ДЕФЛЕКТОРНЫЙ УЗЕЛ С ОКНОМ ДЛЯ МНОГОСТВОЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ, СИСТЕМА МНОГОСТВОЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ МНОГОСТВОЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2022 года по МПК E21B7/06 E21B29/06 E21B34/06 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет заявки США с серийным номером 16/695,559, поданной 26 ноября 2019 г. и озаглавленной «MULTILATERAL WINDOW AND DEFLECTOR AND JUNCTION SYSTEM» в которой испрашивается приоритет предварительной заявки США с серийным номером 62/772,679, поданной 29 ноября 2018 г. и озаглавленной «COMBINED MULTILATERAL WINDOW AND DEFLECTOR AND JUNCTION SYSTEM», обе из которых принадлежат одному и тому же правообладателю и полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Углеводороды можно добывать через относительно сложные стволы скважин, пересекающие подземный пласт. Некоторые скважины могут быть многоствольными скважинами, содержащими один или более боковых стволов скважины, отходящими от основного ствола скважины. Боковой ствол скважины представляет собой ствол скважины, который отклонен от основного ствола скважины от первого общего направления ко второму общему направлению.

[0003] Многоствольная скважина может содержать одно или более окон или выходов из обсадной колонны, обеспечивающих возможность формирования соответствующих боковых стволов скважины. Окно или выход из обсадной колонны в многоствольном стволе скважины можно сформировать путем размещения дефлекторного узла с окном в обсадной колонне с помощью спускового инструмента в желаемом месте в основном стволе скважины. Дефлекторный узел с окном может использоваться для отклонения оконного фрезера относительно обсадной колонны. Отклоненный оконный фрезер проникает в часть трубного соединения, образуя окно или выход из обсадной колонны, а затем выводится из ствола скважины. Далее используется комплект буров через выход из обсадной колонны для вырезания бокового ствола скважины. Однако данная операция увеличивает количество спусков в ствол скважины для завершения скважины.

Из уровня техники известно решение US 6047774 A1, 11.04.2000 в котором раскрыт дефлекторный узел с окном, содержащий: трубчатый корпус, причем трубчатый корпус содержит сквозное окно; обмотку, закрывающую окно; и дефлектор (10), соединенный с трубчатым корпусом или сформированный как единое целое с ним. Однако в данном решении не предусмотрено наличие наклонной поверхности, являющейся неотъемлемой частью дефлекторного узла с окном, что не требует установки отклоняющего устройства на более позднем этапе эксплуатации ни для создания выхода обсадной колонны, ни для завершения соединения, а также не требует наличие отклонителей и дефлекторов, которые налагают дополнительные ограничения ID/доступа. Также, поскольку дефлектор соединен с трубчатым корпусом или сформирован за одно целое как его часть, окно должно соответствующим образом совмещаться с наклонной поверхностью.

Также из уровня техники известно решение US 2016/0145956 A1, 26.05.2016, в котором описан способ, содержащий транспортировку отклонителя и якоря-защелки в основной ствол скважины, при этом якорь-защелку прикрепляют к отклонителю с помощью разъемного соединения, а основной ствол скважины облицовывают обсадной трубой, которая включает муфту-защелку. Якорь-защелка крепится к муфте-защелке, а затем клин-отклонитель отделяется от анкера-защелки в разъемном соединении, тем самым обнажая часть разъемного соединения. Затем клин-отклонитель удаляется из основного ствола скважины, после чего в основной ствол скважины перемещается дефлектор заканчивания в сочетании с боковой колонной НКТ (с расположенным над ним многоствольным соединением или без него), а дефлектор заканчивания прикрепляется к защелке на разъемном соединении. Боковая трубка (с расположенным над ней многосторонним соединением или без него) затем устанавливается на правильную глубину. Однако в данном решении также не предусмотрено наличие наклонной поверхности, являющейся неотъемлемой частью дефлекторного узла с окном, что не требует установки отклоняющего устройства на более позднем этапе эксплуатации, ни для создания выхода обсадной колонны, ни для завершения соединения, а также не требует наличие отклонителей и дефлекторов, которые налагают дополнительные ограничения ID/доступа. Также, поскольку дефлектор соединен с трубчатым корпусом или сформирован за одно целое как его часть, окно должно соответствующим образом совмещаться с наклонной поверхностью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0004] Теперь дается ссылка на следующие описания вместе с прилагаемыми графическими материалами, на которых:

[0005] на ФИГ. 1 изображен схематический вид морской скважинной системы в соответствии с одним или более вариантами осуществления, раскрытыми в данном документе;

[0006] на ФИГ. 2 изображен один вариант осуществления дефлекторного узла с окном в соответствии с настоящим раскрытием;

[0007] на ФИГ. 3-9 изображены установка и использование дефлекторного узла с окном, в соответствии с ФИГ. 2 в скважинной системе; и

[0008] на ФИГ. 10-11 изображен альтернативный вариант осуществления установки и использования дефлекторного узла с окном в скважинной системе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Подземный пласт, расположенный на берегу или в море и содержащий углеводороды нефти или газа, может называться резервуаром. Резервуары обычно расположены в диапазоне от нескольких сотен футов (неглубокие резервуары) до десятков тысяч футов (сверхглубокие резервуары). Для добычи нефти, газа или других флюидов из резервуара пробуривают скважину в пласт или вблизи него.

[0010] Скважина может включать, без ограничения, нефтяную, газовую или водную добывающую скважину или нагнетательную скважину. Используемый в данном документе термин «скважина» обозначает по меньшей мере один ствол скважины, имеющий стенку ствола скважины. Ствол скважины может обозначать вертикальные, наклонные и горизонтальные части и может быть прямым, изогнутым или разветвленным. Используемый в данном документе термин «ствол скважины» включает любой обсаженный и любой необсаженный, с открытым забоем ствол скважины. Область вокруг ствола скважины представляет собой подземный материал и породу подземного пласта вокруг ствола скважины. Используемый в данном документе термин «скважина» также включает область вокруг ствола скважины. Область вокруг ствола скважины обычно занимает в пределах примерно 100 футов от ствола скважины. Используемый в данном документе термин «в скважину» означает и содержит любую часть скважины, в том числе в ствол скважины или в область вокруг ствола скважины через ствол скважины.

[0011] Хотя основной ствол скважины в некоторых случаях может быть сформирован в по существу вертикальном направлении относительно поверхности скважины, и хотя боковой ствол скважины в некоторых случаях может быть сформирован в по существу горизонтальном направлении относительно поверхности скважины, ссылка в данном документе либо на основной ствол скважины, либо на боковой ствол скважины не подразумевает какого-либо конкретного направления, и направление каждого из этих стволов скважины может относится к вертикальным, невертикальным, горизонтальным или негоризонтальным стволам. Кроме того, термин «по направлению из скважины» относится к направлению к поверхности скважины, тогда как термин «по направлению в скважины» относится к направлению, которое проходит от поверхности скважины.

[0012] В настоящем изобретении предложено дефлекторный узел с окном, содержащий предварительно сформированное окно, который может быть отправлен в скважину с обсадной колонной, расположенной в основном стволе скважины, уменьшая общее количество спусков в скважину для завершения ствола скважины.

[0013] На ФИГ. 1 изображен схематический вид морской скважинной системы 100 в соответствии с одним или более вариантами осуществления, раскрытыми в данном документе. Морская скважинная система 100 содержит платформу 105, которая может быть полупогруженной платформой, расположенной над заглубленным нефтегазовым подземным пластом 110, находящимся ниже морского дна 115. Подводный трубопровод 120 проходит от палубы 125 платформы 105 до устьевой установки 130, содержащей один или более противовыбросовых превенторов 135. Платформа 105 содержит подъемное устройство 140 и буровую вышку 145 для подъема и спуска колонн труб, таких как бурильная колонна 150. Хотя на ФИГ. 1 изображена морская нефтегазовая платформа 105, объем этого раскрытия этим не ограничивается. Идеи этого раскрытия также могут быть применены к другим морским скважинам или наземным скважинам.

[0014] Как показано, основной ствол 155 скважины пробурен через различные пласты земли, включая подземный пласт 110. Термин «основной» ствол скважины используется в данном документе для обозначения ствола скважины, из которого пробурен еще один ствол скважины. Однако следует отметить, что основной ствол скважины не обязательно проходит непосредственно до поверхности земли, а вместо этого может быть ответвлением еще одного ствола скважины. Обсадная колонна 160 может быть по меньшей мере частично зацементирована в основном стволе 155 скважины. Термин «обсадная колонна» используется в данном документе для обозначения колонны труб, используемой для обкладывания ствола скважины. Фактически обсадная колонна может относиться к типу, известному специалистам в данной области как «хвостовик», и может быть изготовлена из любого материала, такого как сталь или композитный материал, и может быть сегментированной или непрерывной, например, гибкие насосно-компрессорные трубы.

[0015] Дефлекторный узел 165 с окном согласно настоящему раскрытию может быть расположен на желаемом пересечении между основным стволом 155 скважины и боковым стволом 170 скважины. Термин «боковой» ствол скважины используется в данном документе для обозначения ствола скважины, который пробурен наружу от его пересечения с другим стволом скважины, таким как основной ствол скважины. Более того, боковой ствол скважины может иметь другой боковой ствол скважины, пробуренный наружу от него.

[0016] На ФИГ. 2 изображен вид в разрезе дефлекторного узла 200 с окном согласно одному или более вариантам осуществления. Дефлекторный узел 200 с окном может использоваться вместо дефлекторного узла 165 с окном, изображенного на ФИГ. 1. Согласно изображению на ФИГ. 2, дефлекторный узел 200 с окном содержит трубчатый корпус 210. Трубчатый корпус 210 может состоять из множества различных материалов и оставаться в пределах объема изобретения. Однако в одном варианте осуществления трубчатый корпус состоит из материала с высоким пределом текучести, такого как сталь.

[0017] Стенка 215 трубчатого корпуса 210 содержит сквозное окно 220, позволяющее сверлильной компоновке (не показано) проходить через стенку 215 с уменьшенным сопротивлением. Окно 220 в одном варианте осуществления не проходит полностью вокруг трубчатого корпуса 210, а в одном варианте осуществления оно фактически просто расположено прямо напротив наклонной поверхности дефлектора (см. ниже). Размер окна 220 в некоторых вариантах осуществления может быть лишь немного больше, чем размер бурового инструмента, который в конечном итоге будет проходить через него.

[0018] В некоторых вариантах осуществления обмотка 225 окружает трубчатый корпус 210 вдоль стенки 215, которая содержит окно 220, например, для предотвращения попадания обломков в дефлекторный узел 200 с окном через окно 220 во время развертывания. Обмотка 225 будет иметь дополнительное преимущество предотвращения попадания выбуренной породы или обломков, которые потенциально могут препятствовать высвобождению спускового инструмента, а также способствовать направлению узла на глубине в скважине (например, отсутствие краев для захвата). Обмотка 225 может полностью проходить вокруг трубчатого корпуса 210, закрывая окно 220, и, таким образом, образовывать трубчатую обмотку, или, альтернативно, располагаться, закрывая окно 220, но не проходя полностью вокруг трубчатого корпуса 210.

[0019] Обмотка 225 может быть изготовлена из материала, который позволяет открывать окно 220 с помощью обычного бурового долота, без необходимости проведения специальной операции фрезерования перед бурением бокового ствола скважины через окно 220. Например, для использования в качестве обмотки 225 подходящим будет любой материал, для прохождения которого не требуется фрезерное долото. Кроме того, обмотка 225 может содержать любой материал, который легко просверливается и имеет низкую плотность, и легко выйдет из ствола скважины с буровым раствором. В других вариантах осуществления обмотка 225 может содержать материал, в котором можно просверлить отверстия без повреждения дефлектора (см. ниже).

[0020] Учитывая вышеизложенное, в некоторых вариантах осуществления трубчатый корпус 210 будет содержать материал, имеющий первый предел текучести, а обмотка 225 будет содержать материал, имеющий второй меньший предел текучести. Например, если трубчатый корпус 210 должен состоять из стали, он мог бы иметь предел текучести от около 110 до около 125 тысяч фунтов на квадратный дюйм. В этом варианте осуществления обмотка 225 может иметь предел текучести 100 фунтов на квадратный дюйм или менее. В некоторых вариантах осуществления обмотка 225 может иметь предел текучести 70 тысяч фунтов на квадратный дюйм или менее или, альтернативно, предел текучести в диапазоне от около 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм до около 80 тысяч фунтов на квадратный дюйм. В некоторых других вариантах осуществления обмотка 225 может содержать материал с пределом текучести 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм или меньше, а в некоторых других вариантах осуществления - предел текучести 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм или меньше. Например, обмотка 225 может содержать армированный пластик, стекловолокно, композит, углеродное волокно или другой подобный неметаллический материал. В другом варианте осуществления обмотка 225 может содержать неферромагнитный металл, который будет иметь определенные преимущества при извлечении в скважине. Например, обмотка 225 может содержать тонкий слой алюминия или тонкий слой алюминиевого сплава. В одном примере обмотка 225 может содержать алюминиевый сплав серии 1100 или серии 2000 с пределом текучести в диапазоне от около 5 до около 18 тысяч фунтов на квадратный дюйм.

[0021] Трубчатый корпус 210 может также содержать выполненный по направлению из скважины фиксирующий профиль 230 на внутренней поверхности 235 трубчатого корпуса 210. Согласно более подробному описанию, приведенному ниже, выполненный по направлению из скважины фиксирующий профиль 230 принимает защелкивающееся соединение спускового инструмента (не показано). Выполненный по направлению из скважины фиксирующий профиль 230 также обеспечивает фиксацию спускового инструмента при вращении и осевом перемещения в верхнем конце дефлекторного узла 200 с окном, чтобы предотвратить воздействие передачи крутящего момента через оконный замок, что, вероятно, могло бы деформировать окно 220.

[0022] Дефлектор 240 соединен с трубчатым корпусом 210 или сформирован за одно целое как его часть, как изображено на ФИГ. 2. Соответственно, дефлектор 240 и трубчатый корпус 210 с окном 220, выполнены с возможностью развертывания за один проход. Дефлектор 240 содержит полость 245, которая проходит через его осевую длину, и наклонную поверхность 250, форма которой позволяет направлять объекты к окну 220. Наклонная поверхность 250 в этом варианте осуществления является неотъемлемой частью дефлекторного узла 200 с окном и не требует установки отклоняющего устройства на более позднем этапе эксплуатации ни для создания выхода обсадной колонны, ни для завершения соединения. Это также позволяет оптимизировать ID доступ и диаметр выхода бокового ответвления, поскольку не требуются механизмы направления и фиксации для последующих отклонителей и дефлекторов, которые налагают дополнительные ограничения ID/доступа. Поскольку дефлектор 240 соединен с трубчатым корпусом 210 или сформирован за одно целое как его часть, окно 220 должно соответствующим образом совмещаться с наклонной поверхностью 250. Изображение того, как внутренний диаметр полости 245 может изменяться по осевой длине дефлектора 240 пока отсутствует.

[0023] Внутренняя поверхность 255 дефлектора 240 содержит выполненный по направлению в скважину фиксирующий профиль 260, который принимает узел защелки спускового инструмента, согласно дополнительному обсуждению, приведенному ниже. Профиль 260 защелки и узел защелки могут препятствовать относительному вращению между дефлектором 240 и спусковым инструментом. Одно или более уплотнений 265 (например, показаны три) могут присутствовать в дефлекторе 240 для дальнейшего использования в рабочем процессе.

[0024] Дефлектор 240 в одном варианте осуществления может также содержать заслонку 270, которая может перемещаться из открытого состояния полости (как показано) в закрытое состояние полости (см. ФИГ. 5). Заслонка 270 может использоваться для герметизации забойного конца дефлектора 240 от попадания обломков во время последующих процессов бурения. Заслонка 270 может иметь дополнительное преимущество, обеспечивая функцию потери флюида, в случае необходимости. Специалисты в данной области техники понимают, что, хотя на ФИГ. 2 изображено заслонку 270, можно использовать другие механизмы защиты, которые остаются в пределах объема раскрытия. Например, вместо заслонки 270 можно использовать растворимый барьерный слой. В этом варианте осуществления для механизма защиты можно использовать растворимую в кислоте мембрану или аналогичный растворимый материал. В качестве альтернативы в качестве защитного механизма также можно использовать стеклянную пробку или другие подобные материалы, которые прокалываются ножкой соединения основного ствола при спуске.

[0025] Дефлекторный узел с окном, такой как дефлекторный узел 200 с окном, может иметь множество применений в скважинной системе. Однако в одном варианте осуществления дефлекторный узел 200 с окном особенно полезен в системе необсаженных скважин. При этом дефлекторный узел 200 с окном может также использоваться в скважинной системе с обсаженными стволами. Кроме того, дефлекторный узел с окном в соответствии с раскрытием может быть использован для уменьшения количества спусков и, следовательно, времени и затрат при создании многоствольных соединений, например, путем включения интегральной отклоняющей поверхности с уплотнительным устройством в качестве неотъемлемого компонента многоствольного технологического оконного узла или дефлекторного узла с боковым сжатием.

[0026] На ФИГ. 3-9 изображена установка и описание использования дефлекторного узла 200 с окном, в соответствии с скважинной системой 300. Как уже обсуждалось ранее, скважинная система 300 может быть пробурена на берегу или в море. Согласно изображению на ФИГ. 3, для бурения основного ствола 320 скважины используется буровая компоновка 310. Буровая компоновка 310 в одном варианте осуществления также содержит расширитель 330, расположенный по направлению из скважины относительно бурового долота 340. Расширитель 330 увеличивает диаметр ствола 320 скважины, пробуренного буровым долотом 340. В некоторых скважинных системах 300 использование расширителя 330 может не потребоваться, и, таким образом, расширитель 330 может быть отсутствовать в буровой компоновке 310. На этом этапе скважинная система 300 может содержать множество башмаков 350 обсадных труб.

[0027] Обратимся теперь к ФИГ. 4, после бурения основного ствола 320 скважины спусковой инструмент 410, который прикреплен к дефлекторному узлу 200 с окном (например, который содержит окно 220 и дефлектор 240), спускается в основной ствол 320 скважины. Спускной инструмент 410 устанавливает дефлекторный узел 200 с окном и устройство 420 заканчивания основного ствола скважины (которое может в некоторых вариантах осуществления содержать один или более фильтров 430 и разбухающих пакеров 440) в основном стволе 320 скважины, согласно изображению на ФИГ. 4. Спускной инструмент 410 может быть соединен с устройством 420 заканчивания основного ствола скважины через вертлюг 450 в некоторых вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления вертлюг 450 может перемещаться между зафиксированным состоянием и освобожденным состоянием при необходимости. В других вариантах осуществления спусковой инструмент 410 может быть соединен с устройством 420 заканчивания основного ствола скважины с помощью резьбового соединения (не показано), муфты (не показано) или других подобных средств, известных в данной области техники. Спусковой инструмент 410 может вращать дефлекторный узел 200 с окном и устройство 420 заканчивания основного ствола скважины в желаемое направление после того, как спусковой инструмент 410 достигает желаемого положения внутри основного ствола 320 скважины.

[0028] Как обсуждалось ранее, фиксирующие устройства (например, фиксирующие ключи) 411, 412 на спусковом инструменте 410 и фиксирующие профили 230, 260 на дефлекторном узле 200 с окном соединяют с возможностью отсоединения спусковой инструмент 410 с дефлекторным узлом 200 с окном и, кроме того, предотвращают относительное вращение между ними. В одном варианте осуществления узел 412 защелки и фиксирующий профиль 260 обеспечивают большую часть соединения и поддержки. Это позволяет спусковому инструменту 410 вращать дефлекторный узел 200 с окном без передачи крутящего момента через стенку 215 трубчатого корпуса 210 с окном 220. Предотвращение передачи крутящего момента через стенку 215 трубчатого корпуса 210 поддерживает целостность дефлекторного узла 200 с окном во время его вращения. В изображенном варианте осуществления для установки и направления спускового инструмента 410 и связанных с ним компонентов используется инструмент 460 для телеметрического сопровождения бурения (MWD). Инструмент 460 MWD может дополнительно использоваться для установки окна 220, например, если он использовался при применениях на нижней стороне, согласно изображению на ФИГ. 4.

[0029] После расположения и направления дефлекторного узла 200 с окном и устройства 420 заканчивания основного ствола скважины в основном стволе 320 скважины с помощью спускового инструмента 410, можно установить инструмент 470 для установки анкера (например, подвеска хвостовика или пакер для открытого ствола /анкерное крепление) внутри основного ствола 320 скважины, например, до извлечения спускового инструмента 410 из основного ствола 320 скважины. В одном примере гидравлику можно использовать для приведения в действие инструмента 470 для установки анкера. Инструмент 470 для установки анкера поддерживает положение и направление дефлекторного узла 200 с окном и устройства 420 заканчивания основного ствола скважины. Спуск, размещение и настройка дефлекторного узла 200 с окном и устройства 420 заканчивания основного ствола скважины, как описано выше, могут происходить за один спуск в скважину. Однако эти операции также могут выполняться при многократных спусках в скважину. После расположения дефлекторного узла 210 с окном внутри основного ствола 320 скважины и установки устройства 42 0заканчивания основного ствола скважины, спусковой инструмент 410 отсоединяется от дефлекторного узла 210 с окном и устройства 420 заканчивания основного ствола скважины и извлекается из основного ствола 320 скважины.

[0030] Согласно изображению на ФИГ. 5, буровая установка 500 проходит через обмотка 225 и окно 220 в трубчатом корпусе 210 и приступает к бурению бокового ствола 510 скважины. В некоторых вариантах осуществления, таких как изображенное применение на нижней части скважины, с помощью силы тяжести буровой компоновки 500, вызывающей прохождение буровой компоновки 500 через обмотку. В других вариантах осуществления буровая компоновка 500 отклоняется со смещением от наклонных поверхностей 250 дефлекторного узла 210 с окном, как и в применениях в верхней части скважины. В некоторых вариантах осуществления буровая компоновка 500 может использоваться для бурения всего бокового ствола 510 скважины. В других вариантах осуществления буровая компоновка 500 представляет собой специальное выходное долото, которое извлекается из бокового ствола 510 скважины после бурения через обмотку 225, основной ствол 320 скважины и начальную часть бокового ствола 510 скважины, а вторая обычная буровая компоновка спускается в скважину для завершения бурения бокового ствола 510 скважины.

[0031] После бурения бокового ствола 510 скважины буровая компоновка 500 извлекается из бокового ствола 510 скважины и основного ствола 320 скважины, а устройство 620 заканчивания бокового ствола скважины спускается в скважину с помощью спускового инструмента (не показано), согласно изображению на ФИГ. 6. В одном варианте осуществления спусковой инструмент содержит извлекающий инструмент (не показано). Подобно устройству 420 заканчивания основного ствола скважины, устройство 620 заканчивания бокового ствола скважины в некоторых вариантах осуществления содержит один или более фильтров 630 и разбухающих пакеров 640, а также канал 650 верхнего уплотнения хвостовика. Набухающие пакеры 640 в одном варианте осуществления сохраняют положение устройства 620 заканчивания бокового ствола скважины в боковом стволе 510 скважины. Устройство 620 заканчивания бокового ствола скважины при развертывании отклоняется со смещением от дефлекторного узла 200 с окном и проходит через окно 220 в боковой ствол 510 скважины. После достижения устройством 620 заканчивания бокового ствола скважины желаемого положения в боковом стволе 510 скважины, согласно изображению на ФИГ. 6, оно освобождается от спускового инструмента. Устройство 620 заканчивания бокового ствола скважины может быть освобождено путем закачки флюида в скважину для увеличения внутреннего давления спускового инструмента и приведения в действие клапана в сборе (не показано). В другом варианте осуществления электронный сигнал может приводить в действие клапан в сборе.

[0032] Согласно изображению на ФИГ. 7, соединение 710 хвостовика может быть расположено в основном стволе 320 скважины и боковом стволе 510 скважины. Соединение 710 хвостовика в изображенном варианте осуществления содержит ногу 720 соединения хвостовика в основном стволе и ногу 730 соединения хвостовика в боковом стволе. Нога 730 соединения хвостовика бокового ствола обычно первой входит в ствол скважины, поскольку она часто является более длинной чем две ноги 720, 730 соединения хвостовика. Нога 730 соединения хвостовика бокового ствола обычно входит в отверстие 650 уплотнения головки хвостовика, согласно изображению на ФИГ. 7. В изображенном варианте осуществления нога 720 соединения хвостовика основного ствола может содержать башмак 722 с наклонной частью 724. Наклонная часть 724 на башмаке 722 помогает установить ногу 720 соединения хвостовика основного ствола внутри дефлектора 240. Кроме того, наклонная часть 724 помогает открывать заслонку 270. Нога 720 соединения хвостовика основного ствола уплотняется самостоятельно в основном 320 стволе скважины с помощью уплотнений 265.

[0033] В одном варианте осуществления соединение 710 хвостовика развертывается в скважине одновременно с центрирующей втулкой 740 обсадной колонны. Центрирующая втулка 740 обсадной колонны выполнена с возможностью центрирования соединения 710 хвостовика (например, нога 720 соединения хвостовика основного ствола и нога 730 соединения хвостовика бокового ствола) надлежащим образом в основном стволе 320 скважины и боковом стволе 510 скважины. Кроме того, одновременно с развертыванием соединения 710 хвостовика и центрирующей втулки 740 обсадной колонны, может быть развернут второй дефлекторный узел 750 с окном и связанный с ним инструмент 760 для установки анкера. Как понимает специалист в данной области техники, для развертывания этих элементов можно использовать типичный спусковой инструмент (изображение отсутствует). Кроме того, в изображенном варианте осуществления MWD (изображение отсутствует) может использоваться для установки и направления спускового инструмента и связанных с ним компонентов. Если соединение 710 хвостовика находится на месте, второй инструмент 760 для установки анкера может приводиться в действие гидравлически для фиксации всех элементов на месте.

[0034] Вариант осуществления, изображенный на ФИГ.7, выполнен как трехсторонняя система, в отличие от двухсторонней системы. Специалисты в данной области техники понимают, что принципы настоящего раскрытия могут быть штабелированы и, таким образом, могут использоваться в отношении любого количества стволов в системе многоствольных скважин. Таким образом, предполагается, что любое количество боковых стволов скважины может быть пробурено с использованием принципов настоящего раскрытия, и если это так, изложенная выше методология будет повторяться для создания дополнительных боковых стволов.

[0035] Обратимся теперь к ФИГ. 8, на которой изображена система законченной многоствольной скважины. В этой системе многоствольной скважины отдельные клапаны-регуляторы притока (КРП) 820, 830, 840 могут использоваться для управления потоком флюида и/или газа из основного ствола 320 скважины, нижнего бокового ствола 510 скважины и верхнего бокового ствола 810 скважины соответственно. В качестве КРП, 820, 830, 840 могут использоваться скользящие муфты, которые можно открывать и/или закрывать электронным способом с использованием троса или, альтернативно, любого другого известного процесса. Соответственно, настоящее раскрытие не должно ограничиваться каким-либо конкретным КРП. Система законченной многоствольной скважины дополнительно содержит нижний боковой разбухающий/изоляционный пакер 850 и эксплуатационный разбухающий/изоляционный пакер 860 в некоторых вариантах осуществления. Соответственно, основной ствол 320 скважины, нижний боковой ствол 510 скважины и верхний боковой ствол 810 скважины изолированы с помощью разбухающих/изолирующих пакеров 850, 860, соответственно, и управляются с помощью КРП 820, 830, 840 соответственно. Специалисты в данной области техники понимают, что процессы, необходимые для развертывания разбухающих/изоляционных пакеров 850, 860 и КРП 820, 830, 840, включая их спуск в забой после основного ствола 320 скважины, нижнего бокового ствола скважины 510 и верхнего бокового ствола 810 скважины, в основном завершены.

[0036] Обратимся теперь к ФИГ. 9, на которой изображена система многоствольной скважины, использующая меньшие элементы, чем те, которые использовались в системе многоствольной скважины, изображенной на ФИГ. 8. По сути, размер соединения определяется размером последнего башмака обсадной колонны. Следовательно, аспекты настоящего раскрытия масштабируемы.

[0037] Хотя на ФИГ. 3-9 изображено использование дефлекторного узла 200 с окном с относительно сложными типами заканчивания резервуара, дефлекторный узел 200 с окном этим не ограничивается. Дефлекторный узел 200 с окном может использоваться с различными другими типами заканчивания коллектора, такими как цементированные и перфорированные эксплуатационные хвостовики, заканчивание скважины со спуском хвостовика с щелевыми прорезями с или без разбухающих/изолирующих пакеров и/или ступенчатое цементирование, фильтры для контроля песка с разбухающими/изоляционными пакерами или без них, заканчивание с применением гравийной набивки в открытом стволе или заканчивание с гидроразрывом и другие типы заканчивания, известные в данной области техники. Таким образом, хотя на ФИГ. 3-9 изображено заканчивание противопесочного фильтра, предполагается, что система потенциально может приспособиться практически к любому методу заканчивания с использованием некоторых дополнительных операций или действий, в зависимости от требований конкретной скважины/применения.

[0038] В альтернативном варианте осуществления дефлекторный узел с окном может быть установлен после завершения основного ствола скважины при отдельном спуске. Для этого можно использовать концепцию верхней части хвостовика, аналогичную боковому стволу, для направления, фиксации и герметизации окна/дефлектора в верхней части хвостовика основного ствола скважины. В соответствии с этим вариантом осуществления нижнее заканчивание основного ствола может иметь любое описание (например, ступенчатый зацементированный/перфорированный хвостовик, заканчивание с использованием сбрасываемого шара/муфты или предварительно перфорированная или прорезанная труба в открытом стволе, среди прочего. В другом варианте осуществления дефлекторный узел с окном может иметь сплошную пластину, закрывающую окно, для того, чтобы хвостовик/устройство заканчивания проходили через нее. В этом варианте осуществления то, что сейчас является боковой облицовкой и закрывающей пластиной отклонителя, можно перфорировать с помощью некоторых ориентируемых перфораторов, например, для восстановления гидравлического доступа к основному стволу для добычи/нагнетания. Кроме того, заканчивание боковой ветви может быть любого типа, как и в случае основного ствола скважины.

[0039] Обратимся теперь к ФИГ. 10-11, на которых изображен альтернативный вариант осуществления установки и описание использования дефлекторного узла 1020 с окном в скважинной системе 1010. Вариант осуществления, изображенный на ФИГ. 10-11 во многих отношениях аналогичен варианту осуществления, изображенному на ФИГ. 4-5, который обсуждается выше. Соответственно, одинаковые ссылочные позиции могут использоваться для обозначения подобных, если не идентичных, элементов. Вариант осуществления, изображенный на ФИГ. 10-11, отличается тем, что дефлекторный узел 1020 с окном спускается в скважину на хвостовике 1030, а после этого хвостовик 1030 и дефлекторный узел 1020 с окном цементируются 1040 на место в основном стволе 320 скважины. Согласно изображению на ФИГ. 11, буровая компоновка 1050 может затем использоваться для бурения через обмотку дефлекторного узла 1020 с окном и цементирования 1040 в этом варианте осуществления, тем самым формируя боковой ствол 1060 скважины.

[0040] Раскрытые в данном документе аспекты содержат:

Дефлекторный узел с окном, содержащий: 1) трубчатый корпус, причем трубчатый корпус имеет сквозное окно; 2) обмотку, закрывающую окно; и 3) дефлектор, соединенный с трубчатым корпусом или сформированный за одно целое как его часть.

Скважинная система содержит: А) основной ствол скважины, проходящий через один или более подземных пластов; Б) боковой ствол скважины, проходящий от основного ствола скважины; В) дефлекторный узел с окном, расположенный на соединении между основным стволом скважины и боковым стволом скважины, причем дефлекторный узел с окном содержит: 1) трубчатый корпус, причем трубчатый корпус имеет сквозное окно; 2) обмотку, закрывающую по меньшей мере часть окна, при этом трубчатый корпус содержит первый материал, имеющий первый предел текучести, а обмотка содержит второй материал, имеющий второй меньший предел текучести; и 3) дефлектор, соединенный с трубчатым корпусом или сформированный за одно целое как его часть.

Способ формирования скважинной системы, включающий: А) формирование основного ствола скважины через один или более подземных пластов; В) размещение дефлекторного узла с окном в желаемом месте бокового соединения в основном стволе скважины, при этом дефлекторный узел с окном содержит: 1) трубчатый корпус, причем трубчатый корпус имеет сквозное окно; 2) обмотку, закрывающую по меньшей мере часть окна, при этом трубчатый корпус содержит сталь, имеющую первый предел текучести, а обмотка содержит материал, имеющий второй меньший предел текучести; и 3) дефлектор, соединенный с трубчатым корпусом или сформированный за одно целое как его часть; и С) формирование бокового ствола скважины со смещением от основного ствола скважины, включающее бурение через обмотку, покрывающую по меньшей мере часть окна, в подземный пласт.

[0041] Аспекты A, В и С могут содержать один или более из следующих дополнительных элементов в комбинации: Элемент 1: в котором обмотка содержит неферромагнитный материал. Элемент 2: в котором обмотка содержит алюминий или его сплав. Элемент 3: в котором обмотка содержит армированный пластик, стекловолокно, композит или углеродное волокно. Элемент 4: в котором обмотка имеет предел текучести 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм или менее. Элемент 5: в котором обмотка имеет предел текучести 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм или менее. Элемент 6: в котором обмотка имеет предел текучести от 5 до 18 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Элемент 7: в котором трубчатый корпус содержит сталь, имеющую первый предел текучести, а обмотка содержит материал, имеющий второй меньший предел текучести. Элемент 8: в котором обмотка представляет собой трубчатую обмотку, которая полностью проходит вокруг трубчатого корпуса, чтобы закрыть окно. Элемент 9: в котором обмотка закрывает окно, но не проходит полностью вокруг трубчатого корпуса. Элемент 10: дополнительно содержащий выполненный по направлению из скважины фиксирующий профиль, расположенный на внутренней поверхности трубчатого корпуса. Элемент 11: в котором дефлектор содержит выполненную по направлению в скважину наклонную поверхность. Элемент 12: в котором окно расположено в стенке трубчатого корпуса напротив выполненной по направлению в скважину наклонной поверхности. Элемент 13: дополнительно содержащий выполненный по направлению в скважину фиксирующий профиль, расположенный на внутренней поверхности дефлектора. Элемент 14: в котором дефлектор содержит полость, которая проходит по его осевой длине, и дополнительно содержащий защитный механизм для открытия и закрытия полости. Элемент 15: в котором защитный механизм представляет собой заслонку, проходящую от дефлектора и выполненную с возможностью перемещения между открытым состоянием полости и закрытым состоянием полости. Элемент 16: дополнительно содержащий одно или более уплотнений, расположенных вдоль внутренней поверхности дефлектора. Элемент 17: в котором дефлектор закреплен с возможностью вращения относительно трубчатого корпуса и окна.

[0042] Специалисты в области техники, к которой относится данная заявка, понимают, что в описанные варианты осуществления могут быть внесены другие и дополнительные добавления, удаления, замены и модификации.

Группа изобретений относится к дефлекторному узлу с окном для многоствольной скважины, к системе многоствольной скважины и к способу формирования системы многоствольной скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности заканчивания скважины. Дефлекторный узел содержит: трубчатый корпус со сквозным окном и выполненным по направлению из скважины профилем, расположенным на внутренней поверхности трубчатого корпуса; обмотку, закрывающую окно; и дефлектор, соединенный с трубчатым корпусом или сформированный как единое целое с ним. Дефлектор содержит полость, которая проходит по его осевой длине. Дефлекторный узел дополнительно содержит: скважинную наклонную поверхность; скважинный фиксирующий профиль, расположенный на внутренней поверхности дефлектора скважинной наклонной поверхности; защитный механизм, расположенный между скважинной наклонной поверхностью и скважинным фиксирующим профилем для открытия и закрытия полости, причем по меньшей мере часть защитного механизма радиально выравнена с окном. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Дефлекторный узел с окном для многоствольной скважины, содержащий:

трубчатый корпус, причем трубчатый корпус содержит сквозное окно, и выполненный по направлению из скважины профиль, расположенный на внутренней поверхности трубчатого корпуса;

обмотку, закрывающую окно; и

дефлектор, соединенный с трубчатым корпусом или сформированный как единое целое с ним, причем дефлектор содержит полость, которая проходит по его осевой длине;

скважинную наклонную поверхность;

скважинный фиксирующий профиль, расположенный на внутренней поверхности дефлектора скважинной наклонной поверхности;

защитный механизм, расположенный между скважинной наклонной поверхностью и скважинным фиксирующим профилем для открытия и закрытия полости, причем по меньшей мере часть защитного механизма радиально выравнена с окном.

2. Дефлекторный узел с окном по п. 1, отличающийся тем, что обмотка содержит неферромагнитный материал.

3. Дефлекторный узел с окном по п. 1, отличающийся тем, что обмотка содержит алюминий или его сплав.

4. Дефлекторный узел с окном по п. 1, отличающийся тем, что обмотка содержит армированный пластик, стекловолокно, композит или углеродное волокно.

5. Дефлекторный узел с окном по п. 1, отличающийся тем, что обмотка имеет предел текучести 207 МПа (30 тысяч фунтов на квадратный дюйм) или менее, или отличающийся тем, что обмотка имеет предел текучести 69 МПа (10 тысяч фунтов на квадратный дюйм) или менее, или отличающийся тем, что обмотка имеет предел текучести в диапазоне от 5 до 18 тысяч фунтов на квадратный дюйм.

6. Дефлекторный узел с окном по п. 1, отличающийся тем, что трубчатый корпус содержит сталь, имеющую первый предел текучести, а обмотка содержит материал, имеющий второй меньший предел текучести.

7. Дефлекторный узел с окном по п. 1, отличающийся тем, что обмотка представляет собой трубчатую обмотку, которая полностью проходит вокруг трубчатого корпуса, чтобы закрывать окно, или отличающийся тем, что обмотка закрывает окно, но не полностью проходит вокруг трубчатого корпуса.

8. Дефлекторный узел с окном по п. 1, отличающийся тем, что окно расположено в стенке трубчатого корпуса напротив выполненной по направлению в скважину наклонной поверхности.

9. Дефлекторный узел с окном по п. 1, дополнительно содержащий одно или несколько уплотнений, расположенных вдоль внутренней поверхности дефлектора.

10. Дефлекторный узел с окном по п. 1, отличающийся тем, что дефлектор закреплен с возможностью вращения относительно трубчатого корпуса и окна.

11. Система многоствольной скважины, содержащая:

основной ствол скважины, проходящий через один или несколько подземных пластов;

боковой ствол скважины, проходящий от основного ствола скважины;

дефлекторный узел с окном, расположенный на соединении между основным стволом скважины и боковым стволом скважины, причем дефлекторный узел с окном содержит:

трубчатый корпус, причем трубчатый корпус содержит сквозное окно;

обмотку, закрывающую по меньшей мере часть окна, при этом трубчатый корпус содержит первый материал, имеющий первый предел текучести, а обмотка содержит второй материал, имеющий второй меньший предел текучести; и

дефлектор, соединенный с трубчатым корпусом или сформированный как единое целое с ним,

причем дефлектор содержит полость, которая проходит по его осевой длине;

скважинную наклонную поверхность;

скважинный фиксирующий профиль, расположенный на внутренней поверхности дефлектора скважинной наклонной поверхности;

защитный механизм, расположенный между скважинной наклонной поверхностью и скважинным фиксирующим профилем для открытия и закрытия полости, причем по меньшей мере часть защитного механизма радиально выравнена с окном.

12. Способ формирования системы многоствольной скважины, включающий:

формирование основного ствола скважины через один или несколько подземных пластов;

размещение дефлекторного узла с окном в желаемом месте бокового соединения в основном стволе скважины, при этом дефлекторный узел с окном содержит:

трубчатый корпус, причем трубчатый корпус содержит сквозное окно;

обмотку, закрывающую по меньшей мере часть окна, при этом трубчатый корпус содержит сталь, имеющую первый предел текучести, а обмотка содержит материал, имеющий второй меньший предел текучести; и

дефлектор, соединенный с трубчатым корпусом или сформированный как единое целое с ним, причем дефлектор содержит полость, которая проходит по его осевой длине;

скважинную наклонную поверхность;

скважинный фиксирующий профиль, расположенный на внутренней поверхности дефлектора скважинной наклонной поверхности;

защитный механизм, расположенный между скважинной наклонной поверхностью и скважинным фиксирующим профилем для открытия и закрытия полости, причем по меньшей мере часть защитного механизма радиально выравнена с окном; и

формирование бокового ствола скважины со смещением от основного ствола скважины, включающее бурение через обмотку, закрывающую по меньшей мере часть окна, в подземный пласт.