредством управления работой буровой лебедки. Однако в большом количестве современных буровых систем, особенно для бурения сильно наклонных и горизонтальных стволов скважин, используют длинномерную трубу для транспортировки буровой компоновки вглубь ствола скважины. При таком применении в бурильной колонне иногда используют движитель для обеспечения требуемой нагрузки на буровое долото. Кроме того, при использовании длинномерной трубы она не вращается поворотным столом, а вместо этого вводится в ствол скважины с помощью подходящего толкателя, в то время как забойный двигатель, такой как забойный двигатель 55, вращает измельчающий инструмент 50. Для морского бурения используется морская буровая установка или судно для поддержки бурового оборудования, включая бурильную колонну.
[33] По-прежнему ссылаясь на фиг. 1, может быть предусмотрен инструмент 64 для измерения удельного сопротивления, который содержит, например, множество антенн, в том числе, например, передатчики 66a или 66b или приемники 68a или 68b. Удельное сопротивление может быть одним из свойств пласта, которое нужно учитывать при принятии решений по бурению. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что другие инструменты для определения свойств пласта могут использоваться с инструментом 64 для определения удельного сопротивления или вместо него.
[34] Бурение с использованием обсадной трубы может представлять собой одну конфигурацию или режим работы, используемый для обеспечения измельчающего устройства, и становится все более и более привлекательным в нефтегазовой промышленности, поскольку оно имеет несколько преимуществ по сравнению с обычным бурением. Один пример такой конфигурации проиллюстрирован и описан в совместной патентной заявке США № 9004195 под названием «Apparatus and Method for Drilling a Wellbore, Setting a Liner and Cementing the Wellbore During a Single Trip», которая включена в данную заявку посредством ссылки в полном объеме. Важно отметить, что, несмотря на относительно низкую скорость проникновения, время доставки обсадной трубы к цели сокращается, так как обсадная труба перемещается в скважине при одновременном бурении ствола скважины. Это может быть полезным в набухающих пластах, где сжатие пробуренной скважины может помешать в дальнейшем установке обсадной трубы. Кроме того, бурение с использованием обсадной трубы в истощенных и нестабильных пластах сводит к минимуму риск того, что труба или бурильная колонна застрянут из-за обрушения скважины.
[35] С помощью новой разработанной системы в рамках этой процедуры также должна выполняться работа по цементированию, сводя процесс к одной операции спуска. Для этого внутренняя колонна содержит специальный инструмент для спуска, который может быть соединен в нескольких местах. Высокие нагрузки из-за дополнительной нагрузки на обсадную трубу, а также создаваемого крутящего момента в результате трения между обсадной трубой и ранее спущенной обсадной колонной или открытым стволом скважины приводят к конфигурации бурильной колонны под высокой нагрузкой. Как указано в настоящем документе, конструкция инструментов для спуска, которая получена от расширителей, была оптимизирована с помощью анализа методом конечных элементов.
[36] Далее в соответствии с фиг. 2, проиллюстрирована схематическая линейная диаграмма приведенной в качестве примера колонны 200, которая содержит внутреннюю колонну 210, расположенную во наружной колонне 250. В этом варианте реализации изобретения внутренняя колонна 210 выполнена с возможностью прохода через наружную колонну 250 и соединения с внутренней частью 250а наружной колонны 250 в нескольких отдаленных друг от друга местах (также называемых в данном документе «площадками установки» или «местами установки»). Проиллюстрированный вариант реализации наружной колонны 250 содержит три площадки установки, а именно нижнюю площадку 252 установки, среднюю площадку 254 установки и верхнюю площадку 256 установки. Внутренняя колонна 210 содержит буровую компоновку или измельчающую компоновку 220 (также называемую «компоновкой низа бурильной колонны»), соединенную с нижним концом трубчатого элемента 201, например колонной соединенных труб или длинномерной трубой. Буровая компоновка 220 содержит первое измельчающее устройство 202 (также называемое в данном документе «пилотным долотом») на своем нижнем конце для бурения ствола скважины первого размера 292а (также называемого в данном документе «пилотным стволом скважины»). Буровая компоновка 220 дополнительно содержит направляющее устройство 204, которое в некоторых вариантах реализации изобретения может содержать ряд элементов 205 приложения усилия, выполненных с возможностью проходить от буровой компоновки 220 для приложения силы к стенке 292a' пилотного ствола 292a скважины, пробуренного пилотным долотом 202 для направления пилотного долота 202 в выбранном направлении, например, чтобы пробурить наклонный пилотный ствол скважины. Буровая компоновка 220 может также содержать буровой двигатель 208 (также называемый «забойным двигателем») 208, выполненный с возможностью вращения пилотного долота 202, когда флюид 207 под давлением подается во внутреннюю колонну 210.
[37] В конфигурации в соответствии с фиг. 2 также проиллюстрировано, что буровая компоновка 220 содержит раздвижной расширитель 212, который, при необходимости, может быть выдвинут из корпуса буровой компоновки 220 и втянут по отношению к нему для увеличения пилотного ствола 292а скважины для образования ствола 292b скважины по меньшей мере до размера наружной колонны. В различных вариантах реализации изобретения, например, как проиллюстрировано, буровая компоновка 220 содержит ряд датчиков (совместно обозначенных цифрой 209) для подачи сигналов, относящихся к ряду скважинных параметров, включая, но не ограничиваясь ими, различные свойства или характеристики пласта 295 и параметры, относящиеся к эксплуатации колонны 200. Буровая компоновка 220 также содержит схему (также называемую «контроллером») 224 управления, которая может содержать схемы 225 для обработки сигналов от различных датчиков 209, процессор 226, такой как микропроцессор, устройство 227 хранения данных, такое как твердотельная память, и программы 228, доступные для процессора 226 для выполнения инструкций, содержащихся в программах 228. Контроллер 224 связывается с наземным контроллером (не проиллюстрирован) через подходящее телеметрическое устройство 229а, которое обеспечивает двустороннюю связь между внутренней колонной 210 и наземным контроллером. Кроме того, двусторонняя связь может быть настроена или установлена между подкомпонентами множества частей КНБК. Телеметрическое устройство 229a может использовать любой подходящий метод передачи данных, включая, но не ограничиваясь этим, гидроимпульсную телеметрию, акустическую телеметрию, электромагнитную телеметрию и проводную трубу. Электрогенераторная установка 229b во внутренней колонне труб 210 обеспечивает электроэнергией различные компоненты внутренней колонны 210, включая датчики 209 и другие компоненты буровой компоновки 220. Буровая компоновка 220 также может содержать второе или множество электрогенераторных устройств 223, способных обеспечивать электрической энергией независимо от наличия энергии, вырабатываемой с помощью бурового раствора 207 (например, третье электрогенераторное устройство 240b, описанное ниже).
[38] В различных вариантах реализации изобретения, таких как проиллюстрированный вариант, внутренняя колонна 210 может дополнительно содержать уплотнительное устройство 230 (также называемое «уплотнительным переводником»), которое может содержать уплотнительный элемент 232, такой как расширяемый и убирающийся пакер, выполненный с возможностью обеспечения гидравлического уплотнения между внутренней колонной 210 и наружной колонной 250, когда уплотняющий элемент 232 активирован, чтобы находиться в расширенном состоянии. Кроме того, внутренняя колонна 210 может содержать ведущий переводник 236 обсадной трубы, который содержит крепежные элементы 236a, 236b (например, запирающие элементы или анкеры), которые могут быть соединены с возможностью снятия с любым из мест установки в наружной колонне 250. Внутренняя колонна 210 может дополнительно содержать устройство активации подвески или переводник 238, имеющий уплотнительные элементы 238a, 238b, выполненные с возможностью активирования вращающейся подвески 270 в наружной колонне 250. Внутренняя колонна 210 может содержать третье электрогенераторное устройство 240b, такое как управляемое турбиной устройство, работающее под действием флюида 207, протекающего через внутреннюю колонну 210, выполненную с возможностью выработки электроэнергии, и второе устройство 240а телеметрии с использованием двухсторонней линии, использующее любую подходящую технологию связи, включая, но не ограничиваясь этим, гидроимпульсную, акустическую, электромагнитную и проводную телеметрию. Внутренняя колонна 210 может дополнительно содержать четвертое электрогенераторное устройство 241, независимое от наличия электрогенераторного источника, использующего буровой раствор 207, такое как батареи. Внутренняя колонна 210 может дополнительно содержать короткие отрезки обсадной трубы 244, переводник 246 разрыва колонны и другие компоненты, такие как, но не ограничиваясь этим, переводник расцепления, который расцепляет части КНБК по требованию или при достижении предварительно определенных условий нагрузки.
[39] Все еще ссылаясь на фиг. 2, наружная колонна 250 содержит обсадную трубу 280, которая может вмещать в себя или содержать второе измельчающее устройство 251 (например, также называемое в данном документе долотом расширителя) на своем нижнем конце. Долото 251 расширителя выполнено с возможностью увеличения оставшейся части ствола 292а скважины, пробуренного пилотным долотом 202. В аспектах прикрепление внутренней колонны к нижней площадке 252 установки позволяет внутренней колонне 210 бурить пилотный ствол 292а скважины и раздвижной расширитель 212 для увеличение его до ствола скважины размером 292, который по меньшей мере равен наружной колонне 250. Прикрепление внутренней колонны 210 к средней площадке 254 установки позволяет долоту 251 расширителя увеличить участок ствола 292а скважины, не увеличенный раздвижным расширителем 212 (также называемый в данном документе «оставшейся частью ствола скважины» или «оставшейся частью пилотного ствола скважины»). Прикрепление внутренней колонны 210 к верхней площадке 256 установки позволяет зацементировать затрубное пространство 287 между обсадной трубой 280 и пластом 295 без вытягивания внутренней колонны 210 на поверхность, то есть за один проход колонны 200 в забой скважины. Нижняя площадка 252 установки содержит внутренний шлиц 252а и цанговую канавку 252b для прикрепления к крепежным элементам 236а и 236b ведущего переводника 236 обсадной трубы. Аналогичным образом, средняя площадка 254 установки содержит внутренний шлиц 254а и цанговую канавку 254b, а верхняя площадка 256 установки содержит внутренний шлиц 256a и цанговую канавку 256b. Для целей данного изобретения могут быть использованы любые другие подходящие крепежные и/или запорные механизмы для соединения внутренней колонны 210 с наружной колонной 250.
[40] Наружная колонна 250 может дополнительно содержать устройство 262 управления потоком, такое как створчатый клапан, размещенное во внутренней части 250а наружной колонны 250 вблизи ее нижнего конца 253. На фиг. 2 устройство 262 управления потоком находится в деактивированном или открытом положении. В таком положении устройство 262 управления потоком обеспечивает гидравлическую связь между стволом 292 скважины и внутренней частью 250а наружной колонны 250. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство 262 управления потоком может быть активировано (то есть закрыто), когда пилотного долото 202 извлекается внутри наружной колонны 250, чтобы предотвратить гидравлическую связь между стволом 292 скважины и внутренней частью 250а наружной колонны 250. Устройство 262 управления потоком деактивируется (то есть открывается), когда пилотное долото 202 выходит за пределы наружной колонны 250. В одном аспекте элементы 205 приложения усилия или другое подходящее устройство могут быть выполнены с возможностью активации устройства 262 управления потоком.
[41] Устройство 266 управления обратным потоком, такое как обратный створчатый клапан, также может быть предусмотрено для предотвращения гидравлической связи между наружной колонной 250 и площадками установки ниже устройства 266 управления обратным потоком. Наружная колонна 250 также содержит подвеску 270, которая может быть активирована переводником 238 активации подвески для анкерного закрепления наружной колонны 250 на обсадной колонне 290, к которой присоединяется хвостовик. Обсадная колонна 290, к которой присоединяется хвостовик, развернута в стволе 292 скважины до бурения ствола 292 скважины посредством колонны 200. В одном аспекте наружная колонна 250 содержит уплотнительное устройство 285 для обеспечения уплотнения между наружной колонной 250 и обсадной колонной 290, к которой присоединяется хвостовик. Наружная колонна 250 дополнительно содержит приемное гнездо 284 на своем верхнем конце, которое может содержать защитную муфту 281, имеющую внутренний шлиц 282a и цанговую канавку 282b. Барьер 283 для выбуренной породы также может быть частью наружной колонны, предотвращающей попадание бурового шлама, произведенного пилотным долотом 202, раздвижным расширителем 212 и/или долотом 251 расширителя, в пространство или затрубное пространство между внутренней колонной 210 и наружной колонной 250.
[42] Для бурения ствола 292 скважины внутреннюю колонну 210 размещают внутри наружной колонны 250 и прикрепляют к наружной колонне 250 на нижней площадке 252 установки путем активирования крепежных элементов 236а, 236b ведущего переводника 236 обсадной трубы, как проиллюстрировано. Этот ведущий переводник 236 обсадной трубы при активировании соединяет крепежный элемент 236a с внутренними шлицами 252a и крепежный элемент 236b — с цанговой канавкой 252b на нижней площадке 252 установки. В этой конфигурации пилотное долото 202 и раздвижной расширитель 212 проходят за долото 251 расширителя. В процессе работы буровой раствор 207 приводит в действие буровой двигатель 208, который вращает пилотное долото 202, чтобы заставить его пробурить пилотный ствол 292а скважины, в то время как раздвижной расширитель 212 расширяет пилотный ствол 292а скважины до диаметра ствола 292 скважины. Пилотное долото 202 и раздвижной расширитель 212 также могут вращаться за счет вращения бурильной колонны 200, в дополнение к вращению их двигателем 208.
[43] В целом, существует три различных конфигурации и/или режима работы, которые выполняются с колонной 200: бурение, расширения и цементирование. В положении бурения компоновка низа бурильной колонны (КНБК) полностью выступает из обсадной трубы для обеспечения полной возможности измерения и управления направлением бурения (например, как проиллюстрировано на фиг. 2). В положении расширения только первое измельчающее устройство (например, пилотное долото 202) находится снаружи обсадной трубы, чтобы снизить риск заклинивания трубы или бурильной колонны в случае обрушения скважины, а остальная часть КНБК размещается внутри наружной колонны 250. В положении цементирования КНБК размещается внутри наружной колонны 250 на некотором расстоянии от второго измельчающего устройства (например, долота 251 расширителя) для обеспечения надлежащего цементного стакана.
[44] Как предусмотрено в данном документе, операции бурения и расширения за один проход выполняются с помощью КНБК, которая может быть перемещена в обсадной трубе для бурения пилотного ствола скважины и последующего расширения ствола скважины. В некоторых вариантах реализации изобретения полностью круглые магнитные кольца в обсадной трубе и/или инструменте для спуска предоставляют информацию о поверхности относительно положения инструмента для спуска относительно обсадной трубы при повторном соединении с обсадной трубой. Кроме того, датчики положения могут подтверждать выравнивание с различными углублениями в обсадной трубе для крепления. Осевые нагрузки могут передаваться через обсадную трубу в отдаленных друг от друга местах отдельно от крутильных нагрузок с помощью крепежных элементов (например, серии лопастей, анкеров и т. д.), отдаленных друг от друга на инструменте для спуска. В некоторых вариантах реализации изобретения аварийное разъединение может отводить лопасти от противоположных углублений, чтобы можно было удалить инструмент для спуска при открытии инструмента для потока. Датчики приближения в сочетании с электромагнитным полем, измеряемым рабочим инструментом, позволяют выравнивать лопасти и углубления обсадной трубы. Лопасти приводятся в движение звеном, причем звено имеет смещенные центры для уменьшения нагрузки.
[45] Инструмент для спуска обеспечивает соединение между внутренней колонной и обсадной трубой во время бурения управляемой обсадной трубы. Это соединение, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, может на неограниченное время зацепляться и расцепляться через нисходящие линии связи. В некоторых вариантах реализации изобретения соединение также может быть установлено в разных местоположениях внутри обсадной трубы, в зависимости от выполняемой операции. Соединение, предусмотренное в соответствии с различными вариантами реализации настоящего изобретения, может быть реализовано посредством использования модулей зацепления (включая, например, в одном неограничивающем варианте реализации изобретения анкеры в форме лопастей), которые предназначены для передачи вращательных усилий от надземного поворотного устройства (например, верхний привод) на обсадную трубу. Анкеры в форме лопастей могут поддерживать как осевые усилия (например, вес обсадной трубы или толкающие усилия, действующие на обсадную трубу, например, для преодоления зон с высоким трением и т. д.), так и усилия реакции вращения, обусловленные взаимодействием обсадной трубы и пласта. В соответствии с различными вариантами реализации изобретения, обсадная труба может содержать внутренние контуры для размещения или приема анкеров. Таким образом, оптимизируют активированное соединение/передача по нисходящей линии связи (например, анкеры) для обработки или регулирования высоких нагрузок.
[46] Инструменты для спуска, предусмотренные в данном документе, позволяют использовать системы, которые объединяют процессы бурения, расширения, установки обсадной трубы и цементирования за один спуск. Процессы установки обсадной трубы и цементирования в течение одного спуска требуют частой процедуры соединения/отсоединения бурильной трубы-бурения/цементирования-колонны. Инструменты для спуска, предусмотренные в настоящем документе, могут выполнять такую операцию посредством включения набора безгранично выдвигаемых и убираемых анкеров, которые поддерживают и передают осевые усилия (например, вес обсадной трубы или толкающие усилия, действующие на обсадную трубу, например, для преодоления зон с высоким коэффициентом трения и т. д.) и крутящий момент. В некоторых вариантах реализации изобретения анкеры крутящего момента, выполненные с возможностью передачи крутящего момента и/или приложения толкающих усилий к обсадной трубе, физически или пространственно отделены от анкеров веса, выполненных с возможностью поддерживания веса обсадной трубы. Обсадная труба выполнена с соответствующими внутренними контурами для размещения или приема анкеров. Количество анкеров, расположенных на или в каждом модуле (например, модуле анкера крутящего момента, модуле анкера веса), может быть различным. Такая разница в количестве (количествах), форме, размере, запорных и/или контактных поверхностях и т. д. может быть предусмотрена для обеспечения надлежащего запирания и во избежание неправильной установки.
[47] Инструменты для спуска, предусмотренные в настоящем документе, могут использоваться для рабочих циклов. Один неограничивающий рабочий цикл заключается в следующем. Чтобы начать новую операцию (например, расширение ствола скважины малого размера или цементирование), инструмент для спуска отсоединяют. Такое разъединение может быть, например, инициировано или вызвано нисходящей линией связи и инструкциями или командами, переданными с поверхности, инициировано внутренними подпрограммами переводника инструмента или начато сбором информации о забое скважины, которая достигает предварительно выбранных пороговых значений. Инструмент для спуска перемещается и подтверждает новое положение внутри обсадной трубы. В некоторых вариантах реализации изобретения местоположение инструмента для спуска может быть обнаружено системой определения положения. Система определения положения содержит маркер и датчик положения. В качестве неограничивающего примера, положение может быть измерено комбинацией магнитного маркера/датчика Холла, маркера/детектора гамма-каротажа, контура обсадной трубы/акустического датчика или другой комбинацией маркера/детектора, известной в данной области техники. В новом местоположении инструмент для спуска снова зацепляется с обсадной трубой. Зацепление может быть вызвано нисходящей линией связи, инициировано внутренними подпрограммами переводника инструмента или начато сбором информации по нисходящей линии связи, которая достигает предварительно выбранных пороговых значений. Вышеуказанные внутренние контуры на обсадной трубе могут использоваться для самовыравнивания инструмента для спуска путем его зацепления с анкерами. Операцию перемещение и степень зацепления анкеров может контролировать, подтверждать и измерять ЛРДТ (линейный регулируемый дифференциальный трансформатор) или любая система индуктивных, емкостных или магнитных датчиков и отправлять на поверхность для подтверждения. Таким образом, скважинная операция может продолжаться, когда инструмент для спуска соединяется с обсадной трубой в ином месте, чем до перемещения инструмента для спуска.
[48] Вышеописанная система определения положения может дополнительно содержать в некоторых вариантах реализации изобретения акустический датчик, который выполнен с возможностью обнаружения внутреннего контура обсадной трубы. В таких конфигурациях определение положения инструмента для спуска внутри обсадной трубы может быть выполнено путем сопоставления глубины инструмента для спуска и внутреннего контура обсадной трубы.
[49] На инструмент для спуска воздействуют очень большие усилия и моменты из-за его положения в бурильной колонне и наличия обсадной трубы. В качестве неограничивающего примера передача крутящего момента и осевых сил от внутренней колонны обсадной трубе разделена для того, чтобы справляться с этими высокими нагрузками (например, отдельные модули крутящего момента-анкера и нагрузки-анкера с отдельными связанными анкерами). В некоторых вариантах реализации изобретения сложная конфигурация поддерживает передачу нагрузки/крутящего момента. В некоторых вариантах реализации изобретения анкеры выдвигаются (или развертываются) по умолчанию, так что обсадная труба не может быть потеряна в забое скважины во время отключения питания/связи. В некоторых неограничивающих вариантах реализации изобретения сила растяжения или развертывания, прикладываемая к анкерам, может обеспечиваться цилиндрическими пружинами. Если электропитание/связь невозможно восстановить, и бурильную колонну приходится извлечь без обсадной трубы, анкеры могут быть втянуты на постоянно с помощью сбрасываемого шара. В таком варианте реализации изобретения шар может активировать чисто механический механизм расцепления, приводимый в действие циркулирующей буровой жидкостью, чтобы таким образом втянуть анкеры. В некоторых вариантах реализации изобретения анкеры могут быть втянуты посредством вытягивания анкеров к контактной поверхности, чтобы заставить анкеры сжаться внутрь и потерять зацепление между инструментом для спуска и обсадной трубой. В то время как в описанном варианте реализации настоящего изобретения используются сбрасываемые шары, термин «сбрасываемый шар» также включает любой другой подходящий объект, например стержневая арматура, дротики, заглушки и тому подобное.
[50] На фиг. 3А-3С проиллюстрированы различные виды обсадной трубы 300, поддерживаемой инструментом 302 для спуска. На фиг. 3А проиллюстрирован вид сбоку обсадной трубы и инструмента 300 для спуска. На фиг. 3B проиллюстрирован вид в поперечном сечении обсадной трубы 300 и инструмента 302 для спуска, если смотреть по линии B-B на фиг. 3А, и фиг. 3C проиллюстрирован вид в поперечном сечении обсадной трубы 300 и инструмента 302 для спуска, если смотреть по линии C-C на фиг. 3A.
[51] Инструмент 302 для спуска выполнен на колонне 304 и вдоль нее. Внутренняя колонна 304 проходит вверх по стволу скважины (например, влево на фиг. 3А) и вниз по стволу скважины (например, вправо на фиг. 3А). Вниз по стволу скважины относительно инструмента 302 для спуска подразумевает компоновку низа бурильной колонны (КНБК) 306. КНБК 306 может быть выполнена и может состоять из компонентов, описанных выше.
[52] Для обеспечения взаимодействия между обсадной трубой 300 и инструментом 302 для спуска, как предусмотрено в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения, обсадная труба 300 содержит одну или более секций 307 зацепления инструмента для спуска. Как проиллюстрировано, секция 307 зацепления инструмента для спуска содержит первую полость 308 для закрепления обсадной трубы и вторую полость 310 для закрепления обсадной трубы, которые определены как углубления или полости, образованные на внутренней поверхности обсадной трубы 300. Полости 308, 310 для закрепления обсадной трубы могут быть разнесены в осевом направлении вдоль длины обсадной трубы 300 и/или могут быть расположены на соответствующем расстоянии вокруг оси инструмента (например, на одинаковом расстоянии). То есть полости 308, 310 для закрепления обсадной трубы расположены в разных положениях вдоль длины обсадной трубы 300. Полости 308, 310 для закрепления обсадной трубы имеют такие размеры и форму, чтобы принимать части инструмента 302 для спуска. Обсадная труба 300 может содержать несколько секций 307 зацепления инструмента для спуска, находящихся на разных расстояниях или в разных положениях относительно нижнего конца ствола скважины, и, таким образом, может обеспечивать выдвижение КНБК с конца обсадной трубы до разных длин, как описано в данном документе. Секция 307 зацепления инструмента для спуска не обязательно должна содержать все полости 308, 310 для закрепления обсадной трубы или в других конфигурациях могут быть предусмотрены дополнительные полости внутри и/или вдоль обсадной трубы или в другом месте, как будет понятно специалистам в данной области техники.
[53] Как проиллюстрировано, инструмент 302 для спуска может содержать первый модуль 312 зацепления и второй модуль 314 зацепления (также называемые анкерными модулями). Первый и второй модули 312, 314 зацепления разнесены друг от друга по длине инструмента 302 для спуска. Первая полость 308 для закрепления обсадной трубы обсадной трубы 300 выполнена с возможностью приема одного или более анкеров первого анкерного модуля 312, и вторая полость 310 для закрепления обсадной трубы 300 обсадной трубы выполнена с возможностью приема одного или более анкеров второго анкерного модуля 314. Соответственно, расстояние между полостями 308, 310 для закрепления обсадной трубы вдоль обсадной трубы 300 и расстояние между анкерными модулями 312, 314 могут быть установлены, чтобы обеспечить взаимодействие соответствующих функций.
[54] Первый анкерный модуль 312 содержит один или более первых анкеров 316, а второй анкерный модуль 314 содержит один или более вторых анкеров 318. Анкеры 316, 318 могут быть расположены на соответствующем расстоянии вокруг оси инструмента, а также упоминаются как разнесенные по окружности и в продольном направлении, также называемом осевым направлением, или разнесенные в осевом направлении по длине обсадной трубы или инструмента для спуска (например, одинаково разнесенные или неравномерно разнесенные). Как проиллюстрировано на фиг. 3B, в качестве неограничивающего примера, первый анкерный модуль 312 содержит три первых анкера 316. Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 3C, второй анкерный модуль 314 содержит пять вторых анкеров 318. Анкеры 316, 318 анкерных модулей 312, 314 могут быть выполнены в виде лопастей или других конструкций, известных в данной области техники. Анкеры 316, 318 выполнены с возможностью развертывания или выдвижения для выдвижения наружу от наружной поверхности соответствующего модуля 312, 314 и зацепления с соответствующей полостью 308, 310 для закрепления обсадной трубы. Кроме того, анкеры 316, 318 выполнены с возможностью выдвижения или закрытия для втягивания в соответствующий модуль 316, 318 и, таким образом, отсоединения от соответствующего модуля 316, 318, что обеспечивает или позволяет перемещение инструмента 302 для спуска относительно обсадной трубы 300. Хотя это проиллюстрировано с приведением конкретных приведенных в качестве примера количеств анкеров в каждом анкерном модуле, специалистам в данной области техники будет понятно, что любое количество анкеров может быть предусмотрено в каждом из анкерных модулей без отклонения от объема настоящего изобретения.
[55] Модули 312, 314 зацепления или анкерные модули приводятся в действие или работают так, что анкеры или другие зацепляемые элементы или функциональные компоненты могут перемещаться относительно модуля. Например, анкеры модулей зацепления могут приводиться в действие электрическим, механическим, гидравлическим или иным способом с перемещением анкера относительно модуля (например, в радиальном направлении наружу от цилиндрического корпуса). Модули зацепления могут эксплуатироваться комбинированными способами, такими как электрогидравлический или электромеханический способ. В различных вариантах реализации изобретения, таких как упомянутые ранее, модуль электронного оборудования, электронные компоненты и/или электронное устройство (электронные устройства) могут использоваться для эксплуатации модуля зацепления, включая, но не ограничиваясь ими, электрически управляемые гидравлические насосы или двигатели. В самой простой конфигурации электронное устройство может быть электрическим проводом, например, для передачи сигнала, но могут использоваться более сложные компоненты и/или модули без отхода от объема настоящего изобретения. В контексте данного документа электронный модуль может быть самой сложной электронной конфигурацией, причем электронные компоненты являются менее сложными и/или являются составными частями модуля электронного оборудования, причем электронное устройство является самым основным электронным устройством (например, электрический провод, гидравлический насос, двигатель и т. д.). Электронное устройство может представлять собой одну электрическую/электронную функцию системы, взятую отдельно, или может быть частью компонента электронного оборудования и/или частью модуля электронного оборудования.
[56] Перемещение анкеров также может быть осевым, тангенциальным или круговым относительно корпуса цилиндрического модуля. Приведение в действие или функционирование модулей зацепления в контексте данного документа может быть операцией, которая управляется наземным контроллером, или может быть операцией анкеров для зацепления или отцепления от поверхности или конструкции в ответ на предварительно выбранное или предварительно определенное событие или обнаружение предварительно выбранных условий или событий. В некоторых вариантах реализации изобретения приведение в действие или функционирование каждого анкерного модуля может быть независимым от других анкерных модулей. В других вариантах реализации изобретения приведение в действие или функционирование различных анкерных модулей может быть зависимой или заранее определенной последовательностью приведений в действие.
[57] В некоторых вариантах реализации изобретения (в зависимости от конфигурации модуля) приведение в действие может означать выдвижение с модуля до зацепления с поверхностью, которая является наружной по отношению к модулю (например, внутренней поверхностью обсадной трубы), и/или отцепление от такой поверхности. То есть функционирование/приведение в действие может означать выдвижение или втягивание анкеров для их зацепления или расцепления с поверхностью или конструкцией. Как отмечено выше, в некоторых неограничивающих вариантах реализации изобретения различные анкеры могут работать по отдельности или вместе. Отдельное или совместное функционирование может называться зависимым или независимым функционированием. В случае независимого функционирования, например, только один анкер может выдвигаться или убираться, или конкретный комплект или количество анкеров может быть выдвинуто или убрано. Кроме того, например, конкретная контролируемая по времени последовательность конкретных или предварительно определенных выдвиганий или втягиваний анкеров может быть выполнена для зацепления или расцепления с обсадной трубой.
[58] В некоторых вариантах реализации изобретения первые анкеры 316 первого модуля 312 могут быть выполнены с возможностью передачи крутящего момента в любом направлении (например, по окружности) относительно инструмента 302 для спуска или колонны 304. В такой конфигурации первые анкеры 316 могут называться анкерами для передачи крутящего момента, а первый модуль 312 может называться анкерным модулем для передачи крутящего момента. Форма анкеров для передачи крутящего момента позволяет передавать крутящий момент на обсадную трубу или компоненты обсадной трубы, а также передавать осевые усилия в направлении вглубь скважины. Возможность приложения осевых сил в направлении вниз по стволу скважины может использоваться для проталкивания обсадной трубы через зоны с высоким коэффициентом трения, для воздействия на установленную нагрузку на долото расширителя, для активации или для поддержки установки подвески или пакера, или для активации других компонентов обсадной трубы и/или оборудования для заканчивания скважины.
[59] Вторые анкеры 318 второго модуля 314 могут быть выполнены с возможностью передачи осевых сил в направлении вверх по стволу скважины. Возможность приложения осевых сил в направлении вверх по стволу скважины может использоваться для переноса нагрузки на обсадную трубу и, следовательно, для воздействия на установленную нагрузку на долото расширителя, для активации или для поддержки установки подвески или пакера или для активации или сдвига других компонентов обсадной трубы. В такой конфигурации вторые анкеры 318 могут называться анкерами нагрузки, а второй модуль 314 может называться анкерным модулем нагрузки. В одном неограничивающем примере второй модуль 314 может быть выполнен с возможностью приложения установленной нагрузки к буровому долоту или долоту расширителя и КНБК 306 с измерительными приборами для наклонно-направленного бурения. Колонна 304 проходит до поверхности, как проиллюстрировано слева на фиг. 3A. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что анкеры для передачи крутящего момента толкают обсадную трубу при приложении нагрузки, а анкеры нагрузки удерживают обсадную трубу или тянут обсадную трубу при вытягивании колонны.
[60] Как отмечено, первые анкеры 316 и вторые анкеры 318 избирательно выдвигаются в определенные местоположения на обсадной трубе 300 (например, в полости 308, 310 для закрепления обсадной трубы). Обсадная труба 300 может быть выполнена с повторяющимися конфигурациями полостей 308, 310 для закрепления обсадной трубы, которые могут обеспечить зацепление инструмента 302 для спуска с обсадной трубой 300 в нескольких местоположениях вдоль длины обсадной трубы 300. Анкеры 316, 318 могут запираться в зацеплении с полостями 308, 310 для закрепления обсадной трубы для обеспечения надежного контакта и зацепления инструмента 302 для спуска с обсадной трубой 300.
[61] Одно преимущество, обеспечиваемое за счет зацепления инструмента 302 для спуска в разных местоположениях вдоль длины обсадной трубы 300, состоит в том, что при бурении пилотного ствола скважины в отличие от расширения ранее пробуренного пилотного ствола скважины имеются разные выдвижения КНБК 306 от нижнего конца обсадной трубы 300. Например, для наклонно-направленного бурения пилотного ствола скважины КНБК 306 выдвигается дальше от нижнего конца обсадной трубы 300, и поэтому инструмент для спуска может быть приведен в зацепление в более низком (например, вниз по стволу скважины) положении относительно обсадной трубы 300, чем в случае расширения пилотного ствола скважины посредством долота расширителя.
[62] Из-за разделения первого и второго модулей 312, 314 приложение крутящего момента может быть отделено от оказания осевой нагрузки на долото. Соответственно, нагрузка в анкерах 316, 318 или на анкеры и/или соответствующие модули 312, 314 при бурении и расширении наклонного ствола скважины может быть уменьшена. В соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения анкеры 316, 318 выполнены с возможностью их подгонки к соответствующим полостям 308, 310 для закрепления обсадной трубы. Пары полостей 308, 310 для закрепления обсадной трубы расположены на обсадной трубе 300 в разных местах с соответствующим расстоянием относительно друг друга, так, чтобы анкеры 316, 318 могли зацепляться в разных местах вдоль обсадной трубы 300 и, таким образом, можно было добиться различного выдвижения КНБК 306 от нижнего конца обсадной трубы 300. То есть в некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между каждой первой полостью 308 для закрепления обсадной трубы и каждой второй полостью 310 для закрепления обсадной трубы каждой пары полостей для закрепления обсадной трубы является постоянным. В других вариантах реализации изобретения расстояние может не быть постоянным. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения форма полости вдоль длины колонны может быть различной в разных положениях. Поскольку инструмент 302 для спуска может перемещаться и располагаться в разных положениях внутри обсадной трубы 300, и такое положение может указывать на выдвижение КНБК 306, может быть желательно контролировать положение инструмента 302 для спуска в пределах обсадной трубы 300.
[63] В некоторых вариантах реализации изобретения для обеспечения контроля положения и/или управляемого функционирования и/или автоматических операций инструмент 302 для спуска может содержать один или более модулей 319 электронного оборудования. Модуль 319 электронного оборудования может содержать один или более электронных компонентов, известных в в данной области техники, чтобы обеспечить управление инструментом 300 для спуска, например определение зацепления и расцепления, и/или включение связи с поверхностью и/или с другими скважинными компонентами, включая, но не ограничиваясь этим, КНБК 306. Модуль 319 электронного оборудования может входить как составляющая часть в или образовывать нисходящую линию связи, которая обеспечивает функционирование, описанное в данном документе. В других конфигурациях модуль 319 электронного оборудования может быть заменен электронным устройством, таким как электрический провод, который позволяет передавать электрические сигналы инструменту 302 для спуска и/или от него.
[64] Далее со ссылкой на фиг. 4A-4B проиллюстрированы схематические изображения обсадной трубы 400, содержащей часть обсадной трубы (например, маркер 420 положения), которая является частью системы 425 определения положения в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Хотя это проиллюстрировано и представлено на фиг. 4A-4B с различными конкретными компонентами, выполненными в и на инструменте 402 для спуска и обсадной трубе 400, специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны альтернативные конфигурации с описанными в данный момент компонентами, расположенными внутри обсадной трубы, без отклонения от объема настоящего изобретения. В неограничивающем примере, таком как пример, проиллюстрированный на фиг. 4А-4В, частью обсадной трубы системы 425 определения положения является магнитный маркер.
[65] То есть система 425 определения положения может быть выполнена на обсадных трубах (обсадной трубе 400) или на инструментах для спуска (инструменте 402 для спуска) в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, таких как обсадная труба 300 или инструмент 302 для спуска по фиг. 3A. В соответствии с вариантом реализации изобретения в соответствии с фиг. 4A-4B, маркер 420 положения основан на конфигурации магнитного кольца, которая установлена в обсадной трубе 400. Однако маркер также может быть расположен в инструменте 302 для спуска. Специалистам в данной области техники будет понятно, что маркер 420 положения может принимать любое количество конфигураций без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, магнитные маркеры, маркеры гамма-каротажа, емкостные маркеры, проводящие маркеры, тактильные/механические компоненты и т. д. могут использоваться для определения относительного положения между обсадной трубой и инструментом для спуска (например, в осевом и/или вращательном направлении друг к другу ) и, таким образом, содержат одну или более функций маркера положения в соответствии с настоящим изобретением. Как проиллюстрировано, маркер размещается на наружной части обсадной трубы, а датчик 427 системы 425 обнаружения размещается в инструменте 402 для спуска. Датчик 427 соединен со скважинным электронным оборудованием 419 внутри инструмента 402 для спуска (например, частью модуля электронного оборудования, нисходящим каналом и т. д.). Датчик 427 может быть датчиком Холла, который обнаруживает появление и напряженность магнитного поля. Скважинное электронное оборудование 419 может быть одним или более электронными компонентами, которые выполнены в или на инструменте 402 для спуска и могут быть частью модуля электронного оборудования (например, модуля 319 электронного оборудования в соответствии с фиг. 3A). В других вариантах реализации изобретения вместо скважинной электроники 419 могут использовать электронное устройство (например, электрический провод).
[66] На фиг. 4А проиллюстрирован вид в поперечном сечении части обсадной трубы 400, содержащей маркер 420 положения, в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. На фиг. 4B проиллюстрировано увеличенное изображение маркера 420 положения, как показано пунктирной окружностью на фиг. 4A.
[67] В некоторых вариантах реализации изобретения система 425 определения положения может быть функционально соединена или иным образом соединена с возможностью связи со скважинным электронным оборудованием 419 инструмента 402 для спуска (например, в некоторых вариантах реализации изобретения с модулем 319 электронного оборудования в соответствии с фиг. 3A). Скважинное электронное оборудование 419 инструмента 402 для спуска может использоваться для передачи информации на поверхность, такую как положение, которое определяется системой 425 определения положения.
[68] Правильное зацепление, расцепление и перемещение инструмента 402 для спуска относительно обсадной трубы 400 достигается за счет обладания информацией об относительных положениях инструмента 402 для спуска и обсадной трубы 400. Если знать относительное положение обсадной трубы 400 и инструмента 402 для спуска, то анкерные модули, описанные выше, могут быть соответствующим образом зацеплены с соответствующими полостями для закрепления обсадной трубы в разных местоположениях, и, таким образом, может быть достигнута регулировка выдвижения КНБК. Например, данные о положении, определенном системой 425 определения положения, могут быть переданы на поверхность для информирования о приблизительном местоположении пар полостей для закрепления обсадной трубы относительно соответствующих анкерных модулей.
[69] В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на фиг. 4А-4В, маркер 420 положения содержит магнитное кольцо 422, которое находится напротив северного и южного полюсов 424, 426, как проиллюстрировано. В других вариантах реализации изобретения может использоваться противоположная или отличающаяся ориентация полюсов, чем та, которая проиллюстрирована. Магнитное кольцо 422 в некоторых вариантах реализации изобретения может иметь все 360 градусов (например, виток вокруг обсадной трубы 400) или в других вариантах реализации изобретения магнитное кольцо 422 может быть разделено таким образом, что магнитное кольцо 422 охватывает менее 360 градусов. Кроме того, в других вариантах реализации изобретения магнитное кольцо 422 может иметь перекрывающиеся концы, так что магнитное кольцо 422 охватывает более 360° обсадной трубы 400. Кроме того, в других конфигурациях могут использоваться разнесенные магнитные электроды, которые образуют маркер 420 положения.
[70] Магнитное кольцо 422 маркера 420 положения создает легко обнаруживаемое магнитное поле, которое может быть обнаружено и/или может взаимодействовать с компонентами или элементами обсадной трубы или инструмента для спуска в зависимости от конкретной конфигурации. Кроме того, предпочтительно, маркер 420 положения, проиллюстрированный на фиг. 4A-4B (например, магнитные кольца 422), может сделать ориентацию инструмента 402 для спуска относительно обсадной трубы несущественной при обнаружении сигнала. Соответственно, обнаружение местоположения полости для закрепления обсадной трубы можно без труда выполнить, например, с помощью другого магнитного компонента, расположенного на обсадной трубе. Обнаружение может быть достигнуто, в частности, обработкой, выполняемой в электронном модуле, и данные о таком обнаружении могут быть переданы на поверхность. Как только данные об обнаружении передаются на поверхность, указывая на то, что обнаружен магнитный маркер, может быть желательно установить инструмент 402 для спуска с такой точностью, чтобы выдвижение анкеров первого и/или второго анкерных модулей привело к зацеплению с соответствующими полостями для закрепления обсадной трубы (как описано выше).
[71] Далее со ссылкой на фиг. 5, в варианте реализации изобретения анкеры 518 нагрузки могут выдвигаться в полость 510, которая может не иметь никакого элемента крутильного выравнивания обсадной трубы 500 с инструментом 502 для спуска. После выдвижения элементов зацепления инструмент 502 для спуска может перемещаться в направлении вверх по стволу скважины и входить в контакт с несущим нагрузку выступом 534a обсадной трубы 500. За счет перемещения инструмента 502 для спуска относительно находящейся в зацеплении обсадной трубы 500, зацепленные анкеры 518 могут контактировать с нижним выступом 534b полости 510 и могут быть вынуждены перемещаться внутрь и выходить из зацепления инструмента 502 для спуска с обсадной трубой 500. Это можно использовать при эксплуатации в обычных условиях или в случае аварийной ситуации, например, если анкерная система вышла из-под активного управления.
[72] Может быть полезно знать точное местоположение анкеров, и может быть желательной возможность подгонки к их положению. Например, далее в соответствии с фиг. 6, в одном неограничивающем варианте реализации изобретения инструмент для спуска может быть выполнен с системой 638 определения или измерения положения. Данная система является частью инструмента для спуска, имея корпус 639, который является относительно неподвижным по положению, в котором размещается неподвижная часть 640 линейного регулируемого дифференциального трансформатора («ЛРДТ»). Подвижные анкеры в инструменте для спуска соединены с подвижным в осевом направлении поршнем 641. Подвижный в осевом направлении поршень 641 можно регулировать и перемещать с помощью гидравлического поршневого контура, пружины, зубчатого колеса (например, преобразовывая вращательное движение в осевое) и т. д., известных в данной области техники. Подвижный в осевом направлении поршень 641 соединен с подвижной частью 642 системы 638 определения или измерения положения. ЛРДТ содержит камеру 643, заполненную флюидом, которая может быть скомпенсирована по давлению (за счет давления во внутреннем отверстии колонны).
[73] В неограничивающем варианте реализации изобретения в соответствии с фиг. 6 система 638 определения или измерения положения выполнена в виде линейного регулируемого дифференциального трансформатора («ЛРДТ»). Система 638 определения или измерения положения содержит неподвижную часть 640 (например, статический компонент) и подвижную часть 642 (например, скользящий компонент). Подвижная часть 642 может быть подвижной в осевом направлении относительно корпуса 639 и неподвижной части 640. Такая конфигурация позволяет отслеживать и/или обнаруживать положение подвижного в осевом направлении поршня 641. Положение подвижного в осевом направлении поршня 641 связано с положением анкеров на инструменте для спуска (например, как проиллюстрировано и описано выше). В одном неограничивающем примере подвижная часть 642 перемещается на заранее выбранное расстояние, чтобы сигнализировать поверхности, что положения анкеров являются правильными (например, полное зацепление внутри полостей для закрепления обсадной трубы) для выдвижения анкеров в соответствующие пазы (например, пазы 532) или полости для закрепления обсадной трубы (например, полости 308, 310 для закрепления обсадной трубы).
[74] Сразу после того, как анкеры должны быть снова втянуты (после выдвижения/зацепления), система 638 определения или измерения положения имеет возможность подтвердить полное втягивание путем определения нового положения ЛРДТ. Конечные значения максимального выдвижения и втягивания, а также любые промежуточные положения будет измерять или определять, а также контролировать скважинная система (например, модули электронного оборудования, скважинное электронное оборудование, электронные устройства и т. д.), и данные о них могут передаваться вверх по стволу скважины через систему телеметрии или восходящей линии связи.
[75] Регулировка может выполняться автономно, а также может быть использована для применения захватов окружающих компонентов, таких как обсадная труба, обсадная колонна или же открытый забой (пласт). В некоторых вариантах реализации изобретения применение и установка ЛРДТ позволяет потоку бурового раствора проходить через систему посредством канала для подачи флюида через внутреннюю часть ЛРДТ. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения секция ЛРДТ выполняет любую задачу регулирования длины в системе между неподвижной и движущейся в осевом направлении частью (частями). ЛРДТ может использоваться для предоставления данных мониторинга о положении анкеров в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, положением анкера можно управлять, и выдвижение анкеров можно остановить в любом требуемом местоположении. Соответственно, представленные в данном документе варианты реализации изобретения, в которых используется ЛРДТ, при необходимости, могут предотвращать полное выдвижение анкеров. Различные варианты реализации изобретения также могут позволять определять диаметр, такой как диаметр ствола скважины или диаметр обсадной трубы (функции кавернометра).
[76] Далее со ссылкой на фиг. 7А схематично проиллюстрирован инструмент 702 для спуска в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации настоящего изобретения. Инструмент 702 для спуска может быть выполнен с возможностью спуска или функционирования внутри обсадной трубы или другой конструкции и может подвергаться изгибу во время операций в скважине. Для обеспечения возможности работы в условиях изгиба инструменты для спуска, предусмотренные в соответствии с настоящим изобретением, могут содержать различные функции, как описано в данном документе. Например, в варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на фиг. 7, инструмент 702 для спуска содержит внутреннюю оправку 744, которая образована из ряда сегментов, соединенных шарнирными сочленениями 746. Шарнирные сочленения 746 и разделенная на сегменты конфигурация внутренней оправки 744 обеспечивают изгиб инструмента 702 для спуска при отклонении ствола скважины. Количество, интервалы и положение шарнирных сочленений 746, а также длина каждого сегмента внутренней оправки 744 могут быть выбраны для обеспечения достаточного изгиба внутренней оправки 744. Как проиллюстрировано, инструмент 702 для спуска содержит несколько переводных муфт 748. Использование шарнирных сочленений 746 может свести к минимуму заклинивание из-за сильного изгиба при бурении или расширении ствола скважины. На фиг. 7B проиллюстрировано детальное схематическое изображение шарнирного сочленения 746 в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Шарнирное сочленение 746 содержит уплотнительный узел 750, который позволяет шару 752 шарнирного сочленения 746 вращаться вокруг оси между шаровыми фиксаторами 754. Специалистам в данной области техники будет понятно, что уплотнение могло бы быть установлено на стороне шара или стороне шарового фиксатора.
[77] Со ссылкой на фиг. 8 проиллюстрирован вид в сечении инструмента 802 для спуска в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. На фиг. 8 проиллюстрирована внутренняя оправка 844, которая может перемещаться внутри инструмента 802 для спуска. Внутренняя оправка 844 выполнена с возможностью управления одним или более анкерами 816 за счет поперечного перемещения внутри инструмента 802 для спуска. Соответственно, внутренняя оправка 844 функционально соединена с анкером 816.
[78] Например, соединение между внутренней оправкой 844 и анкером 816 может быть достигнуто с помощью крепежа 856, который удерживает шарнирный узел 858 на внутренней оправке 844. Шарнирный узел 858 может быть дополнительно соединен с анкером 816. Как проиллюстрировано, шарнирный узел 858 содержит первое соединительное звено 860, второе соединительное звено 862, которые могут быть соединены или объединены с анкером 816, и соединительный рычаг 864, шарнирно соединяющий первое соединительное звено 860 со вторым соединительным звеном 862. Первое соединительное звено 860 жестко соединено с внутренней оправкой 844 крепежом 856.
[79] Как проиллюстрировано на фиг. 8, центры первого соединительного звена 860 и второго соединительного звена 862 смещены в радиальном направлении относительно оси внутренней оправки 844. Такое смещение может уменьшить нагрузку при приведении в действие анкера 816 в любом из двух противоположных направлений с использованием шарнирного узла 858. Внутренняя оправка 844 перемещается и, таким образом, заставляет анкер 816 перемещаться относительно наружной стороны инструмента 802 для спуска, а направляющие 866 на инструменте 802 для спуска выполнены с возможностью приема и направления анкера 816. То есть направляющая 866 инструмента 802 для спуска может принимать контактную поверхность 868 анкера и заставлять анкер 816 перемещаться в радиальном направлении наружу относительно оси внутренней оправки 844. Соответственно, когда внутренняя оправка 844 перемещается в осевом направлении внутри инструмента 802 для спуска, шарнирный узел заставляет анкер 816 перемещаться по направляющей 866. Направляющие 866 могут содержать конструкцию ласточкиного хвоста для удерживания анкера 816 на наружном корпусе инструмента 802 для спуска. Таким образом, анкер 816 может перемещаться в направлении наружу (например, для зацепления с обсадной трубой) или внутрь (например, для отцепления от обсадной трубы) внутри полости для закрепления обсадной трубы, как описано выше. В некоторых неограничивающих вариантах реализации изобретения шарнирный узел 858 может содержать один или более эксцентрических шарниров, которые обеспечивают то, что контактная поверхность 868 анкера и направляющие 866 остаются выровненными и находятся в контакте во время зацепления или расцепления. Кроме того, эксцентрический шарнир может создавать функцию автоматической регулировки, так что анкеры оказываются в одном и том же осевом положении во время каждого развертывания независимо от технологических допусков.
[80] Как проиллюстрировано, инструмент 802 для спуска может содержать один или более компенсаторов вибрации 870, таких как резиновые элементы, также называемые резиновыми прокладками, для предотвращения дрожания или вибрации анкера 816, когда он находится во втянутом положении. Выдвинутое или зацепленное положение будет существовать, когда внутренняя оправка 844 прижимает анкерное устройство 816 вправо в соответствии с фиг. 8, и анкерное устройство 816 скользит вправо и вверх (например, в радиальном направлении) относительно инструмента 802 для спуска. Соответственно, анкер 816 может выходить за наружную поверхность инструмента 802 для спуска для зацепления с обсадной трубой, как описано выше. Специалистам в данной области техники будет понятно, что анкер 816 в соответствии с фиг. 8 может быть анкером крутящего момента или анкером нагрузки, как описано выше.
[81] Функционирование анкера в обычных условиях происходит, когда на поверхности выдается команда на то, чтобы внутренняя оправка 844 перемещалась в осевом направлении относительно инструмента 802 для спуска, с помощью известных методов телеметрии. Осевое перемещение внутренней оправки 844 может происходить вверх по стволу скважины или вниз по стволу скважины. Например, в некоторых конфигурациях осевое перемещение внутренней оправки 844 вниз по стволу скважины относительно инструмента 802 для спуска заставит анкер 816 перемещаться из положения расцепления в положение зацепления, когда анкер 816 проходит от инструмента 802 для спуска. В отличие от этого, осевое перемещение внутренней оправки 844 вверх по стволу скважины по отношению к инструменту 802 для спуска может заставлять анкер 816 перемещаться из положения зацепления в положение расцепления.
[82] В соответствии с некоторыми неограничивающими вариантами реализации настоящего изобретения может использоваться автоматизированное или частично автоматизированное функционирование инструмента для спуска. Например, все анкеры и, следовательно, связанные с ними оправки могут находиться во втянутом положении, что может быть проверено описанным выше ЛРДТ. При перемещении инструмента для спуска через неподвижную обсадную трубу система определения положения может активно обнаружить положение инструмента для спуска внутри обсадной трубы (например, относительно обсадной трубы). Как только сигнал обнаружен (например, посредством ЛРДТ), модуль электронного оборудования может заставить оправку, активированную гидравлическим способом, и, следовательно, связанный(е) анкер(ы) выдвинуться и войти в зацепление с полостью обсадной трубы. Изменение нагрузки на крюке и передаваемое изменение измерения ЛРДТ покажут, что процесс зацепления завершен. В некоторых вариантах реализации изобретения могут использоваться разные маркеры. В таких конфигурациях, например, в зависимости от того, какой(ие) маркер(ы) обнаружен(ы) системой определения положения, соответствующий анкерный модуль может быть выдвинут или может эксплуатироваться иным образом.
[83] Иногда питание системы может быть прекращено или по какой-либо другой причине система телеметрии может не вызвать расцепление и/или втягивание анкеров, предусмотренные в данном документе. Если такое расцепление и/или втягивание не происходит, может быть сложно извлечь инструмент для спуска из ствола скважины. Соответственно, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения, необязательная система расцепления может использоваться, как предусмотрено в данном документе.
[84] Со ссылкой на фиг. 9A-9B проиллюстрирована система 972 расцепления в соответствии с неограничивающим вариантом реализации настоящего изобретения. На фиг. 9А проиллюстрирована система 972 расцепления в исходном состоянии или положении, а на фиг. 9B проиллюстрирована система 972 расцепления в активированном состоянии. Система 972 расцепления может быть частью инструментов для спуска, как описано в данном документе, или может быть частью других функциональных компонентов, которые способны взаимодействовать с инструментами для спуска, как описано в данном документе.
[85] Система 972 расцепления содержит поршень 974, который может перемещаться в осевом направлении вверх по стволу скважины (например, влево в соответствии с фиг. 9A-9B). Перемещение поршня 974 может приводить в действие внутреннюю оправку инструмента для спуска, чтобы втянуть анкеры инструмента для спуска, например, в аварийной ситуации. Система 972 расцепления активируется путем посадки шара 976, также называемого сбрасываемым шаром, на седло 978 шара, как проиллюстрировано на фиг. 9В. Давление, создаваемое в шаре 976, и разность давлений могут передаваться через канал 982 для подачи флюида, идущий в обход седла 978 шара. Повышение давления может действовать и прикладывать усилие к поршню 974 до тех пор, пока один или более срезных штифтов 980 не разрушатся, чтобы позволить поршню 974 переместиться вверх по стволу скважины (например, влево в соответствии с фиг. 9). Вокруг поршня 974 могут быть выполнены одно или более уплотнений для обеспечения надлежащего и соответствующего управления давлением вокруг поршня 974.
[86] В конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 9B, когда поршень 974 перемещается относительно шара 976, поршень 974 вытесняет флюид в канал 982 для подачи флюида и в блок 984 компенсации, который расположен вниз по стволу скважины от шара 976. Блок 984 компенсации может быть выполнен с возможностью приема флюида со стороны относительно более высокого давления шара 976 (например, вверх по стволу скважины). Когда флюид протекает через канал 982 для флюида в блок 984 компенсации, поршень 974 будет перемещаться вверх по стволу скважины. Когда шар 976 установлен в седле 978 шара, блок 984 компенсации может определять секцию низкого давления системы 972 расцепления.
[87] В некоторых конфигурациях узел 972 расцепления может содержать муфту 990 с отверстиями для прохода флюида, чтобы позволить флюиду со стороны высокого давления обходить седло 978 шара в сторону низкого давления. Муфта 990 может удерживаться на месте вторым слоем сдвиговых элементов 988, которые выполнены с возможностью разрушения при повышенном перепаде давления, или запирающим механизмом, например, с шарами 995. В такой конфигурации, например, шары 995 могут высвобождать функцию сразу после того, как поршень 974 полностью смещается и фиксируется с помощью запорного кольца 986. Запорное кольцо 986, как известно в данной области техники, может быть выполнено с возможностью зацепления с поршнем 974, чтобы предотвратить обратное перемещение поршня 974. То есть запорное кольцо 986 может предотвратить перемещение поршня 974 в сторону шара 976 и седла 978 шара после того, как поршень 974 поджимается вверх по стволу скважины. При перемещении поршня 974 вверх по стволу скважины анкеры инструмента для спуска могут быть отведены. Кроме того, при перемещении поршня 974 вверх по стволу скважины и повышенном перепаде давления седло 978 шара может перемещаться дальше вниз по стволу скважины благодаря сдвигу сдвиговых элементов 988, открывая, таким образом, один или более каналов для флюида вокруг седла 978 шара. Таким образом, давление может быть выровнено, обеспечивая циркуляцию флюида через систему 972 расцепления и обеспечивая вытягивание инструмента для спуска.
[88] Далее со ссылкой на фиг. 10 проиллюстрирован технологический процесс зацепления и расцепления инструмента для спуска внутри обсадной трубы в соответствии с неограничивающим вариантом реализации настоящего изобретения. Технологический процесс 1000 может выполняться с использованием вариантов реализации изобретения, описанных выше, и может включать различные компоненты, представленные в данном документе. Технологический процесс 1000 применяется в системе, которая содержит обсадную трубу, имеющую по меньшей мере две секции зацепления инструмента для спуска (как описано выше) и инструмент для спуска, который можно перемещать в обсадную трубу, через и внутри нее. Инструмент для спуска содержит один или более анкерных модулей, содержащих анкеры, которые могут входить в зацепление с секциями зацепления инструмента для спуска обсадной трубы. Операция перемещения инструмента для спуска из первого положения внутри обсадной трубы во второе положение внутри обсадной трубы и зацепления с ней позволяет эксплуатировать КНБК на разных расстояниях выдвижения от обсадной трубы в забое или конце ствола скважины.
[89] В блоке 1002 обсадная труба размещена в стволе скважины. Обсадная труба может содержать по меньшей мере две секции зацепления инструмента для спуска. Секции зацепления инструмента для спуска могут быть аналогичны секциям, которые проиллюстрированы и описаны со ссылкой на фиг. 3A. То есть в некоторых вариантах реализации изобретения секции зацепления инструмента для спуска могут содержать одну или более полостей для закрепления обсадной трубы, которые выполнены с возможностью приема компонента или части инструмента для спуска. Положение секций зацепления инструмента для спуска может быть предварительно определено или установлено таким образом, что, когда инструмент для спуска находится в первом положении, КНБК проходит от обсадной трубы на первое расстояние, а во втором положении КНБК проходит от обсадной трубы на второе расстояние, которое отличается от первого расстояния.
[90] В блоке 1004 инструмент для спуска спускают в обсадную трубу в первое положение. То есть инструмент для спуска перемещается внутри обсадной трубы в первое положение, имеющее первую секцию зацепления инструмента для спуска. Относительные положения компонентов могут быть измерены или обнаружены различными механизмами, известными в данной области техники (например, с помощью магнитного кольца, описанного выше). В некоторых вариантах реализации изобретения инструмент для спуска может быть зацеплен в первом положении, когда обсадная труба размещена в стволе скважины (таким образом, объединяя блок 1002 и блок 1004).
[91] В блоке 1006 с помощью инструмента для спуска в первой секции зацепления инструмента для спуска обсадной трубы инструмент для спуска может быть приведен в действие, чтобы привести инструмент для спуска в зацепление с обсадной трубой в первом положении. Например, как описано выше, внутренняя оправка внутри инструмента для спуска может перемещаться относительно инструмента для спуска так, что один или более анкеров приводятся в действие и перемещаются в зацепление с обсадной трубой. Зацепление инструмента для спуска с обсадной трубой может включать зацепление анкеров инструмента для спуска с соответствующими полостями для закрепления обсадной трубы. Когда инструмент для спуска находится в зацеплении с секцией зацепления инструмента для спуска обсадной трубы, инструмент для спуска может поддерживать или передавать крутящий момент и/или нагрузку КНБК или обсадной трубе.
[92] В блоке 1008 первая скважинная операция может быть выполнена с использованием КНБК. Например, первая операция бурения может быть выполнена с использованием КНБК, проходящей на первое расстояние от конца обсадной трубы.
[93] В блоке 1010 после выполнения первой скважинной операции инструмент для спуска может быть отцеплен от обсадной трубы. Например, внутренняя оправка может перемещаться в направлении, противоположном тому, которое присутствует в блоке 1006, и анкеры инструмента для спуска могут быть отцеплены от полостей для закрепления обсадной трубы. После расцепления инструмент для спуска может свободно перемещаться внутри и/или относительно обсадной трубы.
[94] В блоке 1012 инструмент для спуска перемещается внутри обсадной трубы и через нее во второе положение, которое отличается от первого положения. Второе положение может быть определено второй секцией зацепления инструмента для спуска обсадной трубы. Конфигурация секции зацепления инструмента для спуска во втором положении может быть, по существу, аналогичной конфигурации секции зацепления инструмента для спуска в первом положении. Перемещение инструмента для спуска относительно обсадной трубы может привести к перемещению КНБК на другое расстояние от конца обсадной трубы.
[95] В блоке 1014 инструмент для спуска находится в зацеплении с обсадной трубой во втором местоположении (т. е. со второй секцией зацепления инструмента для спуска обсадной трубы). Способ зацепления может быть, по существу, аналогичным способу зацепления, который используется в первом положении.
[96] В блоке 1016, когда инструмент для спуска находится в зацеплении во втором положении, КНБК выдвинута на другое расстояние от обсадной трубы, и может быть выполнена вторая скважинная операция. Например, вторая скважинная операция может быть второй операцией бурения, которая предусмотрена для использования при выдвижении КНБК на второе расстояние.
[97] Технологический процесс 1000 или его подэтапы могут повторяться многократно в первой и второй секциях зацепления инструмента для спуска или повторяться, чтобы заставить инструмент для спуска перемещаться и входить в зацепление с дополнительными или другими секциями зацепления инструмента для спуска обсадной трубы. Таким образом, настоящий технологический процесс в соответствии с фиг. 10 не предназначен для ограничения объема изобретения. Например, процедуры зацепления и расцепления, описанные в данном документе, могут быть инициированы и/или отслежены с поверхности посредством скважинной телеметрии, и, таким образом, могут быть включены относящиеся и/или связанные этапы или способы, включающие такое инициирование и/или отслеживание с поверхности.
[98] Преимущественно, варианты реализации изобретения, представленные в данном документе, обеспечивают бурение посредством обсадной трубы за один проход, и устройство расширения, выполненное с возможностью размещения в нескольких местоположениях на обсадной трубе, в которых может быть прикреплен инструмент для спуска, чтобы обеспечить различные расстояния выдвижения КНБК. То есть обсадные трубы, выполненные с одной или более полостями для закрепления обсадной трубы, выполненными вдоль длины обсадной трубы, могут обеспечить возможность зацепления и закрепления инструмента для спуска в нескольких местоположениях в обсадной трубе. Разные местоположения могут обеспечивать различные выдвижения КНБК и, таким образом, обеспечивают различные конфигурации бурения и/или эксплуатации с использованием одного инструмента для спуска. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения разные анкеры могут быть расположены в разных местоположениях, чтобы, таким образом, разделять несущие и передающие секции крутящего момента и нагрузки. К тому же, в разных модулях может быть выполнено разное количество анкеров таким образом, чтобы избежать неправильного или самопроизвольного зацепления.
[99] Анкерные системы, предусмотренные в данном документе, могут прикладывать крутящий момент или нагрузку, которые оказывают установленную нагрузку на долото, для управления локальными нагрузками в месте зацепления между инструментом для спуска и обсадной трубой. К тому же, например, анкеры крутящего момента могут использоваться для проталкивания обсадной трубы через зону с высоким коэффициентом трения. Кроме того, инструменты для спуска, предусмотренные в данном документе, могут облегчить бурение и расширение наклонных стволов скважин. Анкерные системы инструмента для спуска, описанные в данном документе, могут использоваться для активации или поддержки установки подвески или пакера или могут использоваться для операций сдвига на обсадной трубе и другом оборудовании для заканчивания скважины.
[100] Реализованная система определения и измерения положения (например, ЛРДТ) поддерживает функцию кавернометра. Кроме того, анкеры могут быть выполнены с возможностью приложения радиальных усилий к обсадной трубе и/или оборудованию для заканчивания скважины, которые могут использоваться для целей активирования, переключения и/или радиального зацепления. Поскольку предусмотренные в данном документе анкеры могут быть выдвинуты или втянуты с перемещением внутренней оправки в инструменте для спуска. Инструмент для спуска может дополнительно содержать шарнирные сочленения для устранения вероятности заклинивания при сильном отклонении ствола скважины. Во время функционирования и зацепления анкеры могут быть выдвинуты в одну или более полостей для закрепления обсадной трубы в обсадной трубе. Кроме того, шарнирный узел может использоваться для выдвижения и втягивания анкеров. В некоторых вариантах реализации изобретения шарнирный узел может содержать компоненты со смещенными центрами для уменьшения нагрузки в результате выдвижения и втягивания анкеров и для компенсации допусков между параллельно действующими анкерами, которые соединены с одним и тем же силовым блоком. Во втянутом положении анкеры могут опираться на компенсатор вибрации, чтобы уменьшить вибрацию или другие нагрузки и/или усилия.
[101] Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения системы определения положения (например, в том числе магнитные кольца, маркеры гамма-каротажа, проводящие маркеры, емкостные маркеры, тактильные элементы и т. д.) могут обеспечивать эффективное обнаружение и надежную информацию, которые должны подаваться на поверхность для определения относительных положений инструмента для спуска внутри обсадной трубы. Кроме того, в некоторых конфигурациях система расцепления может быть выполнена с возможностью убирания анкеров и фиксации убранного положения, что затем позволяет открыть канал для потока вокруг шара, сброшенного на седло. Преимущественно, таким образом, инструмент для спуска может быть удален без вытягивания заполненной буровым раствором бурильной колонны, или операция бурения может продолжаться. Кроме того, такую систему расцепления можно использовать для расцепления обсадной трубы в случае, если невозможно осуществить управляемое расцепление анкеров.
[102] Вариант реализации изобретения 1. Система для зацепления и расцепления инструмента для спуска с обсадной трубой в скважинной системе, содержащая: обсадную трубу, расположенную в стволе скважины, причем обсадная труба имеет по меньшей мере одну секцию зацепления инструмента для спуска; инструмент для спуска, расположенный внутри обсадной трубы, причем инструмент для спуска содержит по меньшей мере один модуль зацепления, который может переходить изположения расцепления в положение зацепления и который может переходить из положения зацепления в положение расцепления; и электронное устройство, расположенное по меньшей мере в одном из расположения на или в модуле зацепления.
[103] Вариант реализации изобретения 2. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль зацепления содержит по меньшей мере один анкерный модуль с одним или более анкерами, и по меньшей мере одна секция зацепления инструмента для спуска обсадной трубы содержит по меньшей мере одну полость для закрепления обсадной трубы, причем по меньшей мере одна полость для закрепления обсадной трубы выполнена с возможностью приема одного или более анкеров.
[104] Вариант реализации изобретения 3. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что анкеры по меньшей мере одного анкерного модуля работают независимо друг от друга.
[105] Вариант реализации изобретения 4. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что один или более анкеров по меньшей мере одного анкерного модуля в инструменте для спуска соединены с инструментом для спуска посредством по меньшей мере одного эксцентрического шарнира.
[106] Вариант реализации изобретения 5. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно содержащая линейный регулируемый дифференциальный трансформатор, выполненный с возможностью контроля перемещения одного или более анкеров по меньшей мере в одном анкерном модуле.
[107] Вариант реализации изобретения 6. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что для определения диаметра используется отслеживание перемещения одного или более анкеров.
[108] Вариант реализации изобретения 7. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что линейный регулируемый дифференциальный трансформатор содержит канал для флюида прохождения бурового раствора через линейный регулируемый дифференциальный трансформатор в инструменте для спуска.
[109] Вариант реализации изобретения 8. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно содержащая систему расцепления, активируемую сбрасываемым шаром, причем система расцепления расцепляет один или более анкеров, систему расцепления, обеспечивающую циркуляцию флюида после расцепления анкеров.
[110] Вариант реализации изобретения 9. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что по меньшей мере один анкерный модуль содержит один или более компенсаторов вибрации.
[111] Вариант реализации изобретения 10. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из одного или более компенсаторов вибрации представляет собой резиновый элемент.
[112] Вариант реализации изобретения 11. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль зацепления содержит первый анкерный модуль и второй анкерный модуль, и по меньшей мере одна секция зацепления инструмента для спуска содержит первую полость для закрепления обсадной трубы и вторую полость для закрепления обсадной трубы.
[113] Вариант реализации изобретения 12. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что первый анкерный модуль содержит один или более анкеров нагрузки, второй анкерный модуль содержит один или более анкеров крутящего момента, и первая полость для закрепления обсадной трубы содержит одну или более анкерных полостей крутящего момента, выполненных с возможностью приема одного или более анкеров нагрузки, и вторая полость для закрепления обсадной трубы содержит одну или более полостей анкеров крутящего момента, выполненных с возможностью приема одного или более анкеров крутящего момента.
[114] Вариант реализации изобретения 13. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из одного или более анкеров нагрузки или одного или более анкеров крутящего момента разнесены друг от друга по окружности или в осевом направлении в инструменте для спуска, и соответствующие одна или более полостей анкера нагрузки или полостей анкера крутящего момента разнесены соответственно в обсадной трубе.
[115] Вариант реализации изобретения 14. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что первый анкерный модуль и второй анкерный модуль разнесены в осевом направлении по длине инструмента для спуска, первая анкерная полость и вторая анкерная полость расположены в осевом направлении по длине обсадной трубы и осевое расстояние между первым анкерным модулем и вторым анкерным модулем соответствует осевому расстоянию первой анкерной полости и второй анкерной полости.
[116] Вариант реализации изобретения 15. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что первый анкерный модуль содержит первые анкеры, и второй анкерный модуль содержит вторые анкеры, и при этом имеется по меньшей мере одно из следующего: (i) количество первых анкеров отличается от количества вторых анкеров или (ii) форма первых анкеров отличается от формы вторых анкеров.
[117] Вариант реализации изобретения 16. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что инструмент для спуска содержит одно или более шарнирных сочленений, выполненных так, чтобы инструмент для спуска мог изгибаться внутри обсадной трубы.
[118] Вариант реализации изобретения 17. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно содержащая систему телеметрии, причем зацепление и расцепление инициируются и контролируются с поверхности через систему телеметрии.
[119] Вариант реализации изобретения 18. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что обсадная труба содержит по меньшей мере три секции зацепления инструмента для спуска.
[120] Вариант реализации изобретения 19. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно содержащая систему определения положения, выполненную с возможностью обнаружения относительных положений обсадной трубы и инструмента для спуска.
[121] Вариант реализации изобретения 20. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что система определения положения содержит магнитное кольцо.
[122] Вариант реализации изобретения 21. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что модуль зацепления выполнен с возможностью автоматического зацепления или расцепления на основании обнаруженного относительного положения.
[123] Вариант реализации изобретения 22. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что инструмент для спуска содержит модуль электронного оборудования, причем модуль электронного оборудования определяет зацепление и расцепление.
[124] Вариант реализации изобретения 23. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль зацепления выполнен с возможностью выполнения по меньшей мере одной из функций: активирования, проталкивания или вытягивания компонентов обсадной трубы, когда он находится в положении зацепления.
[125] Вариант реализации изобретения 24. Система в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно содержащая компоновку низа бурильной колонны, соединенную с инструментом для спуска, при этом модуль электронного оборудования выполнен с возможностью сообщения с компоновкой низа бурильной колонны.
[126] Вариант реализации изобретения 25. Способ зацепления и расцепления инструмента для спуска с обсадной трубой в скважинной системе, включающий: размещение обсадной трубы в стволе скважины, причем обсадная труба содержит по меньшей мере одну секцию зацепления инструмента для спуска; размещение инструмента для спуска внутри обсадной трубы, причем инструмент для спуска содержит по меньшей мере один модуль зацепления, который может переходить из положения расцепления в положение зацепления и который может переходить сиз положения зацепления в положение расцепления, а электронное устройство расположено по меньшей мере в одном из положений в или на модуле зацепления; и по меньшей мере одно из зацепления или расцепления по меньшей мере одного модуля зацепления инструмента для спуска с переходом в положение зацепления или положение расцепления по меньшей мере с одной секцией зацепления инструмента для спуска.
[127] Вариант реализации изобретения 26. Способ в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно включающий обнаружение относительного положения между обсадной трубой и инструментом для спуска и автоматическое зацепление или расцепление по меньшей мере одного модуля зацепления на основании обнаруженного относительного положения.
[128] Вариант реализации изобретения 27. Способ в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно включающий по меньшей мере один из компонентов активирования, выталкивания или вытягивания обсадной трубы, когда модуль зацепления находится в положении зацепления.
[129] Вариант реализации изобретения 28. Способ в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно включающий связь между компонентом низа бурильной колонны, соединенным с инструментом для спуска, и электронным устройством.
[130] Вариант реализации изобретения 29. Способ в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что электронное устройство является частью модуля электронного оборудования в инструменте для спуска, причем способ дополнительно включает связь между компоновкой низа бурильной колонны, соединенной с инструментом для спуска, и модулем электронного оборудования.
[131] Вариант реализации изобретения 30. Способ в соответствии с любым из настоящих вариантов реализации изобретения, дополнительно включающий установление нисходящей линии связи через электронное устройство и зацепление или расцепление по меньшей мере одного модуля зацепления посредством нисходящей линии связи.
[132] В поддержку принципов, изложенных в данном документе, могут использоваться различные компоненты анализа, включая цифровую и/или аналоговую систему. Например, контроллеры, компьютерные системы обработки и/или системы геонавигации, предусмотренные в данном документе и/или используемые с вариантами реализации изобретения, описанными в данном документе, могут включать в себя цифровые и/или аналоговые системы. Системы могут иметь такие компоненты, как процессоры, носители данных, память, входы, выходы, каналы связи (например, проводные, беспроводные, оптические или другие), пользовательские интерфейсы, программы, процессоры для обработки сигналов (например, цифровые или аналоговые) и другие такие компоненты (например, такие как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и другие) для обеспечения функционирования и анализа устройства и способов, раскрытых в данном документе, любым из нескольких способов, хорошо известных в данной области техники. Считают, что эти принципы могут быть, но не обязательно, реализованы в сочетании с набором выполняемых компьютером инструкций, хранящихся на энергонезависимом машиночитаемом носителе, включая память (например, ПЗУ, ОЗУ), оптическим (например, CD-ROM), или магнитным (например, диски, жесткие диски), или любым другим типом, который при выполнении предписывает компьютеру реализацию способов и/или процессов, описанных в данном документе. Эти инструкции могут предусматривать эксплуатацию оборудования, управление, сбор данных, анализ и другие функции, которые будут сочтены необходимыми разработчиком, владельцем или пользователем системы или другим подобным персоналом, в дополнение к функциям, описанным в данном изобретении. Обработанные данные, такие как результат реализованного способа, могут передаваться в виде сигнала через выходной интерфейс процессора на устройство приема сигналов. Устройство приема сигналов может быть монитором дисплея или принтером для представления результата пользователю. В качестве альтернативного или дополнительного варианта, устройство приема сигналов может быть памятью или носителем данных. Понятно, что сохранение результата в памяти или на носителе данных может преобразовать память или носитель данных в новое состояние (то есть содержащее результат) из предыдущего состояния (то есть не содержащего результат). Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения сигнал тревоги может передаваться из процессора в пользовательский интерфейс, если результат превышает пороговое значение.
[133] Кроме того, различные другие компоненты могут быть включены и призваны обеспечивать аспекты принципов, изложенных в данном документе. Например, датчик, передатчик, приемник, приемопередатчик, антенна, контроллер, оптический блок, электрический блок и/или электромеханический блок могут быть включены в поддержку различных аспектов, обсуждаемых в данном документе, или в поддержку других функций, выходящих за объем данного изобретения.
[134] Использование терминов в единственном числе и аналогичных ссылок в контексте описания изобретения (особенно в контексте последующей формулы изобретения) должно толковаться как охватывающее как единственное, так и множественное число, если иное не указано в данном документе или явно не противоречит контексту. Кроме того, следует дополнительно отметить, что термины «первый», «второй» и т. п. в данном документе не обозначают какой-либо порядок, количество или важность, а скорее используются для отличения одного элемента от другого. Определение «около» или «примерно», используемое в связи с количеством, включает указанное значение и имеет значение, определяемое контекстом (например, содержит долю погрешности, связанную с измерением конкретного количества).
[135] Блок-схема(ы), изображенная(ые) в данном документе, является(ются) только примером. Может быть много вариантов этой схемы или этапов (или операций), описанных в данном документе, без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, этапы могут быть выполнены в другом порядке, или этапы могут быть добавлены, удалены либо изменены. Все такие варианты считаются частью настоящего изобретения.
[136] Следует признать, что различные компоненты или технологии могут обеспечивать определенные необходимые или полезные функциональные возможности или отличительные признаки. Соответственно, эти функции и признаки, которые могут потребоваться для поддержки прилагаемой формулы изобретения и ее вариантов, признаются как неотъемлемо включенные в качестве части приведенных в данном документе принципов и части настоящего изобретения.
[137] Принципы настоящего изобретения могут быть использованы в различных скважинных операциях. Эти операции могут включать использование одного или более обрабатывающих агентов для обработки пласта, флюидов, находящихся в пласте, ствола скважины и/или оборудования в стволе скважины, такого как эксплуатационная насосно-компрессорная колонна. Обрабатывающие агенты могут быть в виде жидкостей, газов, твердых веществ, полутвердых веществ и их смесей. Приведенные в качестве иллюстрации обрабатывающие агенты включают, но не ограничиваются ими, жидкости для гидроразрыва, кислоты, пар, воду, насыщенный минеральный раствор, антикоррозионные агенты, цемент, модификаторы проницаемости, буровые растворы, эмульгаторы, деэмульгаторы, маркёрные элементы, химреагенты для снижения гидравлических потерь и т. д. Приведенные в качестве иллюстрации скважинные операции включают, но не ограничиваются ими, гидроразрыв пласта, интенсификацию, закачку маркёрных элементов, очистку, кислотную обработку, закачку пара, заводнение месторождения, цементирование и т. д.
[138] Хотя варианты реализации изобретения, описанные в данном документе, описаны со ссылкой на различные варианты реализации изобретения, следует понимать, что могут быть сделаны различные изменения, и их элементы могут быть заменены эквивалентами без отступления от объема настоящего изобретения. Кроме того, будет принято во внимание множество модификаций для адаптации того или иного инструмента, ситуации или материала к принципам настоящего изобретения без отступления от его объема. Следовательно, предполагают, что изобретение не ограничивается конкретными вариантами реализации изобретения, раскрытыми в качестве лучшего режима, рассматриваемого для осуществления описанных признаков, но что настоящее изобретение будет включать все варианты реализации изобретения, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения.
[139] Соответственно, варианты реализации настоящего изобретения не должны рассматриваться как ограниченные вышеприведенным описанием, а ограничиваются только объемом прилагаемой формулы изобретения.
Заявлен инструмент для спуска обсадной трубы и способ осуществления спуска. Техническим результатом является усовершенствование бурильных колонн и способов их использования для бурения ствола скважины и цементирования ствола скважины за один проход. Система и способы включают обсадную трубу, расположенную в стволе скважины, причем обсадная труба имеет по меньшей мере одну секцию зацепления инструмента для спуска, инструмент для спуска, расположенный внутри обсадной трубы. Инструмент для спуска содержит по меньшей мере один модуль зацепления, который может переходить из положения расцепления в положение зацепления и который может переходить из положения зацепления в положение расцепления, и электронное устройство, расположенное по меньшей мере в одном из положений на или в модуле зацепления. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.
1. Система для зацепления и расцепления инструмента (302, 702, 802) для спуска с обсадной трубой (280, 300, 400) в скважинной системе, содержащая: обсадную трубу (280, 300, 400), расположенную в стволе (26) скважины, причем обсадная труба (280, 300, 400) содержит по меньшей мере одну секцию (307) зацепления инструмента для спуска, содержащую одну или более полостей для закрепления обсадной трубы; инструмент (302, 702, 802) для спуска, расположенный внутри обсадной трубы (280, 300, 400), причем инструмент (302, 702, 802) для спуска содержит по меньшей мере один модуль (312, 314) зацепления, который выполнен с возможностью перемещения анкера из положения расцепления в положение зацепления и из положения зацепления в положение расцепления; модуль (419) электронного оборудования, расположенный по меньшей мере в одном из положений в или на по меньшей мере одном модуле (312, 314) зацепления; и систему определения положения, выполненную с возможностью обнаружения относительных положений обсадной трубы (280, 300, 400) и инструмента (302, 702, 802) для спуска, причем система определения положения содержит: маркер, установленный внутри обсадной трубы (280, 300, 400), и датчик, расположенный в инструменте (302, 702, 802) для спуска и выполненный с возможностью обнаружения появления маркера, причем система определения положения выполнена с возможностью передачи данных о появлении маркера в модуль электронного оборудования, при этом сразу после передачи данных о появлении маркера в модуль электронного оборудования анкер может перемещаться в зацепление с одной из одной или более полостей для закрепления обсадной трубы.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что анкер (816) модуля зацепления в инструменте (302, 702, 802) для спуска соединен с инструментом (302, 702, 802) для спуска по меньшей мере одним эксцентрическим шарниром.
3. Система по п. 1, дополнительно содержащая линейный регулируемый дифференциальный трансформатор, выполненный с возможностью контроля перемещения анкера (816).
4. Система по п. 1, дополнительно содержащая систему (972) расцепления, приводимую в действие сбрасываемым шаром, причем система (972) расцепления расцепляет анкер (816) и система (972) расцепления обеспечивает циркуляцию флюида после расцепления анкера.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что инструмент для спуска содержит один или более компенсаторов (870) вибрации.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль (312, 314) зацепления содержит первый анкер (312) и второй анкер (314), и по меньшей мере одна секция (307) зацепления инструмента для спуска содержит первую полость (308) для закрепления обсадной трубы и вторую полость (310) для закрепления обсадной трубы, выполненную с возможностью зацепления с первым и вторым анкерами.
7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль зацепления содержит первый анкерный модуль и второй анкерный модуль, причем первый анкерный модуль содержит один или более первых анкеров, а второй анкерный модуль содержит один или более вторых анкеров, и при этом по меньшей мере выполняется одно из следующего: (i) количество первых анкеров отличается от количества вторых анкеров или (ii) форма первых анкеров отличается от формы вторых анкеров.
8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что инструмент для спуска содержит один или более шаровых сочленений, выполненных с возможностью обеспечения изгиба инструмента для спуска внутри обсадной трубы.
9. Система по п. 1, дополнительно содержащая систему (72, 229а, 240а) телеметрии, причем зацепление и расцепление при переходе между положением зацепления и положением расцепления анкера инициируются и отслеживаются с поверхности через систему (72, 229а, 240а) телеметрии.
10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что система определения положения содержит магнитное кольцо.
11. Способ зацепления и расцепления инструмента (302, 702, 802) для спуска с обсадной трубой (280, 300, 400) в скважинной системе, включающий: размещение обсадной трубы (280, 300, 400) в стволе (26) скважины, причем обсадная труба (280, 300, 400) имеет по меньшей мере одну секцию (302, 702, 802) зацепления инструмента для спуска, содержащую одну или более полостей для закрепления обсадной трубы; размещение инструмента (302, 702, 802) для спуска внутри обсадной трубы (280, 300, 400), причем инструмент (302, 702, 802) для спуска содержит по меньшей мере один модуль (312, 314) зацепления, который выполнен с возможностью перемещения анкера из положения расцепления в положение зацепления и из положения зацепления в положение расцепления, и модуль электронного оборудования, расположенный по меньшей мере в одном из положений в или на по меньшей мере одном модуле (312, 314) зацепления; обнаружение относительного положения инструмента для спуска относительно обсадной трубы посредством системы определения положения, причем система определения положения содержит маркер, установленный внутри обсадной трубы, и датчик в инструменте для спуска, выполненный с возможностью обнаружения появления маркера; передачу данных о появлении маркера в модуль электронного оборудования и перемещение анкера в зацепление с одной из одной или более полостей для закрепления обсадной трубы по меньшей мере одной секции (302, 702, 802) зацепления инструмента для спуска с помощью модуля электронного оборудования.
12. Способ по п. 11, дополнительно включающий автоматическое зацепление или расцепление по меньшей мере одного модуля (312, 314) зацепления на основании обнаруженного относительного положения.
13. Способ по п. 11, дополнительно включающий по меньшей мере один из компонентов активирования, выталкивания или вытягивания обсадной трубы (280, 300, 400), когда анкер по меньшей мере одного модуля (312, 314) зацепления находится в положении зацепления.
14. Способ по п. 11, дополнительно включающий связь между компоновкой (90, 306) низа бурильной колонны, соединенной с инструментом (302, 702, 802) для спуска, и модулем электронного оборудования.
15. Способ по п. 11, дополнительно включающий установление нисходящей линии связи через модуль электронного оборудования и зацепление или расцепление анкера по меньшей мере одного модуля (312, 314) зацепления по нисходящей линии связи.
| МОДУЛЬНОЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ | 2008 |
|
RU2477364C2 |
| Устройство для отцепления инструмента от рабочей колонны труб | 2002 |
|
RU2225494C2 |
| АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОСВОБОЖДЕНИЕ ИНСТРУМЕНТА | 2005 |
|
RU2302509C2 |
| АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ СИЛЫ ТОКА ДЛЯ ЗАЩИТЫ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ | 1924 |
|
SU3385A1 |
| WO 2015094317 A1, 25.06.2015 | |||
| US 2014054036 A1, 27.02.2014 | |||
| US 2012186874 A1, 26.07.2014. | |||
