СКВАЖИННАЯ ПЕРЕКРЫВАЮЩАЯ СИСТЕМА, СКВАЖИННАЯ СИСТЕМА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКУЮ СКВАЖИННУЮ ПЕРЕКРЫВАЮЩУЮ СИСТЕМУ, И СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПОВРЕЖДЕННОЙ ЗОНЫ СКВАЖИННОЙ ТРУБЧАТОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2023 года по МПК E21B33/124 E21B23/06 E21B33/126 

Настоящее изобретение относится к скважинной перекрывающей системе для герметизации поврежденной зоны в скважинной трубчатой металлической конструкции в скважине, имеющей верхнюю часть, содержащей перекрывающий узел, имеющий первый конец, второй конец, наиболее близкий к верхней части, внутреннюю поверхность, первый гидравлический разжимной затрубный барьер и второй гидравлический разжимной затрубный барьер; и узел скважинного инструмента, имеющий инструмент размещения с гидравлическим управлением для разъемного соединения узла скважинного инструмента со вторым концом перекрывающего узла, причем узел скважинного инструмента дополнительно содержит первый герметизирующий модуль, расположенный над первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером и выполненный с возможностью обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности перекрывающего узла. Наконец, изобретение относится к скважинной системе и способу ремонта.

Когда скважина начинает производить слишком много воды, для герметизации водоносной зоны устанавливают перекрыватель. Поступление воды может происходить из-за прорыва воды в продуктивной зоне, т.е. когда вода проходит через перфорированные отверстия или эксплуатационные клапаны. Поступление воды может также происходить из другим образом поврежденной зоны, т.е. протечки или износа в стенке эксплуатационной обсадной колонны/хвостовика. Протечки или места износа могут также возникать в эксплуатационной обсадной колонне над главным пакером, следовательно, для поддержания целостности скважины внутри эксплуатационной обсадной колонны над главным пакером устанавливают много перекрывателей. Известные перекрыватели устанавливают посредством буровой трубы или колтюбинга, причем перекрыватель соединен с концом трубчатого элемента или трубы, и прикладывают давление через колтюбинг или буровую трубу, проходящие с поверхности, для установки перекрывателя.

Например, из уровня техники известен документ ЕР 3255240 А1, раскрывающий скважинную перекрывающую систему для перекрывания зоны в скважине, содержащую перекрывающий узел, содержащий множество трубчатых секций, имеющих наружный диаметр, причем по меньшей мере две трубчатые секции представляют собой секции затрубного барьера, причем каждая секция затрубного барьера имеет разжимную металлическую муфту, имеющую первый конец и второй конец, каждая секция затрубного барьера имеет первую часть трубчатой секции и вторую часть трубчатой секции, разжимная металлическая муфта расположена между первой и второй частями трубчатой секции, создавая расстояние между первой и второй частями трубчатой секции, первый конец разжимной металлической муфты соединен с первыми частями трубчатой секции, а второй конец разжимной металлической муфты соединен со второй частью трубчатой секции. Такая скважинная перекрывающая система является дорогостоящей и требует много времени для ее установки.

Задачей настоящего изобретения является полное или частичное преодоление вышеуказанных недостатков и недочетов уровня техники. Более конкретно, задачей является создание улучшенной скважинной перекрывающей системы для герметизации поврежденной зоны в скважинной трубчатой металлической конструкции в скважине со сниженной стоимостью и/или в течение более короткого промежутка времени.

Вышеуказанные задачи, а также многочисленные другие задачи, преимущества и отличительные признаки, очевидные из прочтения нижеследующего описания, реализованы в решении согласно настоящему изобретению посредством скважинной перекрывающей системы для герметизации поврежденной зоны в скважинной трубчатой металлической конструкции в скважине, имеющей верхнюю часть, содержащей:

- перекрывающий узел, имеющий первый конец, второй конец, наиболее близкий к верхней части, внутреннюю поверхность, первый гидравлический разжимной затрубный барьер и второй гидравлический разжимной затрубный барьер;

- узел скважинного инструмента, имеющий инструмент размещения с гидравлическим управлением для разъемного соединения узла скважинного инструмента со вторым концом перекрывающего узла, причем узел скважинного инструмента дополнительно содержит первый герметизирующий модуль, расположенный над первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером и выполненный с возможностью обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности перекрывающего узла; и

- закрывающий модуль, выполненный с возможностью закрывания первого конца перекрывающего узла;

причем узел скважинного инструмента дополнительно содержит герметизирующее устройство, расположенное над инструментом размещения и первым герметизирующим модулем, причем герметизирующее устройство имеет кольцевой герметизирующий элемент, имеющий первый наружный диаметр в первом состоянии и второй наружный диаметр, который больше чем первый наружный диаметр, во втором состоянии, для обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности скважинной трубчатой металлической конструкции, причем герметизирующее устройство содержит канал для текучей среды для соединения по текучей среде внутреннего объема перекрывающего узла со скважинной трубчатой металлической конструкцией над герметизирующим устройством, когда герметизирующее устройство находится во втором состоянии, для разжимания первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера.

В одном варианте осуществления изобретения герметизирующее устройство может содержать канал для текучей среды, проходящий от наружной поверхности во внутренний объем перекрывающего узла.

В другом варианте осуществления изобретения герметизирующее устройство может иметь первый конец, наиболее близкий к верхней части, и второй конец, наиболее близкий к перекрывающему узлу, причем канал для текучей среды может проходить от первого конца во внутренний объем перекрывающего узла.

Дополнительно, герметизирующее устройство может обеспечивать герметизацию относительно внутренней поверхности скважинной трубчатой металлической конструкции над перекрывающим узлом в направлении к верхней части во втором положении.

В другом варианте осуществления изобретения герметизирующее устройство может управляться электричеством и получать питание от батареи, соединенной с герметизирующим устройством.

Также, герметизирующее устройство может быть установлено электрически через кабель.

Дополнительно, инструмент размещения может быть выполнен с возможностью отсоединения выше определенного давления или посредством потока текучей среды.

Под потоком текучей среды понимается определенный поток через инструмент размещения с гидравлическим управлением, который активирует отсоединение зацепления инструмента размещения с перекрывающим узлом.

Инструмент размещения может содержать трубчатую базовую часть и окружающий трубчатый поршень, причем трубчатая базовая часть и окружающий трубчатый поршень образуют разжимное пространство, а трубчатая базовая часть имеет отверстие, обеспечивающее соединение по текучей среде между внутренним объемом трубчатой базовой части и разжимным пространством.

Кроме того, трубчатый поршень может быть соединен с втягиваемыми зацепляющими элементами, причем трубчатая базовая часть содержит по меньшей мере одно углубление для вмещения втягиваемых зацепляющих элементов.

Дополнительно, внутренняя поверхность перекрывающего узла может на втором конце содержать канавку для зацепления с зацепляющими элементами.

Указанные зацепляющие элементы могут иметь выступ для зацепления с канавкой перекрывающего узла.

Также, инструмент размещения может содержать срезной модуль, соединяющий трубчатую базовую часть и трубчатый поршень, так что при срезании срезного модуля обеспечивается возможность перемещения трубчатого поршня относительно трубчатой базовой части.

Дополнительно, инструмент размещения может содержать пружину, окружающую трубчатую базовую часть.

Дополнительно, закрывающий модуль может представлять собой пробку, срезное шаровое седло или разрывной диск, расположенные в первом конце перекрывающего узла.

Также, пробка может представлять собой стеклянную пробку.

Срезное шаровое седло может представлять собой подвижное шаровое седло, выполненное с возможностью перемещения из первого положения во второе положение при срезании срезного штифта, открывая соединение по текучей среде между внутренним объемом инструмента и скважинной трубчатой металлической конструкцией через отверстие инструмента.

Дополнительно, трубчатая секция может иметь по меньшей мере одно отверстие между первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером.

Дополнительно, перекрывающий узел может содержать по меньшей мере один центратор.

Кроме того, внутренняя поверхность перекрывающего узла может содержать отполированную секцию для примыкания к герметизирующему модулю для улучшения герметизации между ними.

Герметизирующее устройство может содержать электрический двигатель для управления герметизирующим элементом между первым наружным диаметром и вторым наружным диаметром.

Дополнительно, электрический двигатель может получать питание от батареи.

Также, инструмент размещения может содержать зацепляющие элементы для зацепления с внутренней поверхностью перекрывающего узла на втором конце.

Каждый из первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера может содержать разжимную металлическую муфту.

Каждая из указанных разжимных металлических муфт может иметь наружную поверхность муфты, выполненную с возможностью примыкания к внутренней поверхности скважинной трубчатой металлической конструкции, причем наружные поверхности содержат уплотнение.

Кроме того, инструмент размещения может содержать отказобезопасный узел, выполненный с возможностью удерживать зацепляющие элементы в зацеплении с перекрывающим узлом в первом положении, а при предварительно заданном давлении перемещаться во второе положение, в котором зацепляющие элементы имеют возможность освобождаться от зацепления с перекрывающим узлом.

Дополнительно, отказобезопасный узел может содержать разрушаемый элемент.

Отказобезопасный узел может содержать трубчатый поршень, выполненный с возможностью перемещения из первого положения во второе положение инструмента размещения при воздействии давления выше определенного давления.

Скважинная система может дополнительно содержать:

- скважинную трубчатую металлическую конструкцию, имеющую верхнюю часть и поврежденную зону;

- скважинную перекрывающую систему, описанную выше, выполненную с возможностью расположения напротив поврежденной зоны для расположения перекрывающего узла на поврежденной зоне; и

- насос, расположенный у верхней части скважинной трубчатой металлической конструкции и выполненный с возможностью повышения давления в скважинной трубчатой металлической конструкции.

Также, способ ремонта согласно настоящему изобретению может содержать следующие этапы:

- выявляют поврежденную зону скважинной трубчатой металлической конструкции;

- располагают скважинную перекрывающую систему напротив поврежденной зоны;

- активируют кольцевой герметизирующий элемент герметизирующего устройства;

- повышают давление в скважинной трубчатой металлической конструкции над герметизирующим устройством;

- разжимают первый гидравлический разжимной затрубный барьер и второй гидравлический разжимной затрубный барьер через канал для текучей среды герметизирующего устройства для изоляции поврежденной зоны;

- деактивируют кольцевой герметизирующий элемент герметизирующего устройства;

- отсоединяют инструмент размещения от перекрывающего узла; и

- извлекают узел скважинного инструмента из скважинной трубчатой металлической конструкции.

Дополнительно, герметизирующим устройством могут управлять электричеством через кабель, такой как электрическая линия.

Дополнительно, в способе ремонта согласно настоящему изобретению в скважинной трубчатой металлической конструкции могут повышать давление выше определенного давления, посредством чего отсоединяют инструмент размещения от перекрывающего узла.

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

- на фиг. 1 показан вид в частичном поперечном разрезе скважинной перекрывающей системы, имеющей неустановленный перекрывающий узел;

- на фиг. 2 показан вид в частичном поперечном разрезе скважинной перекрывающей системы с фиг. 1, в которой перекрывающий узел установлен;

- на фиг. 3А показан вид в частичном поперечном разрезе перекрывающего узла;

- на фиг. 3В показан вид в частичном поперечном разрезе узла скважинного инструмента;

- на фиг. 4А показан вид в частичном поперечном разрезе другого перекрывающего узла;

- на фиг. 4В показан вид в частичном поперечном разрезе другого узла скважинного инструмента;

- на фиг. 5А показан вид в поперечном разрезе инструмента размещения с гидравлическим управлением, находящимся в зацеплении с перекрывающим узлом;

- на фиг. 5В показан вид в поперечном разрезе инструмента размещения с гидравлическим управлением с фиг. 5А, где инструмент активирован посредством гидравлического давления, так что обеспечена возможность свободного перемещения инструмента от перекрывающего узла;

- на фиг. 5С показан вид в поперечном разрезе инструмента размещения с гидравлическим управлением с фиг. 5А, где инструмент отцеплен от перекрывающего узла;

- на фиг. 6 показан вид в частичном поперечном разрезе другого узла скважинного инструмента;

- на фиг. 7А и 7В показан вид в частичном поперечном разрезе других гидравлических разжимных затрубных барьеров;

- на фиг. 8 показан вид в поперечном разрезе другого гидравлического разжимного затрубного барьера;

- на фиг. 9 показан вид в поперечном разрезе другого перекрывающего узла в разжатом и установленном состоянии;

- на фиг. 10 показан вид в частичном поперечном разрезе другого гидравлического разжимного затрубного барьера, имеющего герметизирующий элемент с упором;

- на фиг. 11 показан вид в частичном поперечном разрезе другого гидравлического разжимного затрубного барьера, имеющего герметизирующий элемент, выполненный с возможностью выдерживать высокие температуры и имеющий кольцевое пространство между трубчатой металлической частью и разжимной металлической муфтой; и

- на фиг. 12 показан вид в поперечном разрезе другого перекрывающего узла в неразжатом и установленном состоянии.

Все чертежи являются очень схематическими и не обязательно выполнены в масштабе, при этом на них показаны только те части, которые необходимы для пояснения изобретения, тогда как другие части не показаны или показаны без объяснения.

На фиг. 1 показана скважинная перекрывающая система 100 для герметизации поврежденной зоны 7 в скважинной трубчатой металлической конструкции 1 в скважине 2. Скважинная трубчатая металлическая конструкция проходит от верхней части 3 скважины или подвешена на другой скважинной трубчатой металлической конструкции, расположенной ближе к верхней части. Скважинная перекрывающая система 100 содержит перекрывающий узел 10, имеющий первый конец 11, второй конец 12, наиболее близкий к верхней части, внутреннюю поверхность 14, первый гидравлический разжимной затрубный барьер 15, 15А и второй гидравлический разжимной затрубный барьер 15, 15В. Гидравлические разжимные затрубные барьеры расположены и разжаты с каждой стороны поврежденной зоны 7 для герметизации внутренней поверхности 4 скважинной трубчатой металлической конструкции, и в результате перекрытия зоны посредством трубчатой части 72 между гидравлическими разжимными затрубными барьерами поврежденная зона оказывается герметизированной. Скважинная перекрывающая система 100 дополнительно содержит узел 20 скважинного инструмента для установки перекрывающего узла напротив поврежденной зоны и ее герметизации. Узел 20 скважинного инструмента имеет инструмент 21 размещения с гидравлическим управлением для разъемного соединения узла скважинного инструмента со вторым концом перекрывающего узла. Узел скважинного инструмента дополнительно содержит первый герметизирующий модуль 22 для обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности 14 перекрывающего узла 10. Первый герметизирующий модуль 22 расположен над обоими из первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера. Скважинная перекрывающая система 100 дополнительно содержит закрывающий модуль 30, выполненный с возможностью закрывания первого конца перекрывающего узла и, вместе с первым герметизирующим модулем 22, изолирования кольцевого пространства 73 между узлом 20 инструмента и перекрывающим узлом для разжимания затрубных барьеров. Узел 20 скважинного инструмента дополнительно содержит герметизирующее устройство 23, расположенное над инструментом 21 размещения, и первый герметизирующий модуль. Герметизирующее устройство 23 имеет кольцевой герметизирующий элемент 24, имеющий первый наружный диаметр OD1 в первом состоянии, как показано на фиг. 1, и второй наружный диаметр OD2 во втором состоянии, как показано на фиг. 2. Второй наружный диаметр OD2 больше первого наружного диаметра для обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности 4 скважинной трубчатой металлической конструкции над перекрывающим узлом в направлении верхней части во втором положении. Герметизирующее устройство 23 содержит канал 25 для текучей среды, выполненный с возможностью соединения по текучей среде внутреннего объема 17 перекрывающего узла через узел инструмента со скважинной трубчатой металлической конструкцией над герметизирующим устройством, когда герметизирующее устройство 23 находится во втором состоянии, для разжимания первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера.

Герметизирующее устройство содержит канал 25 для текучей среды, который проходит от наружной поверхности 32 герметизирующего устройства во внутренний объем 17 перекрывающего узла.

Герметизирующее устройство имеет первый конец 31, наиболее близкий к верхней части, и второй конец 35, наиболее близкий к перекрывающему узлу, причем канал для текучей среды проходит от первого конца во внутренний объем 17 перекрывающего узла.

Узел 20 скважинного инструмента спускают и управляют им через кабель 5, и герметизирующее устройство управляется электричеством через кабель 5, такой как электрическая линия. Герметизирующее устройство устанавливается с помощью электричества через кабель/e-line. Герметизирующее устройство с фиг. 1 отсоединяется также с помощью электричества, однако другое герметизирующее устройство может быть извлечено с помощью тянущего инструмента или подобного инструмента, обеспечивающего тянущее или толкающее усилие в верхней части узла 20 скважинного инструмента.

При выполнении операций в известных из уровня техники решениях перекрыватели устанавливаются посредством колтюбинга или буровой трубы, для чего необходимо больше времени, следовательно, узел скважинного инструмента, управляемый кабелем, позволяет разместить и установить перекрыватель за значительно более короткий срок с уменьшением стоимости, и добыча может продолжаться после более короткого срока ремонта, чем в известных системах.

Узел 20 скважинного инструмента опускают посредством кабеля 5, такого как проволока, а герметизирующее устройство управляется электричеством посредством батареи в узле инструмента. Герметизирующее устройство 23 устанавливается с помощью электричества и активируется, например, с помощью таймера или тянущего усилия в проволоке. Герметизирующее устройство отсоединяется также с помощью электричества, однако другое герметизирующее устройство может быть извлечено с помощью тянущего инструмента или подобного инструмента, обеспечивающего тянущее или толкающее усилие в верхней части узла 20 скважинного инструмента.

Первый гидравлический разжимной затрубный барьер 15, 15А и второй гидравлический разжимной затрубный барьер 15, 15В могут представлять собой любой тип пакера. Каждый из первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера, показанный на фиг. 1 и 2, содержит разжимную металлическую муфту 16. Каждая из разжимных металлических муфт имеет наружную поверхность 37 муфты, предназначенную для примыкания к внутренней поверхности 4 скважинной трубчатой металлической конструкции, а наружные поверхности муфт содержат по меньшей мере одно уплотнение 18 для усиления герметизирующих свойств затрубных барьеров относительно внутренней поверхности 4 скважинной трубчатой металлической конструкции.

Как показано на фиг. 3А, закрывающий модуль представляет собой пробку 30А, такую как стеклянная пробка или подобная исчезающая пробка, расположенную в первом конце 11 перекрывающего узла. Как показано на фиг. 4А, закрывающий модуль представляет собой разрывной диск 30С, расположенный в первом конце 11 перекрывающего узла, а показанный на фиг. 6 закрывающий модуль представляет собой срезное шаровое седло ЗОВ, расположенное в первом конце перекрывающего узла. Срезное шаровое седло представляет собой подвижное шаровое седло 63, выполненное с возможностью перемещения из первого положения во второе положение при срезании срезного штифта 64, открывая сообщение по текучей среде между внутренним объемом узла инструмента и скважинной трубчатой металлической конструкцией через отверстие 66 инструмента.

Как показано на фиг. 1 и 2, узел скважинного инструмента содержит закрывающий модуль. Узел скважинного инструмента содержит трубчатую секцию 26, проходящую под первым герметизирующим модулем 22. Закрывающий модуль содержит закрытый конец 30D трубчатой секции и второй герметизирующий модуль 22В, расположенный под первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером. Таким образом, закрытый конец 30D трубчатой секции и второй герметизирующий модуль 22В изолируют кольцевое пространство 73 между узлом 20 инструмента и перекрывающим узлом для разжимания затрубных барьеров. Трубчатая секция имеет по меньшей мере одно отверстие 27 между первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером для повышения давления в кольцевом пространстве 73 и, следовательно, в затрубных барьерах.

Перекрывающий узел 10 может также содержать по меньшей мере один центратор 44, как показано на фиг. 1, для центрирования перекрывающего узла и, таким образом, затрубных барьеров перед разжиманием. Центраторы 44 также защищают уплотнения 18 затрубных барьеров при погружении перекрывающего узла и узла инструмента вниз по скважинной трубчатой металлической конструкции. Внутренняя поверхность перекрывающего узла 10 может содержать отполированную секцию 45 для примыкания к герметизирующему модулю для улучшения герметизации между ними.

Как показано на фиг. 3А и 4А, первый конец 11 перекрывающего узла закрыт пробкой либо срезным диском. Для разжимания затрубных барьеров перекрывающего узла с фиг. 3А и 4А узел 20 скважинного инструмента, показанный на фиг. 3В и 4В, содержит инструмент 21 размещения с гидравлическим управлением, первый герметизирующий модуль 22 и герметизирующее устройство 23, причем узел инструмента может быть короче и менее сложным по сравнению с узлом инструмента с фиг. 1 и 2, где в узле инструмента необходимо также обеспечить наличие закрывающего модуля.

Как показано на фиг. 5А и 5В, инструмент 21 размещения содержит трубчатую базовую часть 51 и окружающий трубчатый поршень 52. Трубчатая базовая часть и трубчатый поршень образуют разжимное пространство 53, и трубчатая базовая часть имеет отверстие 54, обеспечивающее сообщение по текучей среде между внутренним объемом 55 трубчатой базовой части и разжимным пространством. Трубчатый поршень соединен с втягиваемыми зацепляющими элементами 56, а трубчатая базовая часть содержит по меньшей мере одно углубление 57 для вмещения втягиваемых зацепляющих элементов. Внутренняя поверхность перекрывающего узла содержит у второго конца канавку 58 для зацепления с зацепляющими элементами. Зацепляющие элементы имеют выступ 59 для зацепления с канавкой перекрывающего узла. Инструмент размещения содержит срезной модуль/разрушаемый элемент 61, соединяющий трубчатую базовую часть и трубчатый поршень, так что при срезании срезного модуля обеспечивается возможность перемещения трубчатого поршня относительно трубчатой базовой части. Инструмент размещения содержит пружину 62, окружающую трубчатую базовую часть.

Инструмент 21 размещения содержит отказобезопасный узел 41, выполненный с возможностью удерживать зацепляющие элементы в зацеплении с перекрывающим узлом в первом положении, а при предварительно заданном давлении перемещаться во второе положение, в котором зацепляющие элементы имеют возможность освобождаться от зацепления с перекрывающим узлом. Отказобезопасный узел содержит разрушаемый элемент 61, который разрушается при заданном давлении, обеспечивая выход зацепляющих элементов из зацепления с перекрывающим узлом. Отказобезопасный узел дополнительно содержит трубчатый поршень 52, выполненный с возможностью перемещения из первого положения во второе положение инструмента размещения при воздействии давления выше определенного/заданного давления для разрушения разрушаемого элемента 61.

Как показано на фиг. 6, инструмент 21 размещения выполнен с возможностью отсоединяться при давлении выше определенного давления или посредством потока текучей среды. Под потоком текучей среды понимается определенный поток через инструмент 21 размещения с гидравлическим управлением, который активирует отсоединение инструмента размещения от зацепления с перекрывающим узлом.

Герметизирующее устройство 23 с фиг. 6 содержит электрический двигатель 28 для управления герметизирующего устройства 24 между первым наружным диаметром и вторым наружным диаметром. Электрический двигатель может получать питание от батареи или через кабель 5, такой как электрическая линия.

Изобретение дополнительно относится к скважинной системе 200, содержащей скважинную трубчатую металлическую конструкцию 1 и скважинную перекрывающую систему 100, выполненную с возможностью расположения напротив поврежденной зоны 7 для расположения перекрывающего узла 10 на поврежденной зоне. Скважинная система 200 дополнительно содержит насос 50, расположенный у верхней части скважинной трубчатой металлической конструкции и выполненный с возможностью повышения давления в скважинной трубчатой металлической конструкции выше герметизирующего устройства 23, когда герметизирующее устройство находится в его втором состоянии.

Таким образом, ремонт скважинной трубчатой металлической конструкции выполняют путем обнаружения поврежденной зоны 7 скважинной трубчатой металлической конструкции 1, расположения скважинной перекрывающей системы 100 напротив поврежденной зоны, последующего повышения давления в скважинной трубчатой металлической конструкции над герметизирующим устройством, и тем самым разжимания первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера через канал 25 текучей среды герметизирующего устройства для изоляции поврежденной зоны. Затем кольцевой герметизирующий элемент герметизирующего устройства деактивируют, инструмент размещения отсоединяют от перекрывающего узла, после чего узел скважинного инструмента извлекают из скважинной трубчатой металлической конструкции. Давление в скважинной трубчатой металлической конструкции может быть поднято выше определенного давления, вследствие чего инструмент размещения отсоединяется от перекрывающего узла. Давление либо создает поток посредством активации отсоединения, либо непосредственно перемещает поршень для отсоединения перекрывающего узла.

Для отсоединения герметизирующего устройства, толкающий или тянущий инструмент может обеспечивать тянущее или толкающее усилие в верхней части узла инструмента для отсоединения инструмента. Толкающий инструмент представляет собой инструмент, обеспечивающий осевое усилие. Толкающий инструмент содержит электрический двигатель для приведения в действие насоса. Насос перекачивает текучую среду в корпус поршня для перемещения действующего в нем поршня. Поршень расположен на толкающем валу. Насос может перекачивать текучую среду в корпус поршня на одной стороне поршня и одновременно откачивать текучую среду на другой стороне поршня.

Как показано на фиг. 7А, гидравлический разжимной затрубный барьер 15 имеет концевые соединения, и два таких гидравлических разжимных затрубных барьера могут быть соединены с трубчатой секцией и формировать перекрывающий узел. На фиг. 7В показан другой гидравлический разжимной затрубный барьер без какой-либо базовой трубы или какой-либо трубчатой металлической части под разжимной металлической муфтой 16. И на фиг. 7А, и на фиг. 7В уплотнения 18 показаны расположенными в канавках 39 (показаны на фиг. 10) разжимной металлической муфты 16.

Как показано на фиг. 8, гидравлический разжимной затрубный барьер 15 имеет разжимную металлическую муфту 16 и два концевых соединения, и два таких гидравлических разжимных затрубных барьера 15 могут быть соединены с трубчатой секцией и формировать перекрывающий узел. Уплотнения 18 расположены между выступами 34 разжимной металлической муфты 16, что также показано на фиг. 10, и уплотнения 18 имеют упорные кольца 33, такие как спиральные или витые металлические кольца для ключей. Как показано на фиг. 8, между уплотнениями 18 и упорными кольцами 33 расположен промежуточный элемент 36.

Перекрывающий узел 10 может иметь три или более гидравлических разжимных затрубных барьера 15, как показано на фиг. 9, и две трубчатые секции 26, расположенные между ними.

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

Затрубный барьер 15 может представлять собой затрубный барьер, содержащий трубчатую металлическую часть 38, прикрепленную к трубчатой секции перекрывающего узла 10, и затрубный барьер может содержать разжимную металлическую муфту 16, соединенную с трубчатой металлической частью и окружающую ее с образованием пространства 46 затрубного барьера, как показано на фиг. 11 и 12. Трубчатая металлическая часть может иметь отверстие 27, и разжимание разжимной металлической муфты 16 происходит путем пропускания текучей среды в пространство затрубного барьера через отверстие. Уплотнение 18, как показано на фиг. 11, представляет собой герметизирующий элемент, способный выдерживать высокие температуры, поскольку уплотнение 18 содержит металлическую герметизирующую муфту 48, соединенную с разжимной металлической муфтой 16 с образованием кольцевого пространства 49, в котором расположена по меньшей мере одна металлическая пружина 47. Металлическая герметизирующая муфта 48 имеет отверстие 43.

Как показано на фиг. 12, перекрывающий узел 10 содержит два гидравлических разжимных затрубных барьера 15. Каждый гидравлический разжимной затрубный барьер имеет трубчатую металлическую часть 38, прикрепленную к трубчатой секции 26 перекрывающего узла 10 и окружающую разжимную металлическую муфту 16 с образованием пространства 46 затрубного барьера. Трубчатая металлическая часть имеет по меньшей мере одно отверстие напротив каждого затрубного барьера, и разжимание разжимной металлической муфты 16 происходит путем пропускания текучей среды в пространство затрубного барьера через отверстие. Уплотнения 18 расположены между выступами 34 разжимной металлической муфты 16, и уплотнения 18 имеют упорные кольца, такие как спиральные или витые металлические кольца для ключей. Имеется промежуточный элемент 36, расположенный с примыканием к уплотнениям 18 и частично под упорным кольцом 33. Основная часть промежуточного элемента 36 расположена с примыканием к выступу 34.

Как показано на фиг. 1, первый конец 11 перекрывающего узла 10 может содержать башмак с косым срезом, чтобы облегчить направление инструмента для внутрискважинных работ в перекрывающий узел при его вытягивании из скважины при последующих стадиях внутрискважинных работ.

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

В том случае, когда невозможно полностью погрузить инструмент для внутрискважинных работ в обсадную колонну, для проталкивания инструмента до нужного положения в скважине может быть использован скважинный трактор. Скважинный трактор может иметь выдвигающиеся рычаги, имеющие колеса, причем колеса входят в контакт с внутренней поверхностью обсадной колонны для продвижения трактора и инструмента вперед в обсадной колонне. Скважинный трактор представляет собой любой вид приводного инструмента, способного толкать или тянуть инструменты в скважине, например, Well Tractor®.

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

Группа изобретений относится к скважинной перекрывающей системе, скважинной системе, содержащей такую скважинную перекрывающую систему, и к способу герметизации поврежденной зоны скважинной трубчатой металлической конструкции. Скважинная перекрывающая система содержит: перекрывающий узел, имеющий первый конец, второй конец, наиболее близкий к верхней части, внутреннюю поверхность, первый гидравлический разжимной затрубный барьер и второй гидравлический разжимной затрубный барьер; узел скважинного инструмента, имеющий инструмент размещения с гидравлическим управлением для разъемного соединения узла скважинного инструмента со вторым концом перекрывающего узла; и закрывающий модуль, выполненный с возможностью закрывания первого конца перекрывающего узла. Узел скважинного инструмента дополнительно содержит первый герметизирующий модуль, расположенный над первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером и выполненный с возможностью обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности перекрывающего узла. Узел скважинного инструмента дополнительно содержит герметизирующее устройство, расположенное над инструментом размещения и первым герметизирующим модулем. Герметизирующее устройство имеет кольцевой герметизирующий элемент, имеющий первый наружный диаметр в первом состоянии и второй наружный диаметр, который больше, чем первый наружный диаметр, во втором состоянии, для обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности скважинной трубчатой металлической конструкции. Герметизирующее устройство содержит канал для текучей среды для соединения по текучей среде внутреннего объема перекрывающего узла со скважинной трубчатой металлической конструкцией над герметизирующим устройством, когда герметизирующее устройство находится во втором состоянии, для разжимания первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера. Технический результат заключается в создании улучшенной скважинной перекрывающей системы для герметизации поврежденной зоны в скважинной трубчатой металлической конструкции в течение более короткого промежутка времени. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Скважинная перекрывающая система (100) для герметизации поврежденной зоны (7) в скважинной трубчатой металлической конструкции (1) в скважине (2), имеющей верхнюю часть (3), содержащая:

- перекрывающий узел (10), имеющий первый конец (11), второй конец (12), наиболее близкий к верхней части, внутреннюю поверхность (14), первый гидравлический разжимной затрубный барьер (15, 15А) и второй гидравлический разжимной затрубный барьер (15, 15В);

- узел (20) скважинного инструмента, имеющий инструмент (21) размещения с гидравлическим управлением для разъемного соединения узла скважинного инструмента со вторым концом перекрывающего узла, причем узел скважинного инструмента дополнительно содержит первый герметизирующий модуль (22), расположенный над первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером и выполненный с возможностью обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности перекрывающего узла; и

- закрывающий модуль (30), выполненный с возможностью закрывания первого конца перекрывающего узла;

причем узел скважинного инструмента дополнительно содержит герметизирующее устройство (23), расположенное над инструментом размещения и первым герметизирующим модулем, причем герметизирующее устройство имеет кольцевой герметизирующий элемент (24), имеющий первый наружный диаметр (OD1) в первом состоянии и второй наружный диаметр (OD2), который больше, чем первый наружный диаметр, во втором состоянии, для обеспечения герметизации относительно внутренней поверхности (4) скважинной трубчатой металлической конструкции, причем герметизирующее устройство содержит канал (25) для текучей среды для соединения по текучей среде внутреннего объема (17) перекрывающего узла со скважинной трубчатой металлической конструкцией над герметизирующим устройством, когда герметизирующее устройство находится во втором состоянии, для разжимания первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера.

2. Система по п. 1, в которой герметизирующее устройство управляется электричеством через кабель (5), такой как электрическая линия.

3. Система по п. 1 или 2, в которой закрывающий модуль представляет собой пробку (30А), срезное шаровое седло (30В) или разрывной диск (30С), расположенные в первом конце перекрывающего узла.

4. Система по любому из пп. 1-3, в которой узел скважинного инструмента содержит закрывающий модуль, узел скважинного инструмента содержит трубчатую секцию (26), проходящую под первым герметизирующим модулем, закрывающий модуль содержит закрытый конец (30D) трубчатой секции и второй герметизирующий модуль (22В), расположенный под первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером.

5. Система по п. 4, в которой трубчатая секция имеет по меньшей мере одно отверстие (27) между первым гидравлическим разжимным затрубным барьером и вторым гидравлическим разжимным затрубным барьером.

6. Система по любому из пп. 1-5, в которой герметизирующее устройство содержит электрический двигатель (28) для управления герметизирующим элементом между первым наружным диаметром и вторым наружным диаметром.

7. Система по любому из пп. 1-6, в котором инструмент размещения содержит зацепляющие элементы (56) для зацепления с внутренней поверхностью перекрывающего узла у второго конца.

8. Система по любому из пп. 1-7, в которой каждый из первого гидравлического разжимного затрубного барьера и второго гидравлического разжимного затрубного барьера содержит разжимную металлическую муфту (16).

9. Система по п. 7, в которой инструмент размещения содержит отказобезопасный узел (41), выполненный с возможностью удерживать зацепляющие элементы в зацеплении с перекрывающим узлом в первом положении, а при предварительно заданном давлении перемещаться во второе положение, в котором зацепляющие элементы имеют возможность освобождаться от зацепления с перекрывающим узлом.

10. Система по п. 9, в которой отказобезопасный узел содержит разрушаемый элемент (61).

11. Система по п. 9 или 10, в которой отказобезопасный узел содержит трубчатый поршень (52), выполненный с возможностью перемещения из первого положения во второе положение инструмента размещения при воздействии давления выше определенного давления.

12. Скважинная система (200), содержащая:

- скважинную трубчатую металлическую конструкцию (1), имеющую верхнюю часть (3) и поврежденную зону (7);

- скважинную перекрывающую систему (100) по любому из пп. 1-11, выполненную с возможностью расположения напротив поврежденной зоны для расположения перекрывающего узла (10) на поврежденной зоне; и

- насос (50), расположенный у верхней части скважинной трубчатой металлической конструкции и выполненный с возможностью повышения давления в скважинной трубчатой металлической конструкции.

13. Способ герметизации поврежденной зоны скважинной трубчатой металлической конструкции, содержащий следующие этапы:

- выявляют поврежденную зону (7) скважинной трубчатой металлической конструкции (1);

- располагают скважинную перекрывающую систему (100) по любому из пп. 1-11 напротив поврежденной зоны;

- активируют кольцевой герметизирующий элемент (24) герметизирующего устройства (23);

- повышают давление в скважинной трубчатой металлической конструкции над герметизирующим устройством;

- разжимают первый гидравлический разжимной затрубный барьер и второй гидравлический разжимной затрубный барьер через канал (25) для текучей среды герметизирующего устройства для изоляции поврежденной зоны;

- деактивируют кольцевой герметизирующий элемент герметизирующего устройства;

- отсоединяют инструмент размещения от перекрывающего узла; и

- извлекают узел скважинного инструмента из скважинной трубчатой металлической конструкции.

14. Способ ремонта по п. 13, в котором герметизирующим устройством управляют электричеством через кабель (5), такой как электрическая линия.

15. Способ ремонта по п. 13 или 14, в котором в скважинной трубчатой металлической конструкции повышают давление выше определенного давления, посредством чего отсоединяют инструмент размещения от перекрывающего узла.