СОВМЕСТИМЫЙ КОЖУХ ФИЛЬТРА ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ РАСШИРЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК E21B43/08 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится в целом к системам заканчивания для использования в подземном стволе скважины. Приведенные в качестве примера варианты реализации, описанные в данном документе, включают в себя песчаные фильтры или другое трубчатое оборудование, которое может быть расширено до заданного диаметра внутри ствола скважины.

В операциях по добыче углеводородов может оказаться полезным перемещать преимущественно трубчатое оборудование в подземный ствол скважины в заданное местоположение в убранном в радиальном направлении состоянии, а затем расширять оборудование наружу в стволе скважины. Эта процедура может облегчить прохождение оборудования мимо препятствия в стволе скважины и/или поддержать неуплотненную стенку ствола скважины в заданном местоположении. Расширяемые фильтры ствола скважины, которые используются, обеспечивают поддержку стенки ствола скважины при фильтрации геологических флюидов во время операций по добыче. В некоторых случаях эти фильтры ствола скважины могут быть расширены путем пропускания через них расширительного инструмента или путем приложения к фильтрам гидравлического давления. В некоторых случаях может быть желательно ограничить расширение фильтра, чтобы сохранить структурную целостность фильтра. Однако при использовании некоторых способов расширения фильтров может быть трудно поддерживать точный диаметр фильтра без дальнейшего расширения фильтра.

Из публикации US 2015/0204168 известен расширяемый фильтр, который можно развертывать в стволе скважины, а также способ установки этого фильтра. Однако данный известный фильтр не защищен от чрезмерного расширения, в силу чего он может терять структурную целостность во время использования в скважине.

Краткое описание графических материалов

Далее изобретение подробно описано только в качестве примера на основании примеров, представленных на прилагаемых фигурах, в которых:

на фиг. 1 представлен частичный вид сбоку в поперечном разрезе системы ствола скважины, содержащей песчаные фильтры как в убранной в радиальном направлении, так и в расширенной в радиальном направлении конфигурациях в соответствии с аспектами настоящего изобретения;

на фиг. 2 представлен вид в перспективе одного из песчаных фильтров, показанных на фиг. 1, в расширенной в радиальном направлении конфигурации, и проиллюстрированных в раскрытом виде, чтобы показать расширяемые камеры, расположенные под наружным кожухом песчаного фильтра, выполненного с возможностью ограничения расширения песчаного фильтра;

на фиг. 3 представлен частичный вид в перспективе в поперечном разрезе расширяемых камер и наружного кожуха, показанных на фиг. 2, на основной трубе;

на фиг. 4 представлено графическое изображение смещения наружного кожуха, показанного на фиг. 3, вызванного переменной силой расширения, обеспечиваемой расширяемыми камерами;

на фиг. 5А и 5В представлены виды в перспективе альтернативного варианта реализации слоя наружного кожуха соответственно в убранной и расширенной в радиальном направлении конфигурациях, причем наружный кожух содержит дугообразные перфорационные отверстия, определенные в нем, для ограничения расширения песчаного фильтра;

на фиг. 6 представлено графическое изображение смещения наружного кожуха, показанного на фиг. 5А и 5В, вызванного переменной силой расширения;

на фиг. 7 представлен вид в перспективе другого альтернативного варианта реализации слоя наружного кожуха, содержащего плетеную проволоку, выполненную с возможностью ограничения расширения песчаного фильтра; и

на фиг. 8 представлена блок-схема, иллюстрирующая операционную процедуру использования фильтра ствола скважины.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится в целом к совместимым фильтрам ствола скважины, выполненным с возможностью расширения в радиальном направлении в стволе скважины. Фильтры содержат наружный кожух, содержащий схему перфорационных отверстий, выполненную с возможностью ограничения степени, в которой могут расширяться фильтры. Схемы перфорационных отверстий могут позволять расширять фильтры до заданного предела путем приложения стабильной или относительно низкой силы расширения. Как только заданный предел достигнут, наружным кожухам может потребоваться резкое увеличение силы расширения для дальнейшего расширения. Схема перфорационных отверстий может содержать дугообразные перфорационные отверстия, выполненные в листовом металле, промежутки между плетеными металлическими прядями или многие другие компоновки.

Сначала со ссылкой на фиг. 1, система 10 ствола скважины содержит совокупность внутрискважинных фильтров 24а, 24b для управления потоком флюида, которые снабжены наружным кожухом 100, выполненным с возможностью ограничения расширения фильтров 24а, 24b для управления потоком флюида в соответствии с некоторыми иллюстративными вариантами реализации настоящего изобретения. В проиллюстрированном варианте реализации ствол 12 скважины проходит через геологический пласт 20. Ствол 12 скважины имеет по существу вертикальную секцию 14, на верхнем участке которой зацементирована обсадная колонна 16. По существу горизонтальная секция 18 ствола 12 скважины проходит через содержащий углеводороды участок геологического пласта 20. Как проиллюстрировано, по существу горизонтальная секция 18 ствола 12 скважины представляет собой открытый ствол. В других вариантах реализации ствол 12 скважины может быть полностью обсажен или может проходить по альтернативным траекториям, включая отклоненные или наклонные участки, многоствольные участки и другие элементы ствола скважины без отклонения от принципов данного изобретения.

В стволе 12 скважины расположена и от местоположения на поверхности (не показано) проходит колонна 22 насосно-компрессорных труб. Колонна 22 насосно-компрессорных труб представляет собой канал для перемещения углеводородов или других пластовых флюидов из пласта 20 к местоположению на поверхности и для перемещения закачиваемых флюидов с поверхности в пласт 20. На своем нижнем конце колонна 22 насосно-компрессорных труб определяет колонну заканчивания, которая разделяет горизонтальную секцию 18 на различные интервалы добычи, смежные с пластом 20. Колонна 22 насосно-компрессорных труб содержит совокупность соединенных с ней фильтров 24а, 24b для управления потоком флюида, каждый из которых расположен между парой кольцевых барьеров, таких как пакеры 26. Пакеры 26 обеспечивают гидроизоляцию между колонной 22 насосно-компрессорных труб и геологическим пластом 20, таким образом определяя интервалы добычи. Любое количество фильтров 24а, 24b для управления потоком или других устройств для управления потоком может быть развернуто в пределах одного интервала добычи между пакерами 26 и/или в пределах интервала заканчивания, который не включает интервалы добычи, без отклонения от принципов настоящего изобретения. Преимущественно фильтры 24а, 24b для управления потоком могут быть выполнены с возможностью фильтрации твердых частиц из флюидов, собранных из пласта 20, и могут содержать ограничители потока для регулирования потока через них во время операций по добыче. Альтернативно или дополнительно, фильтры 24а, 24b для управления потоком могут быть выполнены с возможностью управления потоком закачиваемого флюида из колонны 22 насосно-компрессорных труб в пласт 20. Фильтры 24а для управления потоком проиллюстрированы в начальной, убранной в радиальном направлении конфигурации, что облегчает спуск фильтров для управления потоком в ствол 12 скважины. Фильтры 24а для управления потоком могут выборочно расширяться, чтобы принять расширенную в радиальном направлении конфигурацию фильтров 24b для управления потоком. Преимущественно фильтры 24b для управления потоком в расширенной конфигурации имеют наружный диаметр OD₀, преимущественно соответствующий номинальному внутреннему диаметру ID₀ ствола 12 скважины. Таким образом, фильтры 24b для управления потоком контактируют со стенкой 28 ствола 12 скважины. В некоторых случаях по меньшей мере участок ствола 12 скважины может иметь увеличенный внутренний диаметр ID₁, например, в местах, в которых в стволе 12 скважины имеются значительные вымывания. Как более подробно объяснено ниже, наружный кожух 100 фильтров 24а, 24b для управления потоком ограничивает степень расширения фильтров 24b для управления потоком в стволе 12 скважины, например фильтр 24b для управления потоком на участке ствола 12 скважины, имеющем увеличенный внутренний диаметр ID₁, может поддерживать наружный диаметр OD0, безопасный для структурной целостности фильтров 24b для управления потоком.

Со ссылкой на фиг. 2, фильтр 24b для управления потоком содержит основную трубу 30, которая может быть присоединена к колонне 22 насосно-компрессорных труб (фиг. 1). В основную трубу 30 могут поступать добываемые флюиды из геологического пласта 20, окружающего фильтр 24b для управления потоком. Добываемые флюиды могут сначала проходить через наружный кожух 100, который может быть изготовлен из перфорированного металлического листа, обернутого по окружности вокруг основной трубы 30. В некоторых вариантах реализации продольный шов (не показан) может соединять края наружного кожуха 100 друг с другом. Наружный кожух 100 содержит схему продолговатых перфорационных отверстий 102, которые позволяют флюидам проходить в радиальном направлении через наружный кожух 100, а также обеспечивают заданную степень соответствия наружному кожуху 100, что позволяет фильтру 24b для управления потоком расширяться в радиальном направлении до заданного диаметра. Удлиненные перфорационные отверстия определяют длину «l» в продольном направлении, преимущественно совмещенную с продольной осью А₀ наружного кожуха 100, и ширину «w» по окружности вокруг окружности наружного кожуха 100.

После прохождения через наружный кожух 100 флюид может проходить через один или более фильтрующих слоев 38. Фильтрующие слои 38 обернуты вокруг внешней стороны основной трубы 30 и могут быть выполнены в виде фильтрующего листа фильтра, такого как лист проволочной сетки, композитной сетки, пластиковой сетки, микроперфорированный или спеченный металлический лист или пластиковый лист, и/или любой другой листовой материал, который можно использовать для образования трубчатого покрытия поверх основной трубы 30 и фильтрации от прохождения частиц крупнее указанного размера. Любой из фильтрующих слоев 38 может проходить по окружности вокруг всей основной трубы 30 или ее любого участка и может свободно скользить друг относительно друга по мере расширения фильтра 24b для управления потоком. Как проиллюстрировано, фильтрующие слои 38 опираются на совокупность дренажных слоев 40, которые, в свою очередь, расположены поверх расширяемых камер 42. Каждый из дренажных слоев 40 может быть изготовлен из относительно жесткого листа с отверстиями, который проходит в продольном направлении вдоль основной трубы 30. Дренажные слои 40 смещены по окружности относительно камер 42 таким образом, что при активации камер 42 дренажные слои 40 перекрывают каналы 44, определенные между камерами 42. После прохождения через дренажные слои 40 флюид может проходить в продольном направлении по каналам 44 по меньшей мере к одному радиальному порту (не показан), определенному в основной трубе 30. В других вариантах реализации (не показаны) поверх расширяемых камер 42 может быть обеспечен один дренажный слой. Например, дренажный слой может иметь трубчатую форму, по существу охватывающую каждую из камер 42 и/или каналов 42. В трубчатом элементе в соответствующих местоположениях может быть обеспечена схема сквозных отверстий и прорезей для пропускания потока в каналы 44 и/или для обеспечения расширения трубчатого элемента в радиальном направлении при активации камер 42.

Со ссылкой на фиг. 3 секция наружного кожуха 100 проиллюстрирована в расширенной конфигурации. Расширяемые камеры 42 могут быть заполнены флюидом под давлением таким образом, что расширяемые камеры 42 прикладывают радиальную силу F₀ к наружному кожуху 100, чтобы заставить наружный кожух 100 расширяться в радиальном направлении наружу по отношению к основной трубе 30. Чтобы обеспечить радиальное смещение D при расширении наружного кожуха 100, удлиненные перфорационные отверстия 102 деформируются в отверстия преимущественно ромбовидной формы. По мере заполнения расширяемых камер 42 флюидом и увеличения радиальной силы F₀ радиальное смещение наружного кожуха может увеличиваться нелинейным образом.

Как проиллюстрировано на фиг. 4, показана кривая расширения для наружного кожуха 100. Начиная с начальной конфигурации 110, в которой радиальное смещение наружного кожуха 100 равно нулю, увеличение радиальной силы F₀ сначала вызывает радиальное смещение наружного кожуха 100 преимущественно линейным образом. Линейное увеличение может продолжаться до тех пор, пока смещение D не достигнет заданного предела 112. Выше предела 112 дальнейшее увеличение силы F₀ вызывает лишь относительно небольшое радиальное смещение D наружного кожуха 100. Например, в некоторых вариантах реализации при каждом увеличении радиальной силы F₀ в фунт-силе за пределом 112 может быть вызвано только 10%-ное увеличение радиального смещения D по сравнению с каждым увеличением радиальной силы в фунт-силе ниже предела 112. Таким образом, кривая расширения демонстрирует резкое увеличение наклона или ускорения роста на уровне предела 112. В некоторых вариантах реализации кривая расширения имеет по меньшей мере 10%-ное увеличение наклона на уровне предела 112, а в других вариантах реализации кривая расширения демонстрирует по меньшей мере 50%-ное увеличение наклона на уровне предела 112. Предел 112 может представлять собой точку деформации отверстий 102 (фиг. 3), причем форма отверстий 102 достигла максимальной окружности с размером «w», и при этом дальнейшее смещение требует удлинения или растяжения материала между отверстиями 102. Если идентифицируется целевое радиальное смещение 114 с допуском 116, может быть применен относительно большой диапазон 118 радиальной силы F₀ для достижения целевого радиального смещения 114. Преимущественно, диапазон смещения D, связанный с допуском 116, будет охватывать смещение, определяемое для деформации наружного кожуха 100, чтобы наружный диаметр OD₀ соответствовал номинальному ожидаемому внутреннему диаметру ID₀ ствола скважины (фиг. 1). Предел 112 преимущественно определяется чуть ниже или на уровне целевого радиального смещения 114 вдоль кривой расширения. В некоторых вариантах реализации предел 112 может находиться в пределах заданного допуска 116, составляющего около 5% целевого радиального смещения 114. В других вариантах реализации предел 112 может находиться в пределах заданного допуска 116, составляющего около 10% или 25% целевого радиального смещения 114.

Со ссылкой на фиг. 5А и 5В проиллюстрирован альтернативный вариант реализации наружного кожуха 200 в исходной убранной в радиальном направлении конфигурации (фиг. 5А) и расширенной в радиальном направлении конфигурации (фиг. 5В). Наружный кожух 200 может быть изготовлен из трубы из листового металла, такого как нержавеющая сталь, и определяет в нем схему дугообразных перфорационных отверстий 202. Когда наружный кожух 200 находится в убранной в радиальном направлении конфигурации, дугообразные перфорационные отверстия 202 включают в себя углубление 204, определенное приблизительно в их средней секции, и сквозные отверстия 206, определенные на продольных концах каждого перфорационного отверстия 202. Перфорационные отверстия 202 могут полностью проникать в трубчатую конструкцию наружного кожуха 200 таким образом, что флюиды могут проходить через них в радиальном направлении. Перфорационные отверстия 202 расположены в совокупности рядов 208, расположенных по окружности наружного кожуха 200, с противоположными смещенными в продольном направлении перфорационными отверстиями 202 в каждом ряду 208.

При приложении радиальной силы F₁ для перемещения наружного кожуха 200 в расширенную в радиальном направлении конфигурацию, показанную на фиг. 5В, перфорационные отверстия 202 проходят по окружности, что позволяет наружному кожуху 200 расширяться до большего наружного диаметра без изменения общей длины OL. При расширении перфорационных отверстий 202 перфорационные отверстия 202 принимают клинообразный периметр, определяемый углублениями 204 и сквозными отверстиями 206. Количество, длина и расстояние между перфорационными отверстиями 202 могут варьироваться таким образом, чтобы можно было определить предел, выше которого дальнейшее расширение наружного кожуха 202 дает относительное сопротивление приложению дополнительной радиальной силы.

Как проиллюстрировано на фиг. 6, сила F₁, необходимая для расширения в радиальном направлении наружного кожуха из начальной конфигурации, в которой смещение 210 наружного кожуха 200 равно нулю, до целевого смещения 212, является преимущественно нелинейной и соответствует кривой 214 расширения. Первоначально сила F₁ расширения является преимущественно постоянной. Сила F₁ расширения, равная около 5000 фунтов-силы, может быть приложена для расширения наружного кожуха примерно на 0,6 дюйма. Определен предел 216, выше которого дальнейшее расширение требует все большей силы. При превышении предела 216 требуется еще около 10000 фунтов-силы для дальнейшего смещения наружного кожуха 200 до целевого смещения 212. Целевое смещение 212 может поддерживаться за счет герметизации расширяемых камер 42 (фиг. 3) с помощью достаточного давления содержащегося в них флюида. Альтернативно, давление может быть удалено из расширяемых камер 42, чтобы позволить наружному кожуху 200 отойти до целевого смещения 218 в зависимости от операций, которые должны быть проведены в стволе скважины. Для полного убирания наружного кожуха 200 обратно в начальную конфигурацию с нулевым смещением к наружному кожуху 200 может быть приложена сила F₂ в направлении, противоположном силе F₁ расширения. Требуемая сила F₂ для полного убирания наружного кожуха преимущественно соответствует кривой 220 убирания. На практике может не потребоваться полное убирание наружного кожуха 200 в стволе скважины, но кривая 220 убирания имеет предел 222 при силе F₁, составляющей около -12500 фунтов-силы, выше которой наружный кожух 200 преимущественно поддерживает целевое смещение 218. Таким образом, наружный кожух 200 может выдерживать значительные радиальные нагрузки при эксплуатации.

Далее со ссылкой на фиг. 7 показан альтернативный вариант реализации наружного кожуха 300 поверх одного или более фильтрующих слоев 38, аналогично наружному кожуху 100 (фиг. 2). Наружный кожух 300 содержит совокупность перфорационных отверстий 302, определенных между совокупностью плетеных прядей 304 из металлической проволоки. Если к наружному кожуху 300 прикладывается сила расширения, направленная в радиальном направлении наружу, наружный кожух 300 первоначально будет обеспечивать минимальное сопротивление, когда пряди 304 перемещаются относительно друг друга для устранения провисания в наружном кожухе. После устранения всего провисания может быть определен предел, при котором дальнейшее расширение кожуха 300 может потребовать фактического растяжения каждой из прядей 304. На уровне предела будет определено резкое увеличение силы расширения, необходимой для дальнейшего расширения. Наружный кожух 300 может быть обеспечен в виде самого наружного слоя песчаного фильтра, как проиллюстрировано на фиг. 7, или наружный кожух может быть обеспечен в других положениях в песчаном фильтре. Например, наружный кожух 300 может быть обеспечен под фильтрующими слоями 38 и может функционировать аналогичным образом для ограничения чрезмерного расширения песчаного фильтра.

Со ссылкой на фиг. 8 описана операционная процедура 400 использования любого из описанных выше песчаных фильтров. Первоначально на этапе 402 определяют целевое смещение для расширения фильтра ствола скважины в стволе скважины. Целевое смещение может быть выбрано таким образом, что целевой наружный диаметр для фильтра ствола скважины, расширенного за счет целевого смещения, немного больше номинального внутреннего диаметра ствола скважины таким образом, что фильтр ствола скважины будет контактировать со стенкой ствола скважины при расширении.

Затем, на этапе 404, фильтр ствола скважины выбирают таким образом, чтобы он содержал наружный кожух, имеющий совокупность перфорационных отверстий, определенных в нем, при этом перфорационные отверстия расположены по схеме, которая обеспечивает предел ниже целевого смещения, когда дальнейшее расширение наружного кожуха требует увеличения силы расширения для дальнейшего расширения. Таким образом, фильтр ствола скважины выбирают таким образом, чтобы он расширялся по меньшей мере до предела для достижения целевого смещения, а наружный кожух мог защищать от чрезмерного расширения фильтра путем обеспечения увеличенного сопротивления дальнейшему расширению сверх предела.

На этапе 406 фильтр ствола скважины может быть спущен в ствол скважины на колонне насосно-компрессорных труб, а на этапе 408 к наружному кожуху прикладывается сила расширения для расширения наружного кожуха до целевого смещения в пределах заданного допуска. Сила расширения может быть приложена с помощью механизма расширения, содержащего одну или более расширяемых камер, транспортируемых основной трубой, которые расширяются в ответ на заполнение флюидом под давлением. В других вариантах реализации механизм расширения может быть развернут на средстве транспортирования отдельно от основной трубы.

На этапе 410, при расширении фильтра ствола скважины в стволе скважины, скважинные операции можно проводить через фильтр. Например, флюиды можно закачивать или добывать через перфорационные отверстия, определенные наружным кожухом.

Аспекты данного изобретения, описанные ниже, предоставлены для описания выбора концепций в упрощенной форме, которые более подробно описаны выше. Данный раздел не предназначен для определения ключевых признаков или существенных признаков заявленного объекта изобретения, а также не предназначен для использования в качестве пособия при определении объема заявленного объекта изобретения.

В соответствии с одним аспектом данного изобретения способ развертывания фильтра ствола скважины включает в себя (а) определение целевого смещения для расширения фильтра ствола скважины в стволе скважины, (b) выбор фильтра ствола скважины, который содержит наружный кожух, имеющий совокупность перфорационных отверстий, определенных в нем, причем перфорационные отверстия расположены по схеме, которая позволит наружному кожуху расширяться до целевого смещения в ответ на приложенную к нему силу расширения, причем целевое смещение происходит на уровне предела, при котором дальнейшее расширение наружного кожуха требует увеличения силы расширения для дальнейшего расширения, (с) спуск фильтра ствола скважины в ствол скважины на колонне насосно-компрессорных труб и (d) приложение силы расширения к наружному кожуху для расширения наружного кожуха до целевого смещения.

В одном или более вариантах реализации способ дополнительно включает в себя заполнение расширяемой камеры, расположенной под наружным кожухом, флюидом под давлением и приложение силы расширения к наружному кожуху с помощью расширяемой камеры. Способ может дополнительно включать в себя растяжение материала, определенного между перфорационными отверстиями в наружном кожухе, в ответ на приложение силы расширения для смещения наружного кожуха сверх предела. В некоторых вариантах реализации способ включает в себя устранение провисания в расположении плетеных прядей в ответ на приложение силы расширения для смещения наружного кожуха до предела.

В некоторых вариантах реализации определение целевого смещения включает в себя выбор целевого наружного диаметра для фильтра ствола скважины, расширенного путем целевого смещения, при этом целевой наружный диаметр представляет собой по меньшей мере внутренний диаметр ствола скважины. В некоторых вариантах реализации приложение силы расширения к наружному кожуху вызывает расширение наружного кожуха в пределах заданного допуска, составляющего около 25% от предела и целевого смещения. Способ может дополнительно включать в себя поддержание продольной длины наружного кожуха при приложении силы расширения для расширения наружного кожуха. Способ может дополнительно включать в себя по меньшей мере одно из группы, состоящей из закачки флюида и добычи флюида через совокупность перфорационных отверстий в стволе скважины.

В соответствии с другим аспектом данное изобретение относится к системе фильтров ствола скважины. Система фильтров ствола скважины содержит основную трубу, присоединенную в колонне насосно-компрессорных труб, и фильтрующий слой, расположенный вокруг основной трубы, причем фильтрующий слой образует трубчатое покрытие поверх основной трубы и функционирующий фильтр, препятствующий прохождению частиц крупнее заданного размера. Система фильтров ствола скважины дополнительно содержит наружный кожух, расположенный вокруг основной трубы, причем наружный кожух имеет совокупность перфорационных отверстий, определенных в нем, причем перфорационные отверстия расположены по схеме, которая будет обеспечивать предел при целевом смещении, когда дальнейшее расширение наружного кожуха требует увеличения силы расширения для дальнейшего расширения.

В некоторых вариантах реализации система фильтров ствола скважины дополнительно содержит механизм расширения, транспортируемый на основной трубе и избирательно функционирующий для приложения силы расширения к наружному кожуху. Механизм расширения может содержать по меньшей мере одну расширяемую камеру, расположенную под наружным кожухом и реагирующую на заполнение флюидом под давлением для приложения силы расширения к наружному кожуху. В некоторых вариантах реализации система фильтров ствола скважины дополнительно содержит дренажный слой, перекрывающий проточный канал, определенный между смежными расширяемыми камерами из по меньшей мере одной расширяемой камеры. Наружный кожух может содержать совокупность плетеных прядей, выполненных с возможностью включения заданной величины провисания в них, при этом предел определен там, где устранено провисание. В некоторых вариантах реализации наружный кожух расположен под фильтрующим слоем.

В одном или более вариантах реализации наружный кожух содержит слой листового металла, содержащий совокупность продолговатых перфорационных отверстий, определенных в нем для обеспечения соответствия наружного кожуха. Удлиненные перфорационные отверстия могут содержать совокупность удлиненных дугообразных перфорационных отверстий, имеющих углубление, определенное приблизительно в их средней секции. В некоторых вариантах реализации предел определяется при ускорении роста силы расширения, необходимой для дальнейшего радиального смещения наружного кожуха. В некоторых вариантах реализации на каждую единицу увеличения силы расширения сверх предела индуцируется только 10%-ное увеличение радиального смещения по сравнению с каждой единицей увеличения силы расширения ниже предела.

Раздел реферата данного изобретения предназначен исключительно для предоставления Ведомству США по патентам и товарным знакам и общественности преимущественно способа, с помощью которого можно быстро определить на основании беглого прочтения характер и суть технического изобретения, и он представляет только один или более примеров.

Хотя были детально проиллюстрированы различные примеры, данное изобретение не ограничено показанными примерами. Специалистам в данной области техники могут быть очевидны модификации и адаптации приведенных выше примеров. Такие модификации и адаптации входят в объем данного изобретения.

Группа изобретений относится к системам заканчивания для использования в подземном стволе скважины. Способ развертывания фильтра ствола скважины включает определение целевого смещения для расширения фильтра в стволе скважины, выбор фильтра ствола скважины, который содержит наружный кожух, имеющий совокупность определенных в нем перфорационных отверстий, спуск фильтра в ствол скважины на колонне насосно-компрессорных труб, приложение силы расширения к наружному кожуху для его расширения до целевого смещения. Отверстия расположены по схеме, которая обеспечит расширение наружного кожуха до целевого смещения в ответ на приложенную к нему силу расширения. Целевое смещение происходит на уровне предела, при котором дальнейшее расширение наружного кожуха требует увеличения силы расширения для дальнейшего расширения, причем указанный предел определяют при ускорении роста силы расширения, необходимой для дальнейшего радиального смещения наружного кожуха. Обеспечивается структурная целостность фильтра при его использовании в скважине за счет предотвращения чрезмерного расширения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ развертывания фильтра ствола скважины, включающий:

определение целевого смещения для расширения фильтра ствола скважины в стволе скважины;

выбор фильтра ствола скважины, который содержит наружный кожух, имеющий совокупность определенных в нем перфорационных отверстий, причем перфорационные отверстия расположены по схеме, которая обеспечит расширение наружного кожуха до целевого смещения в ответ на приложенную к нему силу расширения, причем целевое смещение происходит на уровне предела, при котором дальнейшее расширение наружного кожуха требует увеличения силы расширения для дальнейшего расширения, причем указанный предел определяют при ускорении роста силы расширения, необходимой для дальнейшего радиального смещения наружного кожуха;

спуск фильтра ствола скважины в ствол скважины на колонне насосно-компрессорных труб;

и приложение силы расширения к наружному кожуху для расширения наружного кожуха до целевого смещения.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий заполнение расширяемой камеры, расположенной под наружным кожухом, флюидом под давлением и приложение силы расширения к наружному кожуху с помощью расширяемой камеры.

3. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий растяжение материала, определенного между перфорационными отверстиями в наружном кожухе, в ответ на приложение силы расширения для смещения наружного кожуха сверх предела, и, необязательно, для случая, когда перфорационные отверстия образованы в корпусе между плетеными прядями из металлической проволоки, дополнительно включающий устранение провисания в расположении плетеных прядей в ответ на приложение силы расширения для смещения наружного кожуха до предела.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что определение целевого смещения включает выбор целевого наружного диаметра для фильтра ствола скважины, расширенного путем целевого смещения, причем целевой наружный диаметр представляет собой по меньшей мере внутренний диаметр ствола скважины.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что приложение силы расширения к наружному кожуху вызывает расширение наружного кожуха в пределах заданного допуска, составляющего 25% от предела и целевого смещения.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий поддержание продольной длины наружного кожуха при приложении силы расширения для расширения наружного кожуха.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий по меньшей мере одно из группы, состоящей из закачки флюида и добычи флюида через совокупность перфорационных отверстий в стволе скважины.

8. Система фильтров ствола скважины, содержащая:

основную трубу, присоединенную в колонне насосно-компрессорных труб;

фильтрующий слой, расположенный вокруг основной трубы, причем фильтрующий слой образует трубчатое покрытие поверх основной трубы и функционирующий фильтр, препятствующий прохождению частиц крупнее заданного размера;

и наружный кожух, расположенный вокруг основной трубы, причем наружный кожух имеет совокупность перфорационных отверстий, определенных в нем, причем перфорационные отверстия расположены по схеме, которая будет обеспечивать предел при целевом смещении, когда дальнейшее расширение наружного кожуха требует увеличения силы расширения для дальнейшего расширения, причем указанный предел определен при ускорении роста силы расширения, необходимой для дальнейшего радиального смещения наружного кожуха.

9. Система фильтров ствола скважины по п. 8, дополнительно содержащая механизм расширения, транспортируемый на основной трубе и избирательно функционирующий для приложения силы расширения к наружному кожуху, и, необязательно, при этом механизм расширения содержит по меньшей мере одну расширяемую камеру, расположенную под наружным кожухом и реагирующую на заполнение флюидом под давлением для приложения силы расширения к наружному кожуху, и, необязательно, дополнительно содержащая по меньшей мере один дренажный слой, перекрывающий проточный канал, определенный между смежными расширяемыми камерами из по меньшей мере одной расширяемой камеры.

10. Система фильтров ствола скважины по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что наружный кожух содержит совокупность плетеных прядей, выполненных с возможностью включения заданной величины провисания в них, при этом предел определен там, где устранено провисание.

11. Система фильтров ствола скважины по п. 10, отличающаяся тем, что наружный кожух расположен под фильтрующим слоем.

12. Система фильтров ствола скважины по любому из пп. 8-11, отличающаяся тем, что наружный кожух содержит слой листового металла, содержащий совокупность продолговатых перфорационных отверстий, определенных в нем, для обеспечения соответствия наружного кожуха.

13. Система фильтров ствола скважины по п. 12, отличающаяся тем, что удлиненные перфорационные отверстия включают совокупность удлиненных дугообразных перфорационных отверстий, имеющих углубление, определенное в их средней секции.

14. Система фильтров ствола скважины по п. 8, отличающаяся тем, что на каждую единицу увеличения силы расширения сверх предела индуцируется только 10%-ное увеличение радиального смещения по сравнению с каждой единицей увеличения силы расширения ниже предела.