Способ доставки оборудования в горизонтальные и наклонные участки скважины Российский патент 2025 года по МПК E21B23/00 E21B47/00 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к средствам, обеспечивающим проведение геофизических исследований и производство ремонтных работ в горизонтальных нефтяных и газовых скважинах приборами и инструментами.

Известен (US, патент, опубл. 04.04.1978) способ доставки геофизических приборов с использованием груза, подвешиваемого на каротажный кабель выше геофизического прибора. Груз выполнен в виде секций, состоящих из трубчатых насадок, связанных между собой при помощи разъемных замковых элементов таким образом, что секции груза свободно насаживаются на каротажный кабель и вместе с геофизическим прибором спускаются в открытый ствол скважины на заданную глубину. Благодаря приданной кабелю жесткости геофизический прибор перемещается в горизонтальной и искривленной части скважины. Преимущество способа по сравнению с известным способом доставки приборов на бурильных трубах состоит в более высокой производительности, т.к. не требуется производить спуско-подъем труб, а все операции по доставке геофизического прибора в горизонтальный ствол осуществляются при помощи каротажного оборудования.

Недостатком способа является низкая надежность, обусловленная возможностью прихвата груза с геофизическим прибором в горизонтальном стволе, т.к. груз обладает значительной массой и требуется значительное усилие для его передвижения по горизонтальному стволу.

Известен способ доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину (патент РФ №2148167 опубл. 26.12.1997). Для доставки в горизонтальную скважину геофизических приборов на каротажный кабель нанизывают толкатель в виде упирающихся на прибор трубчатых насадок, придающих жесткость кабелю, и груза, закрепляемого на кабеле выше толкателя и развивающего необходимое усилие для проталкивания приборов по горизонтальному стволу. При этом толкатель и груз закрепляют неподвижно на кабеле с помощью зажимов. Причем усилие натяжения кабеля между соседними зажимами не превышает веса обреза кабеля, заключенного между указанными зажимами.

Недостатком способа являются низкая надежность при обратном выходе из горизонтального участка и отсутствие гарантий извлечения рассыпавшегося оборудования при обрыве кабеля.

Известен (RU, патент 2105326, опубл. 20.02.1998) способ исследования наклонных и горизонтальных скважин c использованием кабеля специальной «жесткой» конструкции, с помощью которого осуществляют проталкивание приборов на забой скважины

Недостатком известного способа следует признать необходимость использования специальных кабелей.

Известен (RU, патент 2459926, опубл. 27.08.2012) способ доставки оборудования в горизонтальный или наклонный ствол скважины, включающий размещение и спуск оборудования по непрерывному трубопроводу, меньшему, чем колонна НКТ, диаметра и совместный спуск непрерывного трубопровода и колонны НКТ, при этом нижний конец непрерывного трубопровода соединяют с насадкой герметичным неразъемным в скважинных условиях соединением, колонну НКТ соединяют с насадкой разъемным соединением, проталкивают колонну НКТ в горизонтальный или наклонный ствол скважины, а посредством насадки протягивают в непрерывный трубопровод, отсоединяют разъемное соединение и поднимают из скважины колонну НКТ, снабжают колонну НКТ глубинным насосом и спускают в скважину параллельно непрерывному трубопроводу, эксплуатируют в скважине колонну НКТ с насосом и оборудование в непрерывном трубопроводе независимо друг от друга.

Недостатками реализации известного способа являются низкая эффективность реализации, низкая надежность, связанная с необходимостью отсоединения НКТ от насадки в скважине, а также высокая продолжительность работ, связанная с постоянным одновременным спуском непрерывного трубопровода и колонны НКТ.

Данный способ принят в качестве ближайшего аналога разработанного способа.

Технической проблема, на решение которой направлен разработанный способ, состоит в расширении ассортимента средств доставки материалов и оборудования в горизонтальную и наклонную скважины.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в обеспечении возможности доставки грузов в горизонтальные и наклонные участки скважины.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ. Согласно разработанному способу, в скважину с горизонтальным или наклонным участком до необходимого интервала спускают шнек с загрузкой, причем диаметр шнека не превышает проходного сечения скважины или диаметра добывающей или обсадной трубы, спущенной в скважину и представляющей собой элемент эксплуатационной колонны или заканчивания, при этом шнек выполнен с возможностью вращения с использованием электродвигателя.

Поступательное перемещение шнека происходит за счет взаимодействия ребер шнека со стенкой или стенками скважины или трубы. Вращение шнека переходит в поступательное его движение и перемещение в поступательном линейном направлении вдоль ствола скважины.

Предпочтительно шнек используют в качестве тягового модуля для перемещения или доставки нагрузки в виде геофизических приборов, оборудования и других видов груза в необходимые участки скважины.

Обычно используют шнек с лопастями в виде винта, спирали или винта Архимеда.

В некоторых вариантах реализации способа используют шнек в качестве тягового модуля, причем на одном из концов шнека установлен электродвигатель.

Используемый шнек может быть выполнен полностью или частично выполнен из металла или полимера.

В некоторых вариантах реализации способа используют шнек, перекрывающий полностью проходное сечение скважины или добывающей трубы, спущенной в скважину.

Иногда используют несколько шнеков, соединенных последовательно для увеличения тягового усилия.

Возможно, что иногда шнеки используют парами, причем вращение в каждой паре шнеков осуществляют в разных направлениях.

Шнек может быть дополнительно оснащен устройством геофизического контроля его координат в горизонтальном стволе (участке) скважины.

Шнек также может быть дополнительно оснащен устройством, управляющим его перемещением и контролирующим скорость и направление.

Шнек может быть дополнительно оснащен устройством, препятствующим скручиванию геофизического кабеля. Известные устройства, препятствующие скручиванию геофизического кабеля, выпускаемые рядом отечественных и зарубежных фирм, представляют собой вращающиеся токосъемники и содержат многокольцевой коллектор, щеткодержатель и контактные щетки, прижимаемые к контактным кольцам с определенным усилием.

Работа шнека с функцией тягового модуля основана на превращении вращательного движения в поступательное за счет касания ребер шнека стенки или стенок трубы или скважины и обусловленное этим перемещение шнека.

Разработанный способ может быть реализован следующим образом.

В случае использования шнека в качестве тягового модуля при касании его ребрами внутренних стенок скважины или трубы, транспортируемое тело располагают перед или после шнека и, вращая шнек, за счет вращательного движения ребер винта, касающегося стенок или стенки трубы или скважины, перемещают тело поступательно в нужную точку горизонтального участка трубы. Причем, вращение шнека может быть осуществлено за счет установки электродвигателя таким образом, чтобы обеспечить вращение шнека для перемещения его поступательно в нужном направлении.

С использованием шнека в качестве тягового модуля происходит доставка технологических, технических устройств, геофизического, гидродинамического оборудования, маркеров и материалов с целью проведения необходимых скважинных исследований, геолого-технических операций, ремонтно-изоляционных работ (интенсификация добычи углеводородов, повышение нефтеотдачи пластов, операции по глушению и ограничению водопритоков, разобщению участков дренирования) в горизонтальной части и наклонно-направленных скважинах с большим отклонением от вертикали.

Шнек как тяговый модуль осуществляет доставку в следующие скважины:

- нефтегазовые и водонагнетательные;

- заглушенные;

- через НКТ;

- через лубрикаторы и другое оборудование, позволяющее вводить в скважины при наличии давления на устье и притока флюида на скважине.

Привод шнека как тягового модуля обеспечивает нескручивание геофизического кабеля, стального троса при эксплуатации в скважине.

Доставляемое в скважину оборудование может располагаться как впереди, так и позади тягового модуля, то есть в режимах «толкать» и «тянуть».

Обычно шнек как тяговый модуль обеспечивается электропитанием через геофизический кабель.

В случае автономного варианта работы шнек как тяговый модуль обеспечивают автономным блоком питания и управления.

Извлечение шнека из скважины производят геофизическим кабелем или стальным тросом.

Технические требования к шнеку как скважинному тяговому модулю:

- тяговый модуль - это многоразовое внутрискважинное оборудование, обеспечивающее его перемещение по стволу скважины с необходимым тяговым усилием и преодолением некоторых препятствий (сужение или увеличение проходимого сечения.

Изобретение относится к способу доставки оборудования в горизонтальный или наклонный участок ствола скважины. Техническим результатом является обеспечение возможности доставки грузов в горизонтальные и наклонные участки скважины. Способ включает спуск шнека в скважину до необходимого для спуска участка. Диаметр шнека не превышает проходного сечения скважины или диаметра добывающей или обсадной трубы, спущенной в скважину и представляющей элемент эксплуатационной колонны или заканчивания. Шнек с лопастями в виде винта, спирали или винта Архимеда выполнен с возможностью вращения с использованием электродвигателя. 10 з.п. ф-лы.

1. Способ доставки оборудования в горизонтальный или наклонный участок ствола скважины, характеризующийся тем, что в скважину до необходимого для спуска участка спускают шнек, диаметр которого не превышает проходного сечения скважины или диаметра добывающей или обсадной трубы, спущенной в скважину и представляющей элемент эксплуатационной колонны или заканчивания, при этом шнек с лопастями в виде винта, спирали или винта Архимеда выполнен с возможностью вращения с использованием электродвигателя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шнек используют в качестве тягового модуля для перемещения или доставки геофизических приборов, оборудования и других видов груза в необходимые участки скважины.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют шнек в виде тягового модуля, на одном из концов которого установлен электродвигатель.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют шнек, который полностью или частично выполнен из металла.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют шнек, который полностью или частично выполнен из полимера.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют шнек, перекрывающий полностью проходное сечение скважины или добывающей трубы, спущенной в скважину.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют несколько шнеков, соединенных последовательно для увеличения тягового усилия.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шнеки используют парами, причем вращение в каждой паре тяговых модулей осуществляют в разных направлениях.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шнек оснащают устройством геофизического контроля его координат в горизонтальном стволе - участке скважины.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шнек оснащают устройством, управляющим его перемещением и контролирующим скорость и направление.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно шнек содержит устройство, препятствующее скручиванию геофизического кабеля.