СИСТЕМА И СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕСКОПРОЯВЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК E21B43/14 E21B23/02 E21B43/04 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящая заявка основана на предварительной заявке США № 62/861 201, поданной 13 июня 2019 г., и испрашивает приоритет по указанной заявке, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Во многих скважинных применениях обсадную колонну спускают в ствол скважины и цементируют на месте внутри ствола скважины. Кроме того, через обсадную колонну вниз спускают систему заканчивания для предотвращения пескопроявления и размещают в обсаженном или необсаженном участке ствола скважины, чтобы способствовать добыче целевых флюидов. Например, ствол скважины может быть пробурен в подземном пласте, содержащем углеводородные флюиды, например, нефть, и система заканчивания для предотвращения пескопроявления способствует добыче углеводородных флюидов. Иногда в скважине предусматривается гравийная набивка, чтобы способствовать фильтрации твердых частиц из поступающих углеводородных флюидов до того, как они попадут в систему заканчивания для предотвращения пескопроявления. Из уровня техники известны решения направленные на цементирование и предотвращения пескопроявления, например в решении US 2009/0188674 A1, раскрыт способ предотвращения коробления узла сервисного инструмента во время операции по борьбе с песком в стволе скважины. Узел заканчивания и узел сервисного инструмента расположены в стволе скважины. Механизм предотвращения коробления расположен таким образом, чтобы ограничить воздействие продольной нагрузки, которая в противном случае может возникнуть при работе узла сервисного инструмента во время операции по борьбе с песком. Однако это решение не может обеспечить одновременное цементирование и размещения системы для предотвращения пескопроявления, которая может быть применена при различных видах обработки пласта, например, при гидроразрыве пласта, закачке суспензии проппанта и/или гравийной набивке и способствуют обработке одного или более подземных пластов в сочетании с цементированием обсадной колонны за один рейс. Известно также решение US 2013/0000899 A1, в котором узел гравийной набивки набивает гравием горизонтальную скважину. Операторы промывают скважину, используя внутреннюю колонну в первом положении, пропуская жидкость из внутренней колонны через носок устройства. Затем операторы набивают гравийную набивку, перемещая внутреннюю колонну к одному или нескольким проточным отверстиям между ситом и пяткой. Пульпа поступает в скважину из проточных отверстий и возвращается из потока скважины через сито. В другом случае операторы могут переместить внутреннюю колонну ко второму проточному отверстию, чтобы суспензия могла течь в скважину через шунт, идущий от второго проточного отверстия. После завершения гравийной набивки операторы перемещают внутреннюю колонну к муфте порта хвостовика компоновки для цементирования хвостовика в стволе скважины. Однако это решение не может обеспечить одновременное цементирование и размещения системы для предотвращения пескопроявления, которая может быть применена при различных видах обработки пласта, например, при гидроразрыве пласта, закачке суспензии проппанта и/или гравийной набивке и способствуют обработке одного или более подземных пластов в сочетании с цементированием обсадной колонны за один рейс. Известно также решение US2013/0277053 в котором описано Заканчивание ствола скважины в подземном пласте пакерным узлом, имеющим первый механически установленный пакер в качестве первого инструмента для изоляции зон, а второй инструмент для изоляции зон содержит внутренний ствол для приема добываемых флюидов и альтернативные каналы потока. Первый пакер имеет альтернативные каналы потока вокруг внутренней оправки и уплотнительный элемент, внешний по отношению к внутренней оправке, и включает в себя оперативное соединение узла пакера с песчаным фильтром и спуск в ствол скважины. Первый пакер устанавливают путем приведения в действие уплотнительного элемента в зацепление с окружающей необсаженной частью ствола скважины. После этого закачивание гравийной суспензии и дальнейшее закачивание гравийной суспензии через альтернативные каналы потока, чтобы позволить ей обойти уплотнительный элемент, приводит к образованию гравийно-набитого ствола скважины в кольцевой области между песчаным экраном и окружающим пластом под узлом пакера. Однако это решение не может обеспечить одновременное цементирование и размещения системы для предотвращения пескопроявления, которая может быть применена при различных видах обработки пласта, например, при гидроразрыве пласта, закачке суспензии проппанта и/или гравийной набивке и способствуют обработке одного или более подземных пластов в сочетании с цементированием обсадной колонны за один рейс.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В целом, предлагаются система и способ, способствующие проведению скважинных операций, например, операций гравийной набивки и цементирования, в буровой скважине. Согласно одному варианту осуществления инструмент для обслуживания разъемно соединен с обсадной колонной. Обсадная колонна применяется для спуска инструмента для обслуживания в буровую скважину. В некоторых вариантах осуществления обсадная колонна соединена со скважинной системой заканчивания, например, с системой заканчивания для предотвращения пескопроявления. Затем рабочая колонна может быть опущена в скважину к инструменту для обслуживания и соединена с ним. После соединения с рабочей колонной инструмент для обслуживания может применяться для выполнения желаемых скважинных операций.

[0004] Тем не менее, многочисленные модификации могут быть осуществлены без существенного отступления от идей настоящего изобретения. Соответственно, такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, определенный в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0005] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения далее в настоящем документе будут описаны со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы. Однако следует понимать, что прилагаемые фигуры показывают различные варианты реализации, описанные в настоящем документе, и не предназначены для ограничения объема различных технологий, описанных в настоящем документе, и при этом:

[0006] на фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация примера скважинной системы, развернутой в скважине с инструментом для обслуживания, расположенным внутри обсадной колонны и соединенным с рабочей колонной, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0007] на фиг. 2 представлена схематическая иллюстрация скважинной системы, в которой инструмент для обслуживания опускают в буровую скважину, например, в ствол скважины, посредством обсадной колонны, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0008] на фиг. 3 представлена схематическая иллюстрация, подобная фиг. 2, но на которой показана скважинная система в другом рабочем положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0009] на фиг. 4 a представлена схематическая иллюстрация, подобная фиг. 3, но на которой показана скважинная система в другом рабочем положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0010] на фиг. 5 a представлена схематическая иллюстрация, подобная фиг. 4, но на которой показана скважинная система в другом рабочем положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0011] на фиг. 6 a представлена схематическая иллюстрация, подобная фиг. 5, но на которой показана скважинная система в другом рабочем положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0012] на фиг. 7 a представлена схематическая иллюстрация, подобная фиг. 6, но на которой показана скважинная система в другом рабочем положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0013] на фиг. 8 a представлена схематическая иллюстрация, подобная фиг. 7, но на которой показана скважинная система в другом рабочем положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0014] на фиг. 9 a представлена схематическая иллюстрация, подобная фиг. 8, но на которой показана скважинная система в другом рабочем положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

[0015] на фиг. 10 a представлена схематическая иллюстрация, подобная фиг. 9, но на которой показана скважинная система в другом рабочем положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] В последующем описании изложены многочисленные подробности, чтобы обеспечить понимание некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что указанная система и/или методология могут быть реализованы на практике без этих подробностей и что возможны многочисленные вариации или модификации описанных вариантов осуществления.

[0017] В настоящем изобретении в целом предлагается способ и система, которые способствуют выполнению скважинных операций, например, операций цементирования, операций гравийной набивки, операций предотвращения пескопроявления и/или других скважинных операций, в буровой скважине. В качестве примера способ может включать спуск инструмента для обслуживания с обсадной колонной. Впоследствии к инструменту для обслуживания может быть присоединена рабочая колонна, чтобы обеспечить работу инструмента для обслуживания для выполнения различных скважинных операций, например, скважинных операций в нескольких зонах.

[0018] Согласно одному варианту осуществления обсадная колонна соединена со скважинной системой заканчивания, а инструмент для обслуживания разъемно присоединен внутри обсадной колонны и/или скважинной системы заканчивания. Обсадная колонна применяется для спуска инструмента для обслуживания в буровую скважину. В некоторых вариантах осуществления скважинная система заканчивания выполнена в виде системы заканчивания для предотвращения пескопроявления, например, системы заканчивания для предотвращения пескопроявления в нескольких зонах. Затем рабочая колонна может быть опущена в скважину к инструменту для обслуживания и соединена с ним. После соединения с рабочей колонной инструмент для обслуживания может применяться для выполнения желаемых скважинных операций.

[0019] Например, с обсадной колонной может быть соединена система заканчивания для предотвращения пескопроявления, внутри которой может быть разъемно установлен инструмент для обслуживания. Эта общая сборка может быть спущена в ствол скважины одновременно. Впоследствии рабочая колонна может быть опущена в скважину и соединена, например, соединена посредством защелок, с инструментом для обслуживания для обеспечения выполнения различных скважинных операций. Примеры скважинных операций включают операции цементирования и операции гравийной набивки. После завершения скважинных операций рабочая колонна может быть применена для извлечения инструмента для обслуживания из скважины (например, из ствола скважины) для проведения операций по добыче углеводородов и/или других желаемых операций.

[0020] В зависимости от применения скважинная система и способ могут быть применены для обеспечения одновременного цементирования и размещения системы для предотвращения пескопроявления. Такая система для предотвращения пескопроявления может быть применена при различных видах обработки пласта, например, при гидроразрыве пласта, закачке суспензии проппанта и/или гравийной набивке. Скважинная система и способ также способствуют обработке одного или более подземных пластов в сочетании с цементированием обсадной колонны за один рейс. Обсадная колонна может быть в виде различных типов обсадных труб или хвостовиков и может быть расположена над зоной или зонами обработки. В таких типах применения инструмент для обслуживания может представлять собой инструмент для обработки скважины, опускаемый в скважину посредством обсадной колонны и затем соединяемый с рабочей колонной. Инструмент для обработки скважины может применяться в различных процессах, включая обработку с циркуляцией или обработку под давлением, и операции по очистке путем обратной промывки для удаления избытка раствора (например, цемента или проппанта) обратным потоком или сбросом избытка ниже.

[0021] Рассмотрим в общем фиг. 1, на которой изображен один пример скважинной системы 30. В этом варианте осуществления скважинная система 30 содержит инструмент 32 для обслуживания, который может быть спущен в буровую скважину 34, например, в ствол скважины, посредством обсадной колонны 36. В некоторых случаях обсадная колонна 36 может быть соединена со скважинной системой 38 заканчивания. Кроме того, инструмент 32 для обслуживания может быть выборочно соединен с рабочей колонной 40 после того, как инструмент 32 для обслуживания опущен в скважину посредством обсадной колонны 36.

[0022] Буровая скважина 34 может включать различные стволы скважины или другие буровые скважины, и может содержать по меньшей мере один необсаженный участок 42 скважины и по меньшей мере один наружный обсаженный участок 44, который обсажен наружной обсадной колонной 46. Наружная обсадная колонна 46 может быть подвешена на подвеске обсадной колонны, расположенной, например, на поверхности. По меньшей мере один необсаженный участок 42 скважины может быть пробурен в окружающий пласт 48 и может проходить через одну или более зон 50 скважины. В некоторых вариантах применения ствол 34 скважины может содержать наклонные, например, горизонтальные участки, проходящие через зоны 50 скважины. Окружающий пласт 48 может содержать коллектор углеводородных флюидов, например, нефти и/или природного газа.

[0023] Кроме того, скважинная система 38 заканчивания может быть выполнена в различных конфигурациях и с различными типами компонентов. В качестве примера скважинная система 38 заканчивания может содержать систему 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления, имеющую по меньшей мере один противопесочный фильтр 54, например, множество противопесочных фильтров 54, разделенных неперфорированными трубами 56 (участками с неперфорированными трубами). Противопесочные фильтры 54 отфильтровывают твердые частицы, например, из поступающего скважинного флюида. Перед спуском в скважину системы 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления, скважинная система 38 заканчивания может пройти процедуру вытеснения согласно одному или более вариантам осуществления настоящего изобретения. Однако процедура вытеснения может быть также опущена без отступления от объема настоящего изобретения.

[0024] Скважинная система 38 заканчивания может содержать множество других компонентов, таких как пакер 58, например, ствольный пакер, узел 60 муфты с гравийной набивкой и непроходное кольцо 62. Узел 60 муфты с гравийной набивкой может содержать смещаемую муфту 64 с гравийной набивкой, которая может смещаться в инструменте 32 для обслуживания между различными положениями гравийной набивки. В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения муфта 64 с гравийной набивкой может быть закрыта и централизована с помощью смазки во внутреннем диаметре (ID). Непроходное кольцо 62 может содержать защелку 66 или другой удерживающий элемент для разъемного соединения инструмента 32 для обслуживания со скважинной системой 38 заканчивания или другой скважинной системой. Непроходное кольцо 62 или другой подходящий элемент также может быть соединен с промывочным узлом 67. Эти компоненты и системы приведены в качестве примера, и скважинная система 38 заканчивания/система 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления может содержать различные дополнительные и/или другие компоненты и элементы.

[0025] Кроме того, скважинная система 38 заканчивания может быть развернута в стволах скважины различных типов. Например, скважинная система 38 заканчивания может быть в виде системы 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления с множеством противопесочных фильтров в сборе 54, расположенных вдоль ствола 34 скважины, например, вдоль горизонтального участка ствола 34 скважины. Противопесочные фильтры 54 могут быть разделены множеством пакеров 58 для создания множества соответствующих изолированных зон 50 скважины вдоль горизонтального участка ствола 34 скважины.

[0026] В изображенном варианте осуществления обсадная колонна 36 также может содержать различные элементы или сочетаться с ними. В качестве примера обсадная колонна 36 и/или скважинная система 38 заканчивания могут содержать узел 68 цементировочной муфты или могут быть соединены с ним. Узел 68 цементировочной муфты может иметь муфту 70, которая может смещаться инструментом 32 для обслуживания между различными положениями цементирования. В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения цементировочная муфта 70 может быть закрыта и централизована с помощью смазки в ID. В зависимости от параметров данной скважинной операции обсадная колонна 36 и/или скважинная система 38 заканчивания могут содержать различные дополнительные компоненты или другие типы компонентов, расположенные в конфигурациях, способствующих выполнению данной скважинной операции.

[0027] Изображенный на фиг. 1 инструмент 32 для обслуживания также может иметь различные компоненты и конфигурации. В качестве примера инструмент 32 для обслуживания может содержать циркуляционный узел 72 в сочетании с узлом 74 промывочной трубы. Согласно одному варианту осуществления циркуляционный узел 72 может содержать трубу 76 с промежуточной секцией 78. Проходные отверстия 80 могут быть расположены вдоль трубы 76, например, в корпусе с отверстиями, чтобы обеспечить сообщение по текучей среде между внутренним проходом 82 и наружной частью циркуляционного узла 72. Проходные отверстия 80 могут быть выборочно открыты и закрыты посредством смещения муфты 84.

[0028] В изображенном примере циркуляционный узел 72 также содержит возвратные отверстия 86, которые взаимодействуют с кольцевым обратным клапаном 88. Циркуляционный узел 72 также может содержать шаровое седло 90 для промывки, расположенное для приема шара для блокировки потока вдоль внутреннего прохода 82. Различные уплотнения 92 могут быть расположены вдоль наружной части трубы 76 для обеспечения избирательного уплотнения с частями окружающих конструкций, например, частями окружающей скважинной системы 38 заканчивания и/или обсадной колонны 36. В качестве примера уплотнения 92 могут включать верхние уплотнения 94, например, манжеты поршня, и нижние уплотнения 96, например, манжеты поршня. В зависимости от применения различные типы сдвигающих устройств 98 могут быть расположены вдоль наружной части циркуляционного узла 72 и/или узла 74 промывочной трубы для обеспечения возможности смещения наружных компонентов, например, муфт 64, 70, во время перемещения инструмента 32 для обслуживания.

[0029] Узел 74 промывочной трубы также может содержать множество типов элементов в зависимости от параметров конкретной среды и/или применения. В качестве примера узел 74 промывочной трубы может содержать допускной патрубок 100 и уплотнительный узел 102, расположенный для выборочного формирования уплотнения с окружающим компонентом, например, скважинной системой 38 заканчивания. Узел 74 промывочной трубы также может содержать множество других компонентов или элементов, таких как сдвигающие устройства 98, соединения промывочной трубы и перепускные клапаны.

[0030] В изображенном примере инструмент 32 для обслуживания также содержит профиль 104 защелки, который может быть соединен с трубой 76 циркуляционного узла 72. В некоторых вариантах осуществления профиль 104 защелки может быть объединен с приемником 106 с полированным приемным гнездом. Профиль 104 защелки выполнен с возможностью соединения/зацепления с соответствующим фиксатором 108 якоря рабочей колонны 40.

[0031] Следует отметить, что рабочая колонна 40 также может содержать множество компонентов и элементов, выбранных в соответствии с параметрами заданной операции и окружающей среды. В различных вариантах применения рабочая колонна 40 содержит бурильную трубу 110 или другую подходящую трубу, соединенную с фиксатором 108 якоря для зацепления с инструментом 32 для обслуживания после опускания инструмента 32 для обслуживания в скважину посредством обсадной колонны 36.

[0032] Рассмотрим в общем фиг. 2-10, на которых изображен пример работы. В этом варианте осуществления инструмент 32 для обслуживания разъемно соединен с обсадной колонной 36, например, по меньшей мере, частично внутри обсадной колонны 36, как показано на фиг. 2. Как показано, инструмент 32 для обслуживания может быть расположен внутри как обсадной колонны 32, так и системы 38 заканчивания, будучи при этом разъемно соединенным по меньшей мере с одним из обсадной колонны 32 и системы 38 заканчивания. В качестве примера инструмент 32 для обслуживания может быть разъемно соединен внутри обсадной колонны 36 посредством защелки 66 скважинной системы 38 заканчивания.

[0033] В этой конфигурации (см. фиг. 2) инструмент 32 для обслуживания спускают в скважину посредством обсадной колонны 36. После размещения в нужном месте в буровой скважине/стволе 34 скважины промывочная жидкость может закачиваться вниз через инструмент 32 для обслуживания и вверх через кольцевое пространство вокруг системы 38 заканчивания для вытеснения жидкости в кольцевом пространстве необсаженного участка скважины, как показано стрелками 112. Пока инструмент 32 для обслуживания находится в нужном месте в буровой скважине 34, рабочая колонна 40 может быть спущена в скважину и соединена с инструментом 32 для обслуживания, как изображено на фиг. 3.

[0034] В качестве примера рабочая колонна 40 может быть соединена с инструментом 32 для обслуживания путем зацепления фиксатора 108 якоря с профилем 106 защелки. Как обсуждалось выше, рабочая колонна 40 может содержать бурильную трубу 110 или другую подходящую трубу вместе с соответствующими компонентами или элементами для данной операции. Следует отметить, что промывка, показанная стрелками 112, может быть выполнена после соединения рабочей колонны 40 с инструментом 32 для обслуживания.

[0035] После соединения рабочей колонны 40 с инструментом 32 для обслуживания, инструмент 32 для обслуживания может применяться для выполнения желаемых скважинных операций, например, операций гравийной набивки, операций цементирования и/или других желаемых скважинных операций. В качестве примера инструмент 32 для обслуживания может применяться для выполнения определенных операций путем опускания шара 114 вниз через внутреннюю часть рабочей колонны 40 и через внутренний проход 82 до посадки на шаровое седло 90, как изображено на фиг. 4. Для этой операции инструмент 32 для обслуживания поднимают с помощью рабочей колонны 40 в положение, изображенное на фиг. 4, так, чтобы верхние уплотнения 94 герметично прилегали к внутренним элементам обсадной колонны 36, а нижние уплотнения 96 герметично прилегали к элементам скважинной системы 38 заканчивания таким образом, чтобы изолировать проходные отверстия 80.

[0036] Когда шар 114 расположен в шаровом седле 90, он блокирует поток жидкости через внутреннюю часть инструмента 32 для обслуживания под шаром 114. Соответственно, после размещения шара 114 в седле рабочая жидкость может быть направлена вниз через рабочую колонну 40 и через внутренний проход 82 до вытеснения наружу через проходные отверстия 80, как показано стрелками 116. Поскольку уплотнения 94, 96 герметично прилегают к окружающим элементам, рабочая жидкость может быть подана под давлением для установки пакера 58, тем самым изолируя область/кольцевое пространство вокруг скважинной системы 38 заканчивания.

[0037] В некоторых вариантах осуществления затем может быть выполнена операция гравийной набивки, как изображено на фиг. 5. Например, инструмент 32 для обслуживания может быть перемещен вниз по стволу скважины посредством рабочей колонны 40 в положение, изображенное на фиг. 5, таким образом, чтобы уплотнения 94, 96 герметично прилегали к внутренней части системы 38 заканчивания выше и ниже узла 60 муфты с гравийной набивкой. Это позволяет гравийной пульпе (представленной стрелками 118) проходить вниз через внутреннюю часть рабочей колонны 40 и по внутреннему проходу 82 до вытеснения через проходные отверстия 80 и узел 60 муфты с гравийной набивкой в кольцевое пространство, окружающее скважинную систему 38 заканчивания. Возвратные жидкости (показаны стрелками 120) могут течь вверх через узел 74 промывочной трубы и через соответствующие отверстия инструмента 32 для обслуживания до выхода через возвратные отверстия 86 в кольцевое пространство между инструментом 32 для обслуживания/рабочей колонной 40 и окружающей обсадной колонной 36. Возвратные жидкости могут течь вверх по скважине вдоль этого кольцевого пространства до достижения поверхности.

[0038] После операции гравийной набивки уплотнения 94, 96 могут быть разгружены (т. е. переведены в положение без уплотнения) путем подъема инструмента 32 для обслуживания посредством рабочей колонны 40, как изображено на фиг. 6. В этом положении обратный поток жидкости может быть направлен вдоль наружной части инструмента 32 для обслуживания, внутрь через проходные отверстия 80, вверх через внутренний проход 82 и далее вверх через внутреннюю часть рабочей колонны 40, как изображено стрелками 122 на фиг. 6.

[0039] После обратной промывки для удаления остатков раствора инструмент 32 для обслуживания может быть поднят в направлении вверх по стволу скважины посредством рабочей колонны 40 в положение, изображенное на фиг. 7, для обеспечения открытия цементировочной муфты 70. После того как инструмент 32 для обслуживания будет расположен так, как изображено на фиг. 7, рабочая колонна 40 может быть снова применена для перемещения инструмента 32 для обслуживания вниз, чтобы соответствующее сдвигающее устройство 98 могло сместить цементировочную муфту 70 в открытое положение, как изображено на фиг. 8. В положении, показанном на фиг. 8, уплотнения 94, 96 снова герметично прилегают к окружающим конструкциям, чтобы изолировать проходные отверстия 80.

[0040] Это позволяет цементирующему материалу проходить вниз через внутреннюю часть рабочей колонны 40 и по внутреннему проходу 82 до вытеснения через проходные отверстия 80 и узел 68 цементировочной муфты в кольцевое пространство, окружающее обсадную колонну 36, как показано стрелками 124. Цементировочный материал течет вверх в кольцевое пространство между обсадной колонной 36 и наружной обсадной колонной 46.

[0041] После того, как достаточное количество цемента уложено, инструмент 32 для обслуживания может быть поднят посредством рабочей колонны 40 в положение, изображенное на фиг. 9, в котором нижние уплотнения 96 остаются в положении, в котором они герметично прилегают к окружающей конструкции обсадной колонны 36. Это позволяет удалить оставшийся цемент в инструменте 32 для обслуживания и внутренней части рабочей колонны 40 за счет обратной промывки, направляя жидкость вниз через кольцевое пространство между обсадной колонной 36 и инструментом 32 для обслуживания, внутрь через проходные отверстия 80 и вверх через внутренний проход 82, как показано стрелками 126 на фиг. 9. После завершения операции цементирования инструмент 32 для обслуживания может быть извлечен из скважины посредством рабочей колонны 40, как изображено на фиг. 10.

[0042] Скважинные операции, изображенные на фиг. 2-10, представляют собой примеры того, как инструмент 32 для обслуживания может быть спущен в скважину на обсадной колонне 36 и затем применяться для выполнения различных скважинных операций. Однако в целом скважинная система 30 может применяться в различных конфигурациях для выполнения различных скважинных операций.

[0043] Как описано в настоящем документе, система 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления может быть объединена с узлом цементирования, например, узлом 68 цементировочной муфты, и спущена в скважину с инструментом 32 для обслуживания посредством обсадной колонны 36. В зависимости от параметров конкретного применения, узел может быть спущен в скважину в буровом растворе или рассоле. Впоследствии рабочая колонна 40 может быть спущена в скважину и соединена с инструментом 32 для обслуживания для вытеснения жидкости в необсаженном участке 42 скважины.

[0044] Затем пакер или пакеры 58 могут быть установлены, и в необсаженном участке 42 скважины может быть выполнена операция гравийной набивки с последующей соответствующей процедурой обратной промывки. (В некоторых вариантах применения система 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления может представлять собой отдельную систему заканчивания, и операция гравийной набивки может быть пропущена). После гравийной набивки может быть выполнена операция цементирования, как описано выше, а затем инструмент 32 для обслуживания может быть извлечен из скважины. Однако развертывание инструмента 32 для обслуживания и применение инструмента 32 для обслуживания могут иметь вариации, чтобы соответствовать параметрам желаемых скважинных операций.

[0045] Согласно другому примеру способ может быть применен для заканчивания скважины с несколькими зонами за один рейс и с одной обработкой с закачиванием. В этом варианте осуществления система 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления может быть объединена с узлом цементирования, например, узлом 68 цементировочной муфты, и спущена в скважину с инструментом 32 для обслуживания посредством обсадной колонны 36. Впоследствии рабочая колонна 40 может быть спущена в скважину и соединена с инструментом 32 для обслуживания для вытеснения жидкости в необсаженном участке 42 скважины.

[0046] Затем может быть установлено множество пакеров 58 для создания зон 50 скважины, которые могут быть обработаны за одну обработку с применением параллельно расположенных противопесочных фильтров 54 и параллельно расположенных ствольных пакеров 58. После обработки скважины может быть выполнена операция цементирования, как описано выше, а затем инструмент 32 для обслуживания может быть извлечен из скважины.

[0047] Согласно другому примеру способ может быть применен для заканчивания скважины с несколькими зонами (расположенными в необсаженном участке скважины) за один рейс и с несколькими обработками с закачиванием. В этом варианте осуществления система 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления может быть объединена с узлом цементирования, например, узлом 68 цементировочной муфты, и спущена в скважину с инструментом 32 для обслуживания посредством обсадной колонны 36. Впоследствии рабочая колонна 40 может быть спущена в скважину и соединена с инструментом 32 для обслуживания для вытеснения жидкости в необсаженном участке 42 скважины.

[0048] Затем может быть установлено множество пакеров 58 для создания зон 50 скважины. Каждая из отдельных зон 50 скважины может обрабатываться в соответствии с подходящей последовательностью, которая может включать: размещение инструмента 32 для обслуживания на фильтре в сборе для открытия муфты фильтра; размещение инструмента для обслуживания на узле гравийной набивки для открытия соответствующей муфты 64 с гравийной набивкой и размещения инструмента 32 для обслуживания для выполнения желаемой обработки в данной зоне 50; обработку данной зоны 50; обратную промывку и закрытие муфты 64 с гравийной набивкой; разгрузку уплотнений 94, 96; и закрытие клапана фильтра. После обработки скважины в зонах 50 может быть выполнена операция цементирования, как описано выше, а затем инструмент 32 для обслуживания может быть извлечен из скважины.

[0049] Согласно другому примеру способ может быть применен для заканчивания скважины с несколькими зонами (расположенными в обсаженном и необсаженном участке скважины) за один рейс и с несколькими обработками с закачиванием. В этом варианте осуществления система 52 заканчивания для предотвращения пескопроявления может быть объединена с узлом цементирования, например, узлом 68 цементировочной муфты, и спущена в скважину с инструментом 32 для обслуживания посредством обсадной колонны 36. Впоследствии рабочая колонна 40 может быть спущена в скважину и соединена с инструментом 32 для обслуживания для вытеснения жидкости в необсаженном участке 42 скважины.

[0050] Затем может быть установлено множество пакеров 58 для создания зон 50 скважины вдоль обсаженных и необсаженных участков ствола 34 скважины. Каждая из отдельных зон 50 скважины может обрабатываться в соответствии с подходящей последовательностью, которая может включать: размещение инструмента 32 для обслуживания на фильтре в сборе для открытия муфты фильтра; размещение инструмента для обслуживания на узле гравийной набивки для открытия соответствующей муфты 64 с гравийной набивкой и размещения инструмента 32 для обслуживания для выполнения желаемой обработки в данной зоне 50; обработку данной зоны 50; обратную промывку и закрытие муфты 64 с гравийной набивкой; разгрузку уплотнений 94, 96; и закрытие клапана фильтра. После обработки скважины в зонах 50 начальная операция цементирования может быть выполнена независимо посредством цементировочной муфты, при этом выносимая жидкость выходит через возвратную муфту обсадной колонны/хвостовика и затем выполняется закрытие данной цементировочной муфты обсадной колонны/хвостовика после этой конкретной операции цементирования.

[0051] Затем инструмент 32 для обслуживания может быть размещен рядом с указанной муфтой для обработки участка цементирования, чтобы открыть муфту в положение обработки. Затем через муфту для обработки может быть проведена операция обработки, например, операция гидроразрыва пласта. Затем муфту для обработки закрывают, и инструмент 32 для обслуживания перемещают в следующую зону цементирования для повторения операции цементирования в этой зоне. Затем инструмент 32 для обслуживания может быть извлечен из скважины. Кроме того, в скважину может быть спущен подходящий смещающий инструмент, чтобы переместить каждую муфту для обработки в положение добычи для добычи целевых углеводородных флюидов.

[0052] Следует отметить, однако, что инструмент 32 для обслуживания может быть развернут посредством обсадной колонны 36 для выполнения различных скважинных операций в одной или более зонах вдоль буровой скважины 34. Кроме того, различные системы и компоненты скважинной системы 30 могут быть отрегулированы в соответствии с параметрами скважинной среды и/или операций.

[0053] Например, колонна заканчивания, содержащая систему 38 заканчивания, может содержать различные типы промывочных узлов 67 и фильтров 54, например, фильтры с защитой от бурового раствора или без нее. Кроме того, система 38 заканчивания может содержать различные типы узлов 60 муфты с гравийной набивкой с по меньшей мере одним отверстием и по меньшей мере одной соответствующей муфтой 64, а также установочными деталями. Система 38 заканчивания также может содержать отдельный пакер 58 или множество пакеров 58. В некоторых вариантах осуществления система 38 заканчивания может содержать узел 68 цементировочной муфты, который может содержать по меньшей мере одно отверстие для цементирования с соответствующими муфтами 70, а также установочные детали.

[0054] Аналогично, инструмент 32 для обслуживания может содержать компоненты различных типов и конфигураций. Например, инструмент 32 для обслуживания может содержать различные типы сдвигающих устройств 98, выполненных и ориентированных для взаимодействия с соответствующими муфтами и установочными деталями. Кроме того, различные конфигурации проходных отверстий 80, корпусов с проходными отверстиями и уплотнений 94, 96 могут быть применены для достижения желаемого уплотнения и пути потока жидкости.

[0055] Например, проходные отверстия 80 и уплотнения 94, 96 могут быть расположены так, чтобы обеспечить путь для циркуляции жидкости вниз по рабочей колонне 40, при этом выносимая жидкость выходит через фильтры 54 и обратно через соответствующие отверстия в инструменте 32 для обслуживания в кольцевое пространство между рабочей колонной 40 и обсадной колонной 36. Проходные отверстия 80 и уплотнения 94, 96 также могут быть расположены таким образом, чтобы обеспечить путь для циркуляции жидкости вниз по рабочей колонне 40 и затем вверх по окружающему кольцевому пространству или наоборот. В некоторых вариантах осуществления путь для циркуляции жидкости может проходить вниз через рабочую колонну 40 до нижней части узла 74 промывочной трубы и вверх через кольцевое пространство вокруг системы 38 заканчивания на поверхность. Компоненты инструмента для обслуживания также могут быть расположены таким образом, чтобы обеспечить путь для циркуляции жидкости вниз через рабочую колонну 40 к нижней части узла 74 промывочной трубы после транспортировки гравийной набивки.

[0056] В некоторых вариантах осуществления проходные отверстия, уплотнения 94, 96 и другие компоненты инструмента для обслуживания могут быть расположены таким образом, чтобы исключить поршневание за счет поддержания постоянной гидростатической связи с пластом во время перемещений инструмента 32 для обслуживания. Соответственно, компоненты и расположение компонентов инструмента 32 для обслуживания могут быть отрегулированы в соответствии с желаемой циркуляцией жидкости и работой инструмента 32 для обслуживания для данных скважинных применений.

[0057] Несмотря на то, что выше подробно описаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники легко поймут, что возможно множество модификаций без существенного отступления от идей настоящего изобретения. Соответственно, такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, определенный в формуле изобретения.

Группа изобретений относится к системе и способу цементирования и предотвращения пескопроявления. Техническим результатом является обеспечение одновременного цементирования и размещения системы для предотвращения пескопроявления. Способ включает разъемное соединение инструмента для обслуживания в обсадной колонне. Также способ включает спуск инструмента для обслуживания посредством обсадной колонны в ствол скважины. Также способ включает размещение скважинной системы заканчивания, соединенной с обсадной колонной в скважинном местоположении для выполнения операции гравийной набивки. Также способ включает спуск рабочей колонны в скважину к инструменту для обслуживания после размещения скважинной системы заканчивания в скважинном местоположении. Также способ включает присоединение рабочей колонны к инструменту для обслуживания посредством защелки на нижнем конце рабочей колонны. Также применение инструмента для обслуживания после соединения с рабочей колонной для выполнения скважинных операций. Скважинные операции содержат нагнетание гравийной пульпы через рабочую колонну, защелку и инструмент для обслуживания. Также скважинные операции включают нагнетание цемента через рабочую колонну, защелку и инструмент для обслуживания. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ цементирования и предотвращения пескопроявления в скважине, включающий: разъемное соединение инструмента для обслуживания в обсадной колонне;

спуск инструмента для обслуживания посредством обсадной колонны в ствол скважины;

размещение скважинной системы заканчивания, соединенной с обсадной колонной в скважинном местоположении для выполнения операции гравийной набивки;

спуск рабочей колонны в скважину к инструменту для обслуживания после размещения скважинной системы заканчивания в скважинном местоположении;

присоединение рабочей колонны к инструменту для обслуживания посредством защелки на нижнем конце рабочей колонны; и

применение инструмента для обслуживания после соединения с рабочей колонной для выполнения скважинных операций, причем скважинные операции содержат:

нагнетание гравийной пульпы через рабочую колонну, защелку и инструмент для обслуживания;

нагнетание цемента через рабочую колонну, защелку и инструмент для обслуживания.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий извлечение инструмента для обслуживания из ствола скважины с рабочей колонной после применения инструмента для обслуживания для выполнения скважинных операций.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап спуска включает спуск инструмента для обслуживания в скважину с обсадной колонной и скважинной системой заканчивания.

4. Способ по п. 3, дополнительно включающий обеспечение скважинной системы заканчивания противопесочными фильтрами в сборе и пакером.

5. Способ по п. 4, дополнительно включающий доставку жидкости вниз через рабочую колонну и инструмент для обслуживания для установки пакера.

6. Способ по п. 1, дополнительно включающий формирование рабочей колонны с бурильной трубой.

7. Способ предотвращения пескопроявления, включающий:

соединение скважинной системы заканчивания с обсадной колонной;

опускание инструмента для обслуживания в буровую скважину со скважинной системой заканчивания посредством обсадной колонны;

размещение скважинной системы заканчивания в скважинном местоположении для выполнения операции гравийной набивки;

последующее соединение инструмента для обслуживания с рабочей колонной посредством защелки на нижнем конце рабочей колонны; и

применение инструмента для обслуживания в скважине для выполнения скважинных операций,

причем скважинные операции содержат:

открытие узла муфты с гравийной набивкой системы заканчивания с использованием сдвигающего устройства инструмента для обслуживания в скважине; и

нагнетание гравийной пульпы через рабочую колонну, защелку и инструмент для обслуживания.

8. Способ по п. 7, дополнительно включающий отсоединение инструмента для обслуживания и извлечение инструмента для обслуживания из скважины посредством рабочей колонны, при этом обсадная колонна и скважинная система заканчивания остаются в скважине.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что этап последующего соединения включает соединение посредством защелки бурильной трубы с инструментом для обслуживания.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что этап соединения скважинной системы заканчивания с обсадной колонной включает соединение системы заканчивания с противопесочными фильтрами с обсадной колонной.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что скважинные операции включают установку пакера скважинной системы заканчивания.

12. Способ по п. 7, отличающийся тем, что скважинные операции включают применение инструмента для обслуживания для выполнения операции цементирования.

13. Способ по п. 7, дополнительно включающий обеспечение инструмента для обслуживания циркуляционным узлом и узлом промывочной трубы.

14. Система предотвращения пескопроявления, содержащая:

инструмент для обслуживания, расположенный в скважине посредством обсадной колонны, причем инструмент для обслуживания имеет профиль защелки; и

циркуляционный узел под профилем защелки;

одно или более сдвигающих устройств под циркуляционным узлом, причем одно или более сдвигающих устройств сконфигурированы для открытия узла муфты с гравийной набивкой, и

рабочую колонну, имеющую защелку, которая выполнена с возможностью фиксации в профиле защелки после размещения инструмента для обслуживания в скважине.

15. Система по п. 14, дополнительно содержащая систему заканчивания с противопесочными фильтрами, соединенную с обсадной колонной.

16. Система по п. 14, отличающаяся тем, что циркуляционный узел выполнен с возможностью приведения в действие для выполнения операции гравийной набивки и операции цементирования.