8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:

Мостовые пробки для изоляции зон в скважине


МУН: Технические средства для проведения ремонтно-изоляционных работ - Добыча и переработка

Ремонтно-изоляционные работы (РИР) - одно из основных средств по увеличению степени извлечения нефти из пласта.

Ремонтно-изоляционные работы (РИР) - одно из основных средств по увеличению степени извлечения нефти из пласта.

Как повысить качество изоляционных работ? О своем опыте в решении этого вопроса рассказывает специалист компании Югсон-Сервис.

РИР скважин проводят в случаях, когда необходимо:

- обеспечить изоляцию продуктивных объектов от вод,

- создать цементный стакан на забое скважины или цементный мост в колонне,

- перекрыть фильтр при переводе скважины на выше - или нижезалегающий горизонт,

- создать цементный пояс в призабойной зоне скважины для надежной изоляции,

- перекрыть дефекты в эксплуатационной колонне,

- изолировать продуктивные горизонты друг от друга в интервале спуска эксплуатационной колонны или хвостовика при зарезке и бурении второго ствола,

- закрепить призабойную зону скважины с целью уменьшения пробкообразования.

Основное требование к технологии - обеспечение закачки рабочих растворов изоляционного агента в скважину и продавливание в изолируемый интервал. Это достигается за счет исключения из технологии условий и операций, способствующих разбавлению рабочих растворов, а так же в результате заполнения скважины однородной по плотности жидкости; применение рабочих растворов плотностью большей, чем плотность жидкости, заполняющей скважину; использования разбуриваемых пакеров.

Значительный объем при капитальном ремонте скважин занимают ремонтно-изоляционные работы (РИР), связанные с восстановлением целостности и герметичности обсадных колонн, целостности цементного кольца, ограничения притока вод и межколонных перетоков, а также отсечения интервалов обсадных колонн с помощью цементных мостов для перехода на эксплуатацию выше лежащих горизонтов, для забурки боковых стволов, для проведения ГРП.

Часты случаи, когда, установив цементный мост напротив изолируемого интервала, обнаруживают его не на расчетной глубине. Это наблюдается в скважинах с высокой приёмистостью и посаженным пластовым давлением. В скважинах с высоким пластовым давлением и большим газовым фактором цементный мост во время ОЗЦ «прошивается» и операцию приходится проводить несколько раз до получения положительного результата.

Для решения проблемы повышения качества ремонтно-изоляционных работ, сокращения сроков ремонтов, а также снижения затрат на их проведение на нефтепромыслах Западной Сибири и не только, было внедрено оборудование компании Югсон-Сервис - разбуриваемые мостовые пробки серии ПМ, ПМЗ.

Мостовые пробки выпускаются в нескольких исполнениях.

Рассмотрим 2 определённых типа:

- ПМ (пробка мостовая) - для перекрытия интервала изоляции э/к,

- ПМЗ (пробка мостовая заливочная) - для проведения заливки в подпакерной зоне. Выпускаются в исполнениях с перепадом давления 35 МПа и 100 МПа.

Технология установки пробок мостовых заключается в спуске компоновки, состоящей из пробки мостовой ПМ или ПМЗ, гидравлической установочной компоновки ГУК. При необходимости проводится привязка партией геофизиков. Путем создания давления в НКТ гидравлический узел воздействует на пробку мостовую, тем самым пробка мостовая деформируется и уплотняется в межтрубном пространстве. При достижении заданного давления 17-18 МПа гидравлический узел разъединяется от пробки. В случае установки пробки мостовой ПМ производится опрессовка и подъем гидравлического узла. При установке пробки мостовой заливочной производится проверка приемистости и закачка тампонажных материалов в подпакерную зону непосредственно через ГУК. После извлечения гидравлического узла из пробки ПМЗ срабатывает обратный клапан, тампонажный материал остается в подпакерной зоне под давлением. ГУК извлекается. Гидравлический способ посадки позволяет гарантированно безотказно производить установку пробок мостовых в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Пробка мостовая ПМ (рис. 1) используются для:

- отключения нижележащего пласта без установки цементного моста, при подготовке скважины к РИР или ГРП,

- отключения интервалов обсадной колонны на разведочных скважинах при переходе на вышележащий пласт,

- также могут применяться в качестве опоры для клина отклонителя при зарезке боковых стволов.

Рис 1 Схема применения ПМ и ПМЗ.

Применение мостовых пробок ПМ в отличие от обычных цементных мостов за счет отсутствия дополнительных СПО и отсутствия ОЗЦ - 24 часа позволяют в разы сократить продолжительность и стоимость ремонта. Использование пробок мостовых позволяет устанавливать их с очень высокой точностью, в отличие от цементного моста который в нередких случаях приходится дополнительно подбуривать, неся затраты на дополнительные СПО. При отсечении продуктивного пласта не происходит его загрязнение, что особенно важно при работе с пластами с низкими фильтрационными свойствами.

Пробки мостовые заливочные ПМЗ рекомендуется применять для изоляции продуктивного пласта, ликвидации негерметичности колонны или заколонного перетока.

Благодаря наличию обратного клапана в конструкции пакера ПМЗ спуско-подъемные операции можно производить сразу после цементировочных работ, что в свою очередь сокращает время ремонта и ускоряет ее ввод в эксплуатацию.

Пробки мостовые изготавливаются из легко разбуриваемых материалов, защищены от эффекта подшипника при бурении, благодаря чему среднее время разбуривания на сегодняшний день составляет 2 - 4 часа. На гистограмме (рис. 2) представлен сравнительный анализ изоляционных работ с применением материалов и пробок мостовых.

Применение мостовых пробок заливочных позволяет повысить качество изоляционных работ. За счет качественного ремонта увеличится продолжительность межремонтного периода.

Рис. 2 Гистограмма применения ПМ и ПМЗ.

English announcement

Repair and insulation works (RIRs) - work to block the pathways of water in the production zone of the well and disconnect the individual layers and water-bearing intervals. This work is one of the main means to increase the degree of extraction of oil from the reservoir. How to improve the quality of insulation work? About his experience in dealing with this question says the expert of the company OOO "Yugson-Service".

neftegaz.ru

Технические средства для ремонтно-изоляционных работ

Ремонтно-изоляционные работы (РИР) составляют особую часть операций КРС, и, по мере старения фонда скважин, значение РИР только усиливается. Особенно важным качество работ в этой области делает планомерное повышение показателей межремонтного периода скважин и наработки ГНО на отказ, благодаря которому частые ПРС становятся крайне нежелательными.

С другой стороны, в наиболее сложных случаях РИР оказываются бессильными решить проблемы негерметичности обсадных колонн. Или же экономический расчет показывает неэффективность проведения ремонтных работ. В таких ситуациях незаменимыми становятся способы продолжения эксплуатации скважин в условиях негерметичности части колонны.

В обоих случаях ключевую роль играет скважинное оборудование как используемое при РИР, так и с пускаемое в скважину в составе эксплуатационных колонн.

20.06.2019 Инженерная практика №05/2010 Светашов Владимир Николаевич Технический директор ООО «Югсон-Сервис»

Основной объем при капитальном ремонте скважин занимают РИР, восстанавливающие герметичность лифта скважины. К их числу относится восстановление целостности и герметичности обсадных колонн, восстановление целостности цементного кольца, ограничение притока вод и межколонных перетоков, а также отсечение интервалов эксплуатационных колонн с помощью цементных мостов.

При этом сфера и объемы применения цементных, или мостовых пробок постоянно расширяются. По мере истощения давно разрабатываемых пластов все более общей практикой становится перевод скважин на эксплуатацию вышележащих горизонтов. Кроме того, в отрасли не снижаются масштабы зарезки боковых стволов.

Пробки мостовые разбуриваемые серии ПМ, ПМЗ

МОСТОВЫЕ ПРОБКИ ПМ И ПМЗ

Пробки мостовые разбуриваемые серии ПМ, ПМЗ представляют собой разбуриваемые пакеры, предна-значенные для временного или постоянного отключения пластов и проведения РИР в подпакерной зоне под давлением (см. «Пробки мостовые разбуриваемые серии ПМ, ПМЗ»). При этом пробки серии ПМ предназначены для перекрытия интервала изоляции ЭК, а ПМЗ — для проведения заливки в подпакерной зоне. Обе разновидности мостовых пробок изготавливаются из легкоразбуриваемых материалов.

Установка пробок производится с помощью гидравлической установочной компоновки ГУК, путем создания избыточного давления в стандартных или гибких НКТ (см. «Технология установки пробок мостовых ПМ, ПМЗ»).

Конструкция ГУК позволяет проводить цементировочные работы сразу после посадки мостовых пробок, как в подпакерной, так и в надпакерной зонах (см. «Схемы применения разбуриваемых мостовых пробок ПМ, ПМЗ при проведении РИР»). При этом все оборудование рассчитано на эффективное использование в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах при дифференциальном давлении от 35 до 100 МПа.

Технология установки пробок мостовых ПМ, ПМЗ

Универсальность и конструктивная простота мостовых пробок позволяет с их использованием значительно сокращать время проведения технологических операций при РИР с соответствующим снижением стоимости работ (см. «Анализ эффективности применения пробок мостовых ПМ, ПМЗ по одному из предприятий Западной Сибири»). Надежность конструкции пробок исключает загрязнение призабойной зоны продуктивного пласта, равно как и в целом снижает операционные риски. В свою очередь, применяемая схема посадки пробок позволяет производить их установку в заданном интервале с высокой точностью.

Схемы применения разбуриваемых мостовых пробок ПМ, ПМЗ при проведении РИР

Также есть возможность после закачки тампонирующих составов производить докрепление цементным раствором с последующим сохранением подпакерного давления на время ОЗЦ, в ходе которого допускается проведение спускоподъемных операций.

ИЗОЛЯЦИЯ ЗОН НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ

Двухпакерная компоновка изоляции зоны негерметичности ИЗН предназначена для длительной изоляции негерметичного или любого другого, требующего изоляции интервала эксплуатационной колонны и расположенного ниже насосного оборудования, с целью продолжения эксплуатации скважины.

Двухпакерная компоновка изоляции зоны негерметичности ИЗН

Компоновка включает в себя нижний пакер механический серии 4ПМС, верхний пакер гидравлический серии 5ПМС и гидравлическую установочную компоновку ГУК (см. «Двухпакерная компоновка изоляции зоны негерметичности ИЗН»).

Установка нижнего пакера 4ПМС осуществляется путем осевых перемещений, а верхнего — с помощью ГУК, путем создания избыточного давления в стандартных или гибких НКТ.

Извлекается компоновка с помощью ловителя труб наружного захвата типа ЛТН (см. «Схемы компоновок изоляции зон негерметичности»).

Компоновка позволяет надежно изолировать интервал ЭК до 1500 м без проведения дорогостоящих РИР в наклонных, горизонтальных и, в том числе, глубоких скважинах.

  • Применение двухпакерной компоновки ИЗН при РИР позволяет:исключить многократные дорогостоящие РИР с применением тампонажных изоляционных материалов;
  • сократить время проведения РИР;
  • надежно изолировать негерметичный интервал ЭК;
  • сохранить коллекторские свойства изолируемого пласта;
  • извлечь компоновку и переустановить ее в другом интервале;
  • увеличить межремонтный период эксплуатации скважины;
  • ускорить ввод скважины в эксплуатацию.
Схемы компоновок отсечения зон негерметичности с применением пакера 4ПМС-КВ, 4ПМС-КВ ОГ

ПАКЕР МЕХАНИЧЕСКИЙ С КАБЕЛЬНЫМ ВВОДОМ 4ПМС-КВ

Это широко востребованное сегодня устройство предназначено для герметичного разобщения интервалов ствола обсадной колонны с целью отсечения вышерасположенной зоны негерметичности обсадной колонны, защиты продуктивного пласта и продолжения отбора пластового флюида с помощью ЭЦН без проведения РИР обсадной колонны.

Установка и снятие пакера 4ПМС-КВ осуществляется с помощью осевых манипуляций без вращения колонны НКТ и без опоры на забой.

Соединение пакера с НКТ обеспечивает правильную и надежную ориентацию пакера относительно НКТ с кабелем ЭЦН.

Монтаж пакера на скважине и посадка в обсадной колонне не представляют большой сложности, равно как и герметизация кабеля в пакере (см. «Схемы компоновок отсечения зон негерметичности с применением пакера 4ПМС-КВ, 4ПМС-КВ ОГ»). При этом исключается повреждение жил кабеля на участке со снятой броней: жилы изолированы и защищены от воздействия внешних механических повреждений.

Схемы компоновок отсечения зон негерметичности с применением пакера 4ПМС-КВ, 4ПМС-КВ ОГОснастка цементирования технических колонн серии ОЦТК

Компоновка с применением пакера 4ПМС-КВ позволяет надежно изолировать интервал ЭК без проведения дорогостоящих РИР в наклонных, горизонтальных и, в том числе, глубоких скважинах.

ОСНАСТКА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ КОЛОНН

Оснастка цементирования технических колонн серии ОЦТК представляюет собой комплект оборудования для цементирования технических колонн «летучек» — технологии, нередко используемой при РИР (см. «Оснастка цементирования технических колонн серии ОЦТК»). Наличие в компоновке клапана исключает обратное выдавливание цемента после его закачки.

Оригинальная конструкция клапана КОЛ надежно работает и препятствует размыванию в процессе прокачки цементного раствора. При этом весь комплект оборудования изготовлен из легкоо разбуриваемых материалов.

glavteh.ru

Мостовая пробка

Одна из разновидностей пакерного оборудования, применяемого в нефтедобывающей промышленности, представлена так называемыми мостовыми пробками – устройствами, предназначенными для разобщения пластов. Использование подобных устройств по большей части связано с проведением работ по консервации скважин, их ремонтом и непосредственно в ходе эксплуатации.

Мостовые пробки включают ряд общих конструкционных элементов, характерных практически для любого устройства этого класса. В число таких элементов входит замковый узел (функцией которого является удержание остальных элементов при транспортировке и пакеровке), уплотнительный узел (который обеспечивает герметичное разобщение объемов) и якорный узел (который обеспечивает фиксацию устройства в скважине). В некоторых случаях конструкция мостовой пробки может иметь свои особенности. Например, якорные узлы могут быть разделены на верхний и нижний, каждый из которых блокирует перемещение только в одном из направлений. Кроме того, извлекаемые мостовые пробки могут снабжаться узлом извлечения, который обеспечивает соединение со сцепным устройством, а также при необходимости или в случае аварийной ситуации – обеспечивает своевременное разъединение с замковым узлом.

Разбуриваемые мостовые пробки представляют собой пакеры из легкоразбуриваемых материалов. Помимо таких устройств существуют также извлекаемые мостовые пробки, которые подразумевают возможность создания временной или переходящей в постоянную изоляции. Установка и подъем извлекаемых мостовых пробок производится при помощи гибкой трубы и комплекса гидравлического оборудования. При невозможности извлечения такая мостовая пробка тоже легко разбуривается.

Электромеханические мостовые пробки сегодня еще находятся на этапе опытно-промышленного испытания, но уже успели привлечь внимание многих специалистов. Их установка производится за счет применения геофизического оборудования и электроустановочной компоновки. В числе преимуществ таких устройств – высокая скорость проведения подготовительных работ, а также хорошие показатели разбуривания.

Возможностью использования в необсаженных стволах скважин отличается заливочная мостовая пробка для открытого ствола. Эта современная разработка позволяет проводить работы в подпакерной зоне с подачей тампонажного состава под давлением.

rosprombur.ru

Растворимая мостовая пробка

ПРИТЯЗАНИЕ НА ПРИОРИТЕТ/ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящий документ заявляет приоритет в соответствии с патентной заявкой США № 12/855503, поданной 12 августа 2010 года под заголовком «Растворимая мостовая пробка» (“Dissolvable Bridge Plug”), которая является продолжением в части притязания на приоритет в соответствии с разделом 35 Свода законов США § 120 патентной заявки США под серийным номером 11/427233, поданной 28 июня 2006 года под заголовком «Разлагаемые композиции, установки, включающие их, и способ использования» ("Degradable Compositions, Apparatus Comprising Same and Method of Use"). Патентная заявка США под серийным номером 11/427233, в свою очередь, заявляет приоритет в соответствии с разделом 35 Свода законов США § 119(e) предварительных патентных заявок США под серийными номерами 60/771627 и 60/746097, поданных 9 февраля 2006 года и 1 мая 2006 года, соответственно. Описания каждой из этих заявок включены сюда путем ссылок в полном объеме.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Описанные здесь варианты воплощения изобретения относятся к мостовой пробке, созданной для использования в операциях обсаженной скважины. Конкретнее, описаны варианты воплощения пробки, в которых металлические якорные и опорные элементы могут быть растворимыми во внешней среде скважины, особенно после операций гидроразрыва.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Исследование, бурение и заканчивание нефтегазоносных и других скважин обычно является сложным, отнимающим много времени и, в конечном итоге, очень дорогим мероприятием. С учетом этих расходов дополнительный акцент был поставлен на эффективности, связанной с заканчиванием и обслуживанием скважины в период ее эксплуатации. Постоянно увеличивающиеся с годами глубины скважин и усложнение их архитектуры привели к тому, что сокращению времени и усилий, затрачиваемых на операции заканчивания и обслуживания, уделяется еще больше внимания.

[0004] Операции перфорирования и гидроразрыва в обсаженной скважине, обычно во время заканчивания скважины, составляют одну такую область, где имеют место значительные затраты времени и усилий, особенно с увеличением глубины и сложности архитектуры скважины. Эти операции включают позиционирование мостовой пробки в нижней части участка скважины, где будут проводиться операции перфорирования и гидроразрыва. Позиционирование мостовой пробки можно облегчить путем прокачивания рабочей жидкости через скважину. Это может быть особенно полезно там, где пробка должна перемещаться через горизонтальный участок скважины.

[0005] На месте наземное оборудование нефтяного промысла можно соединить с пробковым узлом посредством обычного талевого каната так, чтобы управлять настройкой пробки. Такая настройка может включать расширение шлипсов и уплотнителя узла для заякоривания и герметизации пробки соответственно. После закрепления и герметизации операция перфорирования может иметь место выше мостовой пробки так, чтобы обеспечить перфорации через обсадную колонну на участке скважины. Аналогично, затем можно осуществить гидроразрыв, направляя жидкость для гидроразрыва через перфорации обсадной колонны и в смежный пласт. Этот процесс можно повторять, обычно, начиная с терминального конца скважины и двигаясь вверх по стволу скважины участок за участком, пока обсадная колонна и пласт не будут скомпонованы и обработаны, как это необходимо.

[0006] Наличие установленной мостовой пробки внизу скважинного участка, как указано выше, предотвращает воздействие высокого давления в операциях перфорирования и гидроразрыва на участки скважины ниже пробки. Действительно, даже хотя указанные операции, вероятно, создают в скважине давление свыше 5000 фунт/кв. дюйм, участок скважины ниже пробки остается изолированным от выше расположенного участка. Такая степень изоляции достигается, главным образом, благодаря использованию износоустойчивых металлических деталей пробки, включая вышеуказанные шлипсы, а также центральную оправку.

[0007] К сожалению, в отличие от настройки мостовой пробки, связь посредством талевого каната является не пригодной для освобождения пробки. Более того, из-за высокого давления в операциях и степени якорности, требуемой для пробки, после установки ее обычно конфигурируют для почти постоянного размещения. В результате удаление мостовой пробки требует в дальнейшем разбуривания пробки. Кроме того, где пробка установлена в горизонтальном участке скважины, удаление пробки может быть особенно сложным. В отличие от первоначального позиционирования мостовой пробки, которое может быть облегчено путем прокачивания флюида через скважину, не существует подходящего инструмента или технологии, способствующей разбуриваемому удалению пробки. Действительно, благодаря физической ориентации пробки относительно наземного оборудования нефтепромысла, каждое разбуривание пробки в горизонтальном участке скважины может потребовать часы работы специально обученного рабочего и бурового оборудования.

[0008] В зависимости от конкретной архитектуры скважины несколько горизонтальных разбуриваний мостовых пробок, а также десятки вертикальных разбуриваний могут иметь место в процессе обычных операций перфорирования и гидроразрыва для данной обсаженной скважины. В итоге это может добавить несколько дней и несколько сотен тысяч долларов к расходам на специально обученного рабочего и на оборудование, предназначенных только для разбуривания мостовой пробки. Кроме того, даже с такими понесенными издержками самые терминальные или расположенные в горизонтальном забое пробки часто оставляют на месте, поскольку операцией разбуривания невозможно достичь полного удаления пробки, которая таким образом перекрывает доступ к последним нескольким сотням футов скважины.

[0009] Предпринимались усилия по снижению расходов, связанных со временем, рабочей силой и оборудованием, необходимыми для разбуривания мостовой пробки, как описано выше. Например, в настоящее время многие мостовые пробки включают части, которые изготавливают из стекловолоконных материалов, которые легко разрушаются во время разбуривания. Однако при использовании таких материалов для вышеуказанных шлипсов и/или оправки существует риск повреждения пробки во время перфорирования или гидроразрыва в условиях высокого давления. Такое повреждение могло бы, вероятно, потребовать, дополнительной операции очистки и последующего размещения и установки полностью новой мостовой пробки, все это при значительных затратах времени и средств. Таким образом, чтобы избежать таких рисков, традиционные мостовые пробки в целом по-прежнему требуют много времени и труда для удаления их разбуриванием, особенно в случае горизонтально расположенных пробок.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Предлагается мостовая пробка для использования в обсаженной скважине во время операций, создающих высокое давление. Пробка обеспечивает эффективную изоляцию во время операции. Однако пробка изготовлена также из плотной структуры, которая является растворимой в скважине.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] На фиг.1 изображен вид сбоку частичного разреза варианта воплощения растворимой мостовой пробки.

[0012] На фиг.2 показан общий вид нефтепромысла, вмещающего скважину с мостовой пробкой фиг.1, используемой здесь.

[0013] На фиг.3 изображен увеличенный вид забойной зоны, взятый из сечения 3-3 фиг.2, показывающий поверхность контакта мостовой пробки с обсадной колонной скважины.

[0014] На фиг.4A изображен увеличенный вид фиг.3, теперь показывающий растворимую природу шлипсов мостовой пробки и изменение поверхности раздела, как результат.

[0015] На фиг.4В изображен увеличенный вид фиг.4A, теперь отображающий операцию разбуривания, применяемую к практически растворенной мостовой пробке.

[0016] На фиг.5 приведена блок-схема, подытоживающая вариант воплощения изобретения, использующий растворимую мостовую пробку в скважине.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0017] Варианты воплощения изобретения описаны здесь со ссылкой на определенные забойные операции, где используется мостовая пробка для изоляции скважины. Например, эти варианты воплощения изобретения уделяют главное внимание операциям перфорирования и разрыва. Однако можно использовать много операций, в которых выгодно применять варианты воплощения растворимой мостовой пробки, как описано здесь. Например, при любом количестве временных изоляций, например, чтобы выполнить изолированную очистку или другую операцию, можно воспользоваться вариантами воплощения мостовой пробки, описанными ниже. В любом случае, варианты воплощения изобретения, описанные здесь, включают мостовую пробку, изготовленную для безопасного крепления в обсаженной скважине для выполнения операции высокого давления. Это может сопровождаться существенным растворением металлических частей пробки так, что возможно более эффективное ее удаление.

[0018] Обратимся сейчас к фиг.1, где показан вид сбоку частичного разреза варианта воплощения растворимой мостовой пробки 100 настоящего изобретения. Мостовая пробка 100 называется «растворимой» в том смысле, что определенные ее характеристики могут быть сконфигурированы для пассивного разложения или растворения под действием скважинных условий, как подробно описано ниже. При использовании здесь, термин «пассивное разложение» относится к разложению, происходящему под действием скважинных условий, в независимости от того, являются ли такие условия уже существующими или вызванными.

[0019] В варианте воплощения фиг.1 пробка 100 включает шлипсы 110 и оправку 120, которые, несмотря на то, что в конечном итоге являются растворимыми, первоначально обладают высокой прочностью и твердостью (например, группа прочности L80, P110). Таким образом, можно обеспечить поддержание изоляции и якорности в отношении обсадной колонны 380 во время операций высокого давления (см. фиг.3A). В одном варианте воплощения изобретения шлипсы 110 и оправка 120 скомпонованы так, чтобы выдерживать перепад давления больше, чем приблизительно 8000 фунт/кв. дюйм для обеспечения структурной целостности пробки 100. Таким образом, операция стандартного перфорирования или гидроразрыва, которая вызывает перепад давления приблизительно 5000 фунт/кв. дюйм, не является большой проблемой. Благодаря якорности и структурной целостности, которые они обеспечивают пробке 100, шлипсы 110 и оправку 120 можно отнести здесь к элементам целостности.

[0020] Несмотря на характеристики высокой прочности и твердости шлипсов 110 и оправки 120, их способность к разложению или растворению позволяет проводить последующее разбуривание или другие способы удаления пробки эффективным и экономным по времени способом (см. фиг.3B). Введение разлагаемого или растворимого компонента в шлипсы 110 и оправку 120 можно достичь путем использования в конструкции химически активного металла. А именно, как подробнее описано ниже, шлипсы 110 и оправка 120 могут быть изготовлены из химически активного металла, такого как алюминий с введенным в него легирующим элементом. Например, как подробно описано в заявке США № 11/427233, включенной сюда легирующий элемент может быть элементом, таким как литий, галлий, индий, цинк и/или висмут. Таким образом, со временем, особенно при прямом действии воды, жидкости для гидроразрыва, при воздействии высоких температур и других условий призабойной зоны скважины, материал шлипсов 110 и оправки 120 может начать разлагаться или растворяться.

[0021] Продолжаем ссылаться на фиг.1 с добавлением ссылки на фиг.2, где показано, что пробка 100 также может включать уплотнение 150 для изоляции при размещении в скважине 280. Уплотнение 150 может быть из обычного полимерного герметизирующего материала. Кроме того, в показанном варианте воплощения пробка 100 сконфигурирована для размещения посредством талевого каната и снабжена муфтой 175 для крепления к талевому канату. Пробка 100 также включает другие детали корпуса 160, которые могут иметь собственные соответствующие компоненты и/или служить в качестве структурных поверхностей контакта между шлипсами 110, уплотнением 150, муфтой 175 и другими деталями пробки.

[0022] В отличие от шлипсов 110 и оправки 120, ни одна из деталей корпуса 160, уплотнения 150 или муфты 175 не отвечает за якорность или сохранение структурной целостности пробки 100 во время перфорирования, разрыва или других операций высокого давления в скважине 280. Таким образом, в самом начале варианты материала для этих деталей 150, 160, 175 могут быть выбраны на основе других эксплуатационных параметров. Например, полимерный герметизирующий материал уплотнителя 150 может быть эластомером, выбранным, исходя из таких факторов, как радиальная расширяемость и, вероятно, скважинных условий. Аналогично детали корпуса 160 пробки 100 могут быть из обычного полимера или стекловолоконного композита, выбранных исходя из их легкости к удалению разбуриванием после операции в условиях высокого давления (см. фиг.4В).

[0023] На фиг.2 показан общий вид нефтепромысла 200, вмещающего скважину 280 с мостовой пробкой 100 из фиг.1, используемой здесь. Конкретнее, мостовая пробка 100 используется для изоляции в терминальном боковом стволе 285 скважины 280. Тем не менее несмотря на сложную архитектуру и потенциально существенную глубину, последующее разбуривание пробки 100 может быть достигнуто, причем способом, экономным по времени, как подробно описано ниже.

[0024] В показанном варианте воплощения изобретения предусмотрен буровой станок 210 в наземной части нефтепромысла выше устья скважины 220 с различными трубопроводами 230, 240, присоединенными к нему для гидравлического доступа к скважине 280. Конкретнее, трубопровод высокого давления 230 изображен вместе с эксплуатационным трубопроводом 240. Эксплуатационный трубопровод 240 может быть предусмотрен для добычи углеводородов после заканчивания скважины 280. Однако в более близкой перспективе этот трубопровод 240 можно использовать при извлечении жидкостей гидроразрыва. То есть, трубопровод высокого давления 230 может быть присоединен к габаритному наземному оборудованию, включающему насосы для жидкостей гидроразрыва для создания давления, по меньшей мере, приблизительно 5000 фунт/кв. дюйм для операции гидроразрыва. Таким образом, жидкость для гидроразрыва, в основном, воду, можно закачивать в забой для стимуляции зоны добычи 260.

[0025] В варианте воплощения изобретения на фиг.2 скважина 280 вместе с насосно-компрессорной колонной 275 показана пересекающей различные слои пласта 290, 295 и потенциально тысячи футов прежде, чем достичь указанной зоны добычи 260. Перфорации 265, проникающие в пласт 295, могут быть созданы заранее путем обычной операции гидроразрыва. Кроме того, насосно-компрессорная колонна 275 может быть закреплена на месте в верхней части зоны 260 с помощью обычного пакера 250. Таким образом, операция гидроразрыва в условиях высокого давления, направляемая через насосно-компрессорную колонну 275, может быть эффективно направлена в зону 260.

[0026] Что касается размещения и настройки мостовой пробки 100, то можно использовать много способов. Например, как указано выше, талевый канат, присоединенный к муфте 175, можно использовать для спуска мостовой пробки 100 вниз в вертикальную часть скважины 280. При достижении бокового ствола 285 гидравлическое давление можно использовать для установки там пробки 100. После размещения пробки шлипсы 110 можно привести в действие посредством талевого каната для заякоривания пробки, как описано ниже. Аналогично, уплотнитель 150 можно привести в действие путем сжатия, для герметизации. В других вариантах воплощения изобретения тросовый канат, составную трубу или колтюбинг можно использовать при размещении пробки 100. В таких вариантах воплощения изобретения настройку можно привести в действие гидравлическим путем или путем использования отдельного инструмента для настройки, который компрессионно действует на пробку 100, радиально расширяя шлипсы 110 и уплотнитель 150.

[0027] Продолжим ссылаться на фиг.2, на которой мостовая пробка 100 может быть размещена, как указано, так, чтобы изолировать более нижнюю часть скважины, вероятней всего, необсаженную, части бокового ствола 285, от остальной части скважины 280. Действительно, если мостовая пробка 100 расположена, как показано, то операция гидроразрыва может быть сосредоточена в зоне скважины 280 между пробкой 100 и пакером 250. Таким образом, можно добиться высокого давления для создания перфораций 265 в зоне добычи 260. Как показано выше, последующее извлечение жидкости для гидроразрыва можно выполнять через насосно-компрессорную колонну 275 и трубопровод 240.

[0028] Продолжим со ссылкой на фиг.3, на которой показан увеличенный вид забойной зоны, взятый из сечения 3-3 фиг.2. Скважина 280 ограничена обычной обсадной колонной 380, которая протянута, по меньшей мере частично, в более верхние части бокового ствола 285. С этой перспективы изображена поверхность контакта 375 пробки 100 с обсадной колонной 380, ограничивающей скважину 280. Именно на этой поверхности контакта 375 показаны зубцы 350 видимого шлипса 110, которые внедряются в обсадную колонну 380, таким образом заякоривая пробку 100 на месте. Фактически, несмотря на перепад давления, потенциально превышающий приблизительно 5000 фунт/кв. дюйм во время указанной операции гидроразрыва или во время предшествующего перфорирования, шлипсы 110 помогают поддерживать пробку 100 неподвижной, как показано. Аналогично, обратимся дополнительно к фиг.1, где внутренняя оправка 120 помогает обеспечивать структурную целостность пробки 100 в периоды таких высоких давлений. Фактически, как показано выше, оправка 120, может быть рассчитана на поддержание структурной целостности при перепаде давления 8000-10000 фунт/кв. дюйм или больше.

[0029] Обратимся теперь к фиг.4A, где изображен увеличенный вид фиг.3, после периода растворения мостовой пробки 100 в скважине 280. Заметно, что за период растворения видимый шлипс 110 подвергся степени разложения или растворения. Фактически, соответствующая опорная структура для зубцов 350 шлипса 110, как показано на фиг.3, была разрушена. Таким образом, зубцы 350 больше не удерживаются в обсадной колонне 380. Остается только эродированная поверхность 400 на поверхности контакта 375. В результате пробка 100 больше не является закрепленной шлипсами 110, как описано выше. Внутренняя опорная структура оправки 120 на фиг.1 аналогичным образом разрушилась за период растворения. В результате последующая операция разбуривания, как изображено на фиг.4В, может происходить в течение менее чем приблизительно 30 минут, предпочтительно, менее чем приблизительно 15 минут. Это является существенным снижением времени разбуривания по сравнению с несколькими часами или по сравнению с полным отсутствием возможности разбуривания в отсутствие такого растворения.

[0030] Скорость растворения пробки 100 может быть подобрана посредством вариантов конкретного материала, выбранных для химически активных металлов и легирующих элементов, описанных выше. Таким образом, варианты материала, выбранные при создании шлипсов 110 и оправки 120 фиг.1, могут быть основаны на скважинных условиях, которые определяют скорость растворения. Например, при использовании комбинаций химически активных металлов и легирующих элементов, описанных здесь и в заявке '233, включенной сюда путем ссылки, как подробно описано выше, чем выше скважинная температура и/или концентрация воды, тем быстрее растворение.

[0031] Продолжим ссылку на фиг.4А с дополнением ссылки на фиг.1, на которой скважинные условия, влияющие на скорость растворения, могут быть присущи или существовать ранее в скважине 280. Однако на такие условия также могут влиять или их вызывать операции, проводимые в скважине 280, такие как вышеуказанная операция гидроразрыва. То есть, большое количество жидкости для гидроразрыва, в основном, воды, закачивается в скважину 280 при высоком давлении во время операции гидроразрыва. Таким образом, действие воды на шлипсы 110 и оправка 120 гарантируется в таких операциях. Однако, если скважина 280 является иным образом относительно свободной от воды или не находится при конкретной высокой температуре, то продолжительность операции гидроразрыва может составлять основную часть скважинных условий, которые вызывают растворение. Альтернативно, скважина 280 уже может давать воду или находиться при относительно высокой температуре (например, выше приблизительно 75°C). В целом, шлипсы 110 и оправка 120 изготовлены из материалов, выбранных, исходя из желательной скорости растворения в рамках скважинных условий, которые существуют или вызываются, как в случае операций гидроразрыва. Кроме того, если эти условия вызываются, то ожидаемую продолжительность вызванного условия (например, операции гидроразрыва) также можно учитывать при выборе вариантов материала для шлипсов 110 и оправки 120.

[0032] В то время как варианты материала можно выбрать, исходя из вызванных скважинных условий, таких как операции гидроразрыва, такие операции также можно создать, исходя из характеристик выбранных материалов. Итак, например, если длительность операции гидроразрыва должна быть продолжительной, то эффективная изоляция с помощью пробки 100 аналогично может быть продолжительной посредством использования жидкости гидроразрыва низкой температуры (например, ниже чем приблизительно 25°C на входе в устье скважины 220 на фиг.2). Альтернативно, если периоды гидроразрыва и растворения должны поддерживаться на минимуме, то можно использовать жидкость для гидроразрыва высокой температуры.

[0033] Варианты композиций или материала для шлипсов 110 и оправки 120 подробно описаны в упомянутой заявке '233. Как описано, они могут включать химически активный металл, который сам может быть сплавом с кристаллической, аморфной структурой или с обеими. Металл также может иметь структуру, как у металлов, полученных порошковой металлургией, или даже гибридную структуру из одного или более химически активных металлов в тканой матрице. Обычно, химически активный металл является выбранным из элементов в колонках I и II Периодической таблицы и комбинированным с легирующим элементом. Таким образом, может быть образована высокопрочная структура, которая, тем не менее, является разлагаемой.

[0034] В большинстве случаев химически активный металл является одним из следующих: кальций, магний и алюминий, предпочтительно, алюминием. Кроме того, легирующий элемент обычно является одним из следующего: литий, галлий, индий, цинк или висмут. Также кальций, магний и/или алюминий может служить как легирующий элемент, если он уже не выбран в качестве химически активного металла. Например, химически активный металл алюминий можно эффективно комбинировать с легирующим элементом магнием при изготовлении шлипса 110 или оправки 120.

[0035] В других вариантах воплощения материалы, выбранные для изготовления шлипсов 110 и оправки 120, могут быть усилены керамическими частицами или волокнами, которые могут влиять на скорость разложения. Альтернативно, шлипсы 110 и оправка 120 могут быть покрыты разными композициями, которые могут быть металлическими, керамическими или полимерными по своей природе. Такие покрытия могут быть выбраны так, чтобы влиять или задерживать начало растворения. Например, в одном варианте воплощения выбирается покрытие, которое сконфигурировано так, что оно разлагается только при действии жидкости для гидроразрыва, имеющей высокую температуру. То есть, период растворения для соответствующей структуры шлипсов 110 и оправки 120 отсрочен до фактического начала гидроразрыва.

[0036] Конкретные комбинации химически активного металла и легирующих элементов, которые можно использовать, исходя из желательной скорости растворения и скважинных условий, подробно описаны в упомянутой заявке '233. Факторы, такие как точки плавления материалов, коррозионный потенциал и/или растворимость в присутствии воды, солевого раствора или водорода, все это может быть учтено при определении состава шлипсов 110 и оправки 120.

[0037] В одном варианте воплощения растворение, очевидное на фиг.4А, может иметь место в период между приблизительно 5 и 10 часами. В течение этого времени операцию перфорирования можно проводить посредством образуемых перфораций 265. Кроме того, также можно проводить операцию гидроразрыва, чтобы стимулировать добычу из пласта 295 через перфорации 265, как подробно описано выше. В дополнение, чтобы гарантировать, что пробка 100 сохраняет изоляцию на протяжении всей операции гидроразрыва, скорость растворения можно намеренно сделать такой, чтобы эффективное время эксплуатации пробки 100 существенно продлить свыше времени операции гидроразрыва. Таким образом, в одном варианте воплощения, где добыча углеводородов возможна ниже пробки 100, пробку 100 можно привести в действие с помощью обычных способов, чтобы позволить потоку проходить через нее. Это обычно может иметь место в случае, когда пробку 100 используют на вертикальном участке скважины 280.

[0038] Обратимся теперь к фиг.4B, где дано увеличенное изображение фиг.4А, показывающее сейчас операцию разбуривания, которую применяют к практически растворенной мостовой пробке 100. Таким образом, как только произойдет достаточное растворение в период растворения, то можно использовать обычный буровой инструмент 410 вместе с долотом 425, чтобы измельчить пробку 100, как показано. Действительно, несмотря на возможную чрезмерную глубину скважины 280 или ориентацию пробки в боковом стволе 285, разбуривание, как показано, можно завершить меньше, чем за приблизительно 15 минут (в отличие от, в лучшем случае, нескольких часов). Это, несмотря на износостойкость, твердость и другие исходные структурные характеристики шлипсов 110 и оправки 120, которые позволяют эффективно применять операции высокого давления в верхней части скважины (см. фиг.1 и 2).

[0039] Обратимся теперь к фиг.5, где приведена блок-схема, подытоживающая вариант воплощения применения растворимой мостовой пробки изобретения в скважине. Мостовую пробку доставляют и устанавливают на участке размещения в нижней части скважины, как указано на 515 и описано в настоящем документе выше. Таким образом, как показано на 535, операцию высокого давления можно осуществить в верхней части скважины, в то время как изоляция будет поддерживаться с помощью пробки (см. 555). Однако, подобным же образом, как указано на 575, условия в нижней части скважины, независимо от того, создаются ли они операцией высокого давления или иным способом, можно использовать для того, чтобы эффективно растворять металлические компоненты пробки. В результате пробка может быть эффективно удалена из скважины, как указано на 595. Этого можно достичь путем операции вылавливания, разбуривания, как описано здесь выше, или даже прямо выталкивая остатки пробки к непродуктивному терминальному концу скважины. Независимо от способа, теперь удаление пробки может занимать минуты в отличие от часов (или вообще невозможности удалить пробку).

[0040] Варианты воплощения, описанные выше в настоящем документе, предлагают мостовую пробку и способы, позволяющие осуществлять эффективную изоляцию и затем удаление пробки, независимо от конкретной архитектуры скважины. То есть, несмотря на используемые глубины или боковую ориентацию пробки, разбуривание или другие способы удаления можно эффективно и выгодно выполнять после изолированных операций выше по стволу от установленной пробки. Степень получаемой экономии времени может быть значительной при учете того факта, что заканчивания в данной скважине могут включать несколько установок и последующих удалений мостовых пробок. Это может составить несколько дней экономии времени и экономии сотен тысяч долларов, особенно в случаях, когда такие установки и удаления включают целый ряд горизонтально ориентированных пробок.

[0041] Предшествующее описание было представлено со ссылкой на настоящие предпочтительные варианты воплощения. Специалистам в данной области техники и технологии, к которым эти варианты воплощения имеют отношение, поймут, что можно вносить модификации и изменения в описанные структуры и способы выполнения операций без существенного отклонения от сути и сферы действия этих вариантов воплощения изобретения. Кроме того, приведенное выше описание не следует рассматривать, как относящееся только к точным структурам, описанным и показанным на прилагаемых чертежах, а, скорее, его следует рассматривать как согласующееся с и поддерживающее пункты формулы изобретения, которые представлены в их самом полном и разумном объеме.







edrid.ru

Мостовая пробка

 

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, а именно в устройствах для отключения пластов при консервации, эксплуатации и ремонте скважин. Обеспечивает повышение надежности установки мостовой пробки в скважине. Сущность изобретения: на корпусе и меньшей ступени патрубка установлена на срезных винтах ступенчатая втулка, внутренняя полость которой сообщена с подпоршневой полостью через радиальный канал в патрубке, причем меньшая ступень патрубка зафиксирована в корпусе с помощью кулачков, размещенных в радиальных каналах корпуса и в кольцевой канавке на наружной поверхности меньшей ступени патрубка. 4 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для отключения пластов при консервации эксплуатации.

Известна мостовая пробка, включающая корпус с седлом, продавочные пробки, обратный клапан с разрушаемой тарелкой и контейнер с полым опорным элементом в виде самоуплотняющейся манжеты. Недостатком устройства является низкая надежность его работы. Наиболее близким аналогом изобретения является мостовая пробка, включающая корпус в виде стакана с радиальным концом, подвески корпуса в виде труб, связанных с корпусом, обратной клапан и уплотненный элемент. Недостатком этого устройства является его низкая эксплуатационная надежность, необходимость использования мощных насосных агрегатов. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства. Это достигается тем, что мостовая пробка, включающая корпус в виде стакана с радиальным каналом, подвеску корпуса в виде труб, связанных с корпусом, обратный клапан и уплотнительный элемент, снабжена ступенчатым патрубком с радиальными каналами и наружной кольцевой канавкой, зафиксированным меньшей ступенью в корпусе на срезных элементах, ступенчатым поршнем, имеющим ограничитель его верхнего перемещения и образующим в меньшей ступени патрубка и корпусе подпоршневую полость, заполненную пакерующей жидкостью, и ступенчатой втулкой, зафиксированной на корпусе срезными винтами и образующей с его наружной поверхностью и меньшей ступенью патрубка внутреннюю полость, сообщенную с подпоршневой полостью через радиальные каналы ступенчатого патрубка, при этом корпус против наружной кольцевой канавки ступенчатого патрубка с одной стороны и ступенчатой втулки с другой стороны выполнен с радиальными каналами и помещенными в них кулачками, дополнительно фиксирующими ступенчатый патрубок на корпусе в кольцевой канавке при транспортном положении устройства. На фиг. 1 изображена мостовая пробка в исходном положении перед спуском в скважину, общий вид; на фиг. 2 то же при спуске в скважину; на фиг. 3 то же при установке в скважине, на фиг. 4 то же после отсоединения узла установки при извлечении его из скважины. Мостовая пробка состоит (см. фиг. 1) из узла уплотнения и узла установки последнего в скважине, которые включают корпус 1 с радиальными каналами 2 и 3, обратным клапаном 4 и кулачками 5, уплотнительный элемент 6 с двумя рядами шлипсов 7 и резиновым кольцом 8, ступенчатый патрубок 9 с радиальными каналами 10 и 11, кольцевой канавкой 12, полым винтом 13, ступенчатую втулку 14, закрепленную на патрубке 9 срезным штифтом 15, ступенчатый поршень 16, ограничитель верхнего перемещения поршня в форме переводника 17 с радиальными каналами 18 и 19, уравнительный клапан 20 и сбивной клапан 21, закрепленный на переводнике 17 на срезной шпильке 22. Ступенчатый поршень 16, ступенчатый патрубок 9 и корпус 1 образуют подпоршневую полость 23, заполненную пакерующей жидкостью. Мостовая пробка устанавливается в скважине на трубах 24 следующим образом (см. фиг. 1-4). При спуске пробки в эксплуатационную колонну 25 трубы 24 заполняются жидкостью из скважины через радиальный канал 19 при открытом уравнительном клапане 20. После спуска пробки на заданную глубину в трубах 24 создают давление Р1 с устья скважины. Давление Р1 через ступенчатый поршень 16 создает в подпоршневой полости 23 давление Р2, которое во столько раз больше давления Р1, во сколько раз площадь меньшей ступени поршня меньше большей ступени. Пакерующая жидкость из подпоршневой полости 23 под давлением Р2 поступает через клапан 4 в полость уплотнительного элемента 6, а через полый винт 13 в полость ступенчатой втулки 14. При расчетном по величине давлении Р2= Рзап уплотнительный элемент 6 надежно запакеровывается в обсадной колонне 25. При увеличении давления Р2 до расчетного по величине значения Р2= Рсреззап штифт 15 срезается, и ступенчатая втулка 14 перемещается вверх до упора в уступ ступенчатого патрубка 9, после чего кулачки 5 уже не закрыты ступенчатой втулкой. После сброса давления Р1 в трубах 24, а следовательно и давления Р2 в подпоршневой полости 23, клапан 4 закрывается, и в полости уплотнительного элемента 6, заполненного пакерующей жидкостью, действует избыточное давление Р2. Узел установки извлекают из скважины вместе со ступенчатой втулкой 14 без дополнительного натяжения труб 24 после предварительного пуска в последние штока 26, который при падении на сбивной клапан 21 срезает шпильку 22, в результате чего открывается радиальный канал 18, обеспечивающий излив жидкости в скважину.

Формула изобретения

МОСТОВАЯ ПРОБКА, включающая корпус в виде стакана с радиальным каналом, подвеску корпуса в виде труб, связанных с корпусом, обратный клапан и уплотнительный элемент, отличающаяся тем, что она снабжена ступенчатым патрубком с радиальными каналами и наружной кольцевой канавкой, зафиксированным меньшей ступенью в корпусе на срезных элементах, ступенчатым поршнем, имеющим ограничитель его верхнего перемещения и образующим в меньшей ступени патрубка и корпусе подпоршневую полость, заполненную пакерующей жидкостью, и ступенчатой втулкой, зафиксированной на корпусе срезными винтами и образующей с его наружной поверхностью и меньшей ступенью патрубка внутреннюю полость, сообщенную с подпоршневой полостью через радиальные каналы ступенчатого патрубка, при этом корпус против наружной кольцевой канавки ступенчатого патрубка с одной стороны и ступенчатой втулки с другой стороны выполнен с радиальными каналами и помещенными в них кулачками, дополнительно фиксирующими ступенчатый патрубок на корпусе в кольцевой канавке при транспортном положении устройства.

findpatent.ru

Растворимая мостовая пробка

Изобретение относится к мостовой пробке для размещения в скважине, ограниченной обсадной колонной. Мостовая пробка включает в себя компонент целостности для поддержания якорной целостности или структурной целостности в скважине во время создающего давления использования в ее верхней части, причем упомянутый компонент выполнен с возможностью по существу растворения в скважине и из материала, содержащего химически активный металл, выбранный из группы, состоящей из алюминия, кальция и магния, и легирующий элемент. Изобретение позволяет облегчить процесс разбуривания мостовой пробки. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ПРИТЯЗАНИЕ НА ПРИОРИТЕТ/ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящий документ заявляет приоритет в соответствии с патентной заявкой США № 12/855503, поданной 12 августа 2010 года под заголовком «Растворимая мостовая пробка» (“Dissolvable Bridge Plug”), которая является продолжением в части притязания на приоритет в соответствии с разделом 35 Свода законов США § 120 патентной заявки США под серийным номером 11/427233, поданной 28 июня 2006 года под заголовком «Разлагаемые композиции, установки, включающие их, и способ использования» ("Degradable Compositions, Apparatus Comprising Same and Method of Use"). Патентная заявка США под серийным номером 11/427233, в свою очередь, заявляет приоритет в соответствии с разделом 35 Свода законов США § 119(e) предварительных патентных заявок США под серийными номерами 60/771627 и 60/746097, поданных 9 февраля 2006 года и 1 мая 2006 года, соответственно. Описания каждой из этих заявок включены сюда путем ссылок в полном объеме.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Описанные здесь варианты воплощения изобретения относятся к мостовой пробке, созданной для использования в операциях обсаженной скважины. Конкретнее, описаны варианты воплощения пробки, в которых металлические якорные и опорные элементы могут быть растворимыми во внешней среде скважины, особенно после операций гидроразрыва.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Исследование, бурение и заканчивание нефтегазоносных и других скважин обычно является сложным, отнимающим много времени и, в конечном итоге, очень дорогим мероприятием. С учетом этих расходов дополнительный акцент был поставлен на эффективности, связанной с заканчиванием и обслуживанием скважины в период ее эксплуатации. Постоянно увеличивающиеся с годами глубины скважин и усложнение их архитектуры привели к тому, что сокращению времени и усилий, затрачиваемых на операции заканчивания и обслуживания, уделяется еще больше внимания.

[0004] Операции перфорирования и гидроразрыва в обсаженной скважине, обычно во время заканчивания скважины, составляют одну такую область, где имеют место значительные затраты времени и усилий, особенно с увеличением глубины и сложности архитектуры скважины. Эти операции включают позиционирование мостовой пробки в нижней части участка скважины, где будут проводиться операции перфорирования и гидроразрыва. Позиционирование мостовой пробки можно облегчить путем прокачивания рабочей жидкости через скважину. Это может быть особенно полезно там, где пробка должна перемещаться через горизонтальный участок скважины.

[0005] На месте наземное оборудование нефтяного промысла можно соединить с пробковым узлом посредством обычного талевого каната так, чтобы управлять настройкой пробки. Такая настройка может включать расширение шлипсов и уплотнителя узла для заякоривания и герметизации пробки соответственно. После закрепления и герметизации операция перфорирования может иметь место выше мостовой пробки так, чтобы обеспечить перфорации через обсадную колонну на участке скважины. Аналогично, затем можно осуществить гидроразрыв, направляя жидкость для гидроразрыва через перфорации обсадной колонны и в смежный пласт. Этот процесс можно повторять, обычно, начиная с терминального конца скважины и двигаясь вверх по стволу скважины участок за участком, пока обсадная колонна и пласт не будут скомпонованы и обработаны, как это необходимо.

[0006] Наличие установленной мостовой пробки внизу скважинного участка, как указано выше, предотвращает воздействие высокого давления в операциях перфорирования и гидроразрыва на участки скважины ниже пробки. Действительно, даже хотя указанные операции, вероятно, создают в скважине давление свыше 5000 фунт/кв. дюйм, участок скважины ниже пробки остается изолированным от выше расположенного участка. Такая степень изоляции достигается, главным образом, благодаря использованию износоустойчивых металлических деталей пробки, включая вышеуказанные шлипсы, а также центральную оправку.

[0007] К сожалению, в отличие от настройки мостовой пробки, связь посредством талевого каната является не пригодной для освобождения пробки. Более того, из-за высокого давления в операциях и степени якорности, требуемой для пробки, после установки ее обычно конфигурируют для почти постоянного размещения. В результате удаление мостовой пробки требует в дальнейшем разбуривания пробки. Кроме того, где пробка установлена в горизонтальном участке скважины, удаление пробки может быть особенно сложным. В отличие от первоначального позиционирования мостовой пробки, которое может быть облегчено путем прокачивания флюида через скважину, не существует подходящего инструмента или технологии, способствующей разбуриваемому удалению пробки. Действительно, благодаря физической ориентации пробки относительно наземного оборудования нефтепромысла, каждое разбуривание пробки в горизонтальном участке скважины может потребовать часы работы специально обученного рабочего и бурового оборудования.

[0008] В зависимости от конкретной архитектуры скважины несколько горизонтальных разбуриваний мостовых пробок, а также десятки вертикальных разбуриваний могут иметь место в процессе обычных операций перфорирования и гидроразрыва для данной обсаженной скважины. В итоге это может добавить несколько дней и несколько сотен тысяч долларов к расходам на специально обученного рабочего и на оборудование, предназначенных только для разбуривания мостовой пробки. Кроме того, даже с такими понесенными издержками самые терминальные или расположенные в горизонтальном забое пробки часто оставляют на месте, поскольку операцией разбуривания невозможно достичь полного удаления пробки, которая таким образом перекрывает доступ к последним нескольким сотням футов скважины.

[0009] Предпринимались усилия по снижению расходов, связанных со временем, рабочей силой и оборудованием, необходимыми для разбуривания мостовой пробки, как описано выше. Например, в настоящее время многие мостовые пробки включают части, которые изготавливают из стекловолоконных материалов, которые легко разрушаются во время разбуривания. Однако при использовании таких материалов для вышеуказанных шлипсов и/или оправки существует риск повреждения пробки во время перфорирования или гидроразрыва в условиях высокого давления. Такое повреждение могло бы, вероятно, потребовать, дополнительной операции очистки и последующего размещения и установки полностью новой мостовой пробки, все это при значительных затратах времени и средств. Таким образом, чтобы избежать таких рисков, традиционные мостовые пробки в целом по-прежнему требуют много времени и труда для удаления их разбуриванием, особенно в случае горизонтально расположенных пробок.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Предлагается мостовая пробка для использования в обсаженной скважине во время операций, создающих высокое давление. Пробка обеспечивает эффективную изоляцию во время операции. Однако пробка изготовлена также из плотной структуры, которая является растворимой в скважине.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] На фиг.1 изображен вид сбоку частичного разреза варианта воплощения растворимой мостовой пробки.

[0012] На фиг.2 показан общий вид нефтепромысла, вмещающего скважину с мостовой пробкой фиг.1, используемой здесь.

[0013] На фиг.3 изображен увеличенный вид забойной зоны, взятый из сечения 3-3 фиг.2, показывающий поверхность контакта мостовой пробки с обсадной колонной скважины.

[0014] На фиг.4A изображен увеличенный вид фиг.3, теперь показывающий растворимую природу шлипсов мостовой пробки и изменение поверхности раздела, как результат.

[0015] На фиг.4В изображен увеличенный вид фиг.4A, теперь отображающий операцию разбуривания, применяемую к практически растворенной мостовой пробке.

[0016] На фиг.5 приведена блок-схема, подытоживающая вариант воплощения изобретения, использующий растворимую мостовую пробку в скважине.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0017] Варианты воплощения изобретения описаны здесь со ссылкой на определенные забойные операции, где используется мостовая пробка для изоляции скважины. Например, эти варианты воплощения изобретения уделяют главное внимание операциям перфорирования и разрыва. Однако можно использовать много операций, в которых выгодно применять варианты воплощения растворимой мостовой пробки, как описано здесь. Например, при любом количестве временных изоляций, например, чтобы выполнить изолированную очистку или другую операцию, можно воспользоваться вариантами воплощения мостовой пробки, описанными ниже. В любом случае, варианты воплощения изобретения, описанные здесь, включают мостовую пробку, изготовленную для безопасного крепления в обсаженной скважине для выполнения операции высокого давления. Это может сопровождаться существенным растворением металлических частей пробки так, что возможно более эффективное ее удаление.

[0018] Обратимся сейчас к фиг.1, где показан вид сбоку частичного разреза варианта воплощения растворимой мостовой пробки 100 настоящего изобретения. Мостовая пробка 100 называется «растворимой» в том смысле, что определенные ее характеристики могут быть сконфигурированы для пассивного разложения или растворения под действием скважинных условий, как подробно описано ниже. При использовании здесь, термин «пассивное разложение» относится к разложению, происходящему под действием скважинных условий, в независимости от того, являются ли такие условия уже существующими или вызванными.

[0019] В варианте воплощения фиг.1 пробка 100 включает шлипсы 110 и оправку 120, которые, несмотря на то, что в конечном итоге являются растворимыми, первоначально обладают высокой прочностью и твердостью (например, группа прочности L80, P110). Таким образом, можно обеспечить поддержание изоляции и якорности в отношении обсадной колонны 380 во время операций высокого давления (см. фиг.3A). В одном варианте воплощения изобретения шлипсы 110 и оправка 120 скомпонованы так, чтобы выдерживать перепад давления больше, чем приблизительно 8000 фунт/кв. дюйм для обеспечения структурной целостности пробки 100. Таким образом, операция стандартного перфорирования или гидроразрыва, которая вызывает перепад давления приблизительно 5000 фунт/кв. дюйм, не является большой проблемой. Благодаря якорности и структурной целостности, которые они обеспечивают пробке 100, шлипсы 110 и оправку 120 можно отнести здесь к элементам целостности.

[0020] Несмотря на характеристики высокой прочности и твердости шлипсов 110 и оправки 120, их способность к разложению или растворению позволяет проводить последующее разбуривание или другие способы удаления пробки эффективным и экономным по времени способом (см. фиг.3B). Введение разлагаемого или растворимого компонента в шлипсы 110 и оправку 120 можно достичь путем использования в конструкции химически активного металла. А именно, как подробнее описано ниже, шлипсы 110 и оправка 120 могут быть изготовлены из химически активного металла, такого как алюминий с введенным в него легирующим элементом. Например, как подробно описано в заявке США № 11/427233, включенной сюда легирующий элемент может быть элементом, таким как литий, галлий, индий, цинк и/или висмут. Таким образом, со временем, особенно при прямом действии воды, жидкости для гидроразрыва, при воздействии высоких температур и других условий призабойной зоны скважины, материал шлипсов 110 и оправки 120 может начать разлагаться или растворяться.

[0021] Продолжаем ссылаться на фиг.1 с добавлением ссылки на фиг.2, где показано, что пробка 100 также может включать уплотнение 150 для изоляции при размещении в скважине 280. Уплотнение 150 может быть из обычного полимерного герметизирующего материала. Кроме того, в показанном варианте воплощения пробка 100 сконфигурирована для размещения посредством талевого каната и снабжена муфтой 175 для крепления к талевому канату. Пробка 100 также включает другие детали корпуса 160, которые могут иметь собственные соответствующие компоненты и/или служить в качестве структурных поверхностей контакта между шлипсами 110, уплотнением 150, муфтой 175 и другими деталями пробки.

[0022] В отличие от шлипсов 110 и оправки 120, ни одна из деталей корпуса 160, уплотнения 150 или муфты 175 не отвечает за якорность или сохранение структурной целостности пробки 100 во время перфорирования, разрыва или других операций высокого давления в скважине 280. Таким образом, в самом начале варианты материала для этих деталей 150, 160, 175 могут быть выбраны на основе других эксплуатационных параметров. Например, полимерный герметизирующий материал уплотнителя 150 может быть эластомером, выбранным, исходя из таких факторов, как радиальная расширяемость и, вероятно, скважинных условий. Аналогично детали корпуса 160 пробки 100 могут быть из обычного полимера или стекловолоконного композита, выбранных исходя из их легкости к удалению разбуриванием после операции в условиях высокого давления (см. фиг.4В).

[0023] На фиг.2 показан общий вид нефтепромысла 200, вмещающего скважину 280 с мостовой пробкой 100 из фиг.1, используемой здесь. Конкретнее, мостовая пробка 100 используется для изоляции в терминальном боковом стволе 285 скважины 280. Тем не менее несмотря на сложную архитектуру и потенциально существенную глубину, последующее разбуривание пробки 100 может быть достигнуто, причем способом, экономным по времени, как подробно описано ниже.

[0024] В показанном варианте воплощения изобретения предусмотрен буровой станок 210 в наземной части нефтепромысла выше устья скважины 220 с различными трубопроводами 230, 240, присоединенными к нему для гидравлического доступа к скважине 280. Конкретнее, трубопровод высокого давления 230 изображен вместе с эксплуатационным трубопроводом 240. Эксплуатационный трубопровод 240 может быть предусмотрен для добычи углеводородов после заканчивания скважины 280. Однако в более близкой перспективе этот трубопровод 240 можно использовать при извлечении жидкостей гидроразрыва. То есть, трубопровод высокого давления 230 может быть присоединен к габаритному наземному оборудованию, включающему насосы для жидкостей гидроразрыва для создания давления, по меньшей мере, приблизительно 5000 фунт/кв. дюйм для операции гидроразрыва. Таким образом, жидкость для гидроразрыва, в основном, воду, можно закачивать в забой для стимуляции зоны добычи 260.

[0025] В варианте воплощения изобретения на фиг.2 скважина 280 вместе с насосно-компрессорной колонной 275 показана пересекающей различные слои пласта 290, 295 и потенциально тысячи футов прежде, чем достичь указанной зоны добычи 260. Перфорации 265, проникающие в пласт 295, могут быть созданы заранее путем обычной операции гидроразрыва. Кроме того, насосно-компрессорная колонна 275 может быть закреплена на месте в верхней части зоны 260 с помощью обычного пакера 250. Таким образом, операция гидроразрыва в условиях высокого давления, направляемая через насосно-компрессорную колонну 275, может быть эффективно направлена в зону 260.

[0026] Что касается размещения и настройки мостовой пробки 100, то можно использовать много способов. Например, как указано выше, талевый канат, присоединенный к муфте 175, можно использовать для спуска мостовой пробки 100 вниз в вертикальную часть скважины 280. При достижении бокового ствола 285 гидравлическое давление можно использовать для установки там пробки 100. После размещения пробки шлипсы 110 можно привести в действие посредством талевого каната для заякоривания пробки, как описано ниже. Аналогично, уплотнитель 150 можно привести в действие путем сжатия, для герметизации. В других вариантах воплощения изобретения тросовый канат, составную трубу или колтюбинг можно использовать при размещении пробки 100. В таких вариантах воплощения изобретения настройку можно привести в действие гидравлическим путем или путем использования отдельного инструмента для настройки, который компрессионно действует на пробку 100, радиально расширяя шлипсы 110 и уплотнитель 150.

[0027] Продолжим ссылаться на фиг.2, на которой мостовая пробка 100 может быть размещена, как указано, так, чтобы изолировать более нижнюю часть скважины, вероятней всего, необсаженную, части бокового ствола 285, от остальной части скважины 280. Действительно, если мостовая пробка 100 расположена, как показано, то операция гидроразрыва может быть сосредоточена в зоне скважины 280 между пробкой 100 и пакером 250. Таким образом, можно добиться высокого давления для создания перфораций 265 в зоне добычи 260. Как показано выше, последующее извлечение жидкости для гидроразрыва можно выполнять через насосно-компрессорную колонну 275 и трубопровод 240.

[0028] Продолжим со ссылкой на фиг.3, на которой показан увеличенный вид забойной зоны, взятый из сечения 3-3 фиг.2. Скважина 280 ограничена обычной обсадной колонной 380, которая протянута, по меньшей мере частично, в более верхние части бокового ствола 285. С этой перспективы изображена поверхность контакта 375 пробки 100 с обсадной колонной 380, ограничивающей скважину 280. Именно на этой поверхности контакта 375 показаны зубцы 350 видимого шлипса 110, которые внедряются в обсадную колонну 380, таким образом заякоривая пробку 100 на месте. Фактически, несмотря на перепад давления, потенциально превышающий приблизительно 5000 фунт/кв. дюйм во время указанной операции гидроразрыва или во время предшествующего перфорирования, шлипсы 110 помогают поддерживать пробку 100 неподвижной, как показано. Аналогично, обратимся дополнительно к фиг.1, где внутренняя оправка 120 помогает обеспечивать структурную целостность пробки 100 в периоды таких высоких давлений. Фактически, как показано выше, оправка 120, может быть рассчитана на поддержание структурной целостности при перепаде давления 8000-10000 фунт/кв. дюйм или больше.

[0029] Обратимся теперь к фиг.4A, где изображен увеличенный вид фиг.3, после периода растворения мостовой пробки 100 в скважине 280. Заметно, что за период растворения видимый шлипс 110 подвергся степени разложения или растворения. Фактически, соответствующая опорная структура для зубцов 350 шлипса 110, как показано на фиг.3, была разрушена. Таким образом, зубцы 350 больше не удерживаются в обсадной колонне 380. Остается только эродированная поверхность 400 на поверхности контакта 375. В результате пробка 100 больше не является закрепленной шлипсами 110, как описано выше. Внутренняя опорная структура оправки 120 на фиг.1 аналогичным образом разрушилась за период растворения. В результате последующая операция разбуривания, как изображено на фиг.4В, может происходить в течение менее чем приблизительно 30 минут, предпочтительно, менее чем приблизительно 15 минут. Это является существенным снижением времени разбуривания по сравнению с несколькими часами или по сравнению с полным отсутствием возможности разбуривания в отсутствие такого растворения.

[0030] Скорость растворения пробки 100 может быть подобрана посредством вариантов конкретного материала, выбранных для химически активных металлов и легирующих элементов, описанных выше. Таким образом, варианты материала, выбранные при создании шлипсов 110 и оправки 120 фиг.1, могут быть основаны на скважинных условиях, которые определяют скорость растворения. Например, при использовании комбинаций химически активных металлов и легирующих элементов, описанных здесь и в заявке '233, включенной сюда путем ссылки, как подробно описано выше, чем выше скважинная температура и/или концентрация воды, тем быстрее растворение.

[0031] Продолжим ссылку на фиг.4А с дополнением ссылки на фиг.1, на которой скважинные условия, влияющие на скорость растворения, могут быть присущи или существовать ранее в скважине 280. Однако на такие условия также могут влиять или их вызывать операции, проводимые в скважине 280, такие как вышеуказанная операция гидроразрыва. То есть, большое количество жидкости для гидроразрыва, в основном, воды, закачивается в скважину 280 при высоком давлении во время операции гидроразрыва. Таким образом, действие воды на шлипсы 110 и оправка 120 гарантируется в таких операциях. Однако, если скважина 280 является иным образом относительно свободной от воды или не находится при конкретной высокой температуре, то продолжительность операции гидроразрыва может составлять основную часть скважинных условий, которые вызывают растворение. Альтернативно, скважина 280 уже может давать воду или находиться при относительно высокой температуре (например, выше приблизительно 75°C). В целом, шлипсы 110 и оправка 120 изготовлены из материалов, выбранных, исходя из желательной скорости растворения в рамках скважинных условий, которые существуют или вызываются, как в случае операций гидроразрыва. Кроме того, если эти условия вызываются, то ожидаемую продолжительность вызванного условия (например, операции гидроразрыва) также можно учитывать при выборе вариантов материала для шлипсов 110 и оправки 120.

[0032] В то время как варианты материала можно выбрать, исходя из вызванных скважинных условий, таких как операции гидроразрыва, такие операции также можно создать, исходя из характеристик выбранных материалов. Итак, например, если длительность операции гидроразрыва должна быть продолжительной, то эффективная изоляция с помощью пробки 100 аналогично может быть продолжительной посредством использования жидкости гидроразрыва низкой температуры (например, ниже чем приблизительно 25°C на входе в устье скважины 220 на фиг.2). Альтернативно, если периоды гидроразрыва и растворения должны поддерживаться на минимуме, то можно использовать жидкость для гидроразрыва высокой температуры.

[0033] Варианты композиций или материала для шлипсов 110 и оправки 120 подробно описаны в упомянутой заявке '233. Как описано, они могут включать химически активный металл, который сам может быть сплавом с кристаллической, аморфной структурой или с обеими. Металл также может иметь структуру, как у металлов, полученных порошковой металлургией, или даже гибридную структуру из одного или более химически активных металлов в тканой матрице. Обычно, химически активный металл является выбранным из элементов в колонках I и II Периодической таблицы и комбинированным с легирующим элементом. Таким образом, может быть образована высокопрочная структура, которая, тем не менее, является разлагаемой.

[0034] В большинстве случаев химически активный металл является одним из следующих: кальций, магний и алюминий, предпочтительно, алюминием. Кроме того, легирующий элемент обычно является одним из следующего: литий, галлий, индий, цинк или висмут. Также кальций, магний и/или алюминий может служить как легирующий элемент, если он уже не выбран в качестве химически активного металла. Например, химически активный металл алюминий можно эффективно комбинировать с легирующим элементом магнием при изготовлении шлипса 110 или оправки 120.

[0035] В других вариантах воплощения материалы, выбранные для изготовления шлипсов 110 и оправки 120, могут быть усилены керамическими частицами или волокнами, которые могут влиять на скорость разложения. Альтернативно, шлипсы 110 и оправка 120 могут быть покрыты разными композициями, которые могут быть металлическими, керамическими или полимерными по своей природе. Такие покрытия могут быть выбраны так, чтобы влиять или задерживать начало растворения. Например, в одном варианте воплощения выбирается покрытие, которое сконфигурировано так, что оно разлагается только при действии жидкости для гидроразрыва, имеющей высокую температуру. То есть, период растворения для соответствующей структуры шлипсов 110 и оправки 120 отсрочен до фактического начала гидроразрыва.

[0036] Конкретные комбинации химически активного металла и легирующих элементов, которые можно использовать, исходя из желательной скорости растворения и скважинных условий, подробно описаны в упомянутой заявке '233. Факторы, такие как точки плавления материалов, коррозионный потенциал и/или растворимость в присутствии воды, солевого раствора или водорода, все это может быть учтено при определении состава шлипсов 110 и оправки 120.

[0037] В одном варианте воплощения растворение, очевидное на фиг.4А, может иметь место в период между приблизительно 5 и 10 часами. В течение этого времени операцию перфорирования можно проводить посредством образуемых перфораций 265. Кроме того, также можно проводить операцию гидроразрыва, чтобы стимулировать добычу из пласта 295 через перфорации 265, как подробно описано выше. В дополнение, чтобы гарантировать, что пробка 100 сохраняет изоляцию на протяжении всей операции гидроразрыва, скорость растворения можно намеренно сделать такой, чтобы эффективное время эксплуатации пробки 100 существенно продлить свыше времени операции гидроразрыва. Таким образом, в одном варианте воплощения, где добыча углеводородов возможна ниже пробки 100, пробку 100 можно привести в действие с помощью обычных способов, чтобы позволить потоку проходить через нее. Это обычно может иметь место в случае, когда пробку 100 используют на вертикальном участке скважины 280.

[0038] Обратимся теперь к фиг.4B, где дано увеличенное изображение фиг.4А, показывающее сейчас операцию разбуривания, которую применяют к практически растворенной мостовой пробке 100. Таким образом, как только произойдет достаточное растворение в период растворения, то можно использовать обычный буровой инструмент 410 вместе с долотом 425, чтобы измельчить пробку 100, как показано. Действительно, несмотря на возможную чрезмерную глубину скважины 280 или ориентацию пробки в боковом стволе 285, разбуривание, как показано, можно завершить меньше, чем за приблизительно 15 минут (в отличие от, в лучшем случае, нескольких часов). Это, несмотря на износостойкость, твердость и другие исходные структурные характеристики шлипсов 110 и оправки 120, которые позволяют эффективно применять операции высокого давления в верхней части скважины (см. фиг.1 и 2).

[0039] Обратимся теперь к фиг.5, где приведена блок-схема, подытоживающая вариант воплощения применения растворимой мостовой пробки изобретения в скважине. Мостовую пробку доставляют и устанавливают на участке размещения в нижней части скважины, как указано на 515 и описано в настоящем документе выше. Таким образом, как показано на 535, операцию высокого давления можно осуществить в верхней части скважины, в то время как изоляция будет поддерживаться с помощью пробки (см. 555). Однако, подобным же образом, как указано на 575, условия в нижней части скважины, независимо от того, создаются ли они операцией высокого давления или иным способом, можно использовать для того, чтобы эффективно растворять металлические компоненты пробки. В результате пробка может быть эффективно удалена из скважины, как указано на 595. Этого можно достичь путем операции вылавливания, разбуривания, как описано здесь выше, или даже прямо выталкивая остатки пробки к непродуктивному терминальному концу скважины. Независимо от способа, теперь удаление пробки может занимать минуты в отличие от часов (или вообще невозможности удалить пробку).

[0040] Варианты воплощения, описанные выше в настоящем документе, предлагают мостовую пробку и способы, позволяющие осуществлять эффективную изоляцию и затем удаление пробки, независимо от конкретной архитектуры скважины. То есть, несмотря на используемые глубины или боковую ориентацию пробки, разбуривание или другие способы удаления можно эффективно и выгодно выполнять после изолированных операций выше по стволу от установленной пробки. Степень получаемой экономии времени может быть значительной при учете того факта, что заканчивания в данной скважине могут включать несколько установок и последующих удалений мостовых пробок. Это может составить несколько дней экономии времени и экономии сотен тысяч долларов, особенно в случаях, когда такие установки и удаления включают целый ряд горизонтально ориентированных пробок.

[0041] Предшествующее описание было представлено со ссылкой на настоящие предпочтительные варианты воплощения. Специалистам в данной области техники и технологии, к которым эти варианты воплощения имеют отношение, поймут, что можно вносить модификации и изменения в описанные структуры и способы выполнения операций без существенного отклонения от сути и сферы действия этих вариантов воплощения изобретения. Кроме того, приведенное выше описание не следует рассматривать, как относящееся только к точным структурам, описанным и показанным на прилагаемых чертежах, а, скорее, его следует рассматривать как согласующееся с и поддерживающее пункты формулы изобретения, которые представлены в их самом полном и разумном объеме.

1. Мостовая пробка для размещения в скважине, ограниченной обсадной колонной, включающая в себя компонент целостности для поддержания якорной целостности или структурной целостности в скважине во время создающего давления использования в ее верхней части, причем упомянутый компонент выполнен с возможностью по существу растворения в скважине и из материала, содержащего химически активный металл, выбранный из группы, состоящей из алюминия, кальция и магния, и легирующий элемент.

2. Мостовая пробка по п. 1, в которой создающее давление использование создает избыточное давление, равное приблизительно 5000 фунт/кв. дюйм.

3. Мостовая пробка по п. 1, в которой указанным компонентом целостности является оправка для структурной целостности.

4. Мостовая пробка по п. 1, в которой указанным компонентом целостности является шлипс для якорной целостности.

5. Мостовая пробка по п. 4, в которой шлипс содержит зубцы для стыковки с обсадной трубой при радиальном расширении шлипса.

6. Мостовая пробка по п. 1, которая дополнительно содержит: радиально расширяемое уплотнение и часть корпуса из композитного материала, смежную с указанным уплотнителем и указанным компонентом целостности.

7. Мостовая пробка по п. 6, в которой указанным уплотнением является разбуриваемый эластомер и указанной частью корпуса является разбуриваемое стекловолокно.

8. Способ осуществления операции в забойной скважине, согласно которому размещают мостовую пробку для изоляции на участке размещения в нижней части обсадной колонны скважины;
осуществляют создающее давление использование в скважине вверх по стволу от участка размещения;
поддерживают изоляцию с помощью компонента целостности из химически активного металла пробки во время осуществления;
по существу растворяют компонент целостности из химически активного металла под действием скважинных условий; и
удаляют пробку из участка размещения через менее чем приблизительно 30 минут.

9. Способ по п. 8, согласно которому использованием является перфорирование и гидроразрыв.

10. Способ по п. 8, согласно которому скважинные условия включают одно из температуры и концентрации воды.

11. Способ по п. 8, согласно которому дополнительно приспосабливают параметры использования, которые влияют на скважинные условия для указанного растворения.

12. Способ по п. 8, согласно которому компонентом целостности является шлипс для заякоривания; причем при указанном размещении доставляют пробку к участку размещения посредством одного из талевого каната, тросового каната, составной трубы и колтюбинга, и заякоривают пробку на участке размещения посредством радиального расширения шлипса.

13. Способ по п. 12, согласно которому дополнительно радиально расширяют уплотнение пробки, чтобы обеспечить гидравлическую изоляцию скважины на участке размещения.

14. Способ по п. 13, согласно которому дополнительно используют инструмент настройки для компрессионного воздействия на пробку, чтобы активировать указанное заякоривание и указанное расширение.

15. Способ по п. 8, согласно которому дополнительно восстанавливают поток углеводородов через пробку перед указанным удалением.

16. Способ по п. 8, согласно которому при указанном удалении осуществляют одно из вылавливания пробки, разбуривания пробки и выталкивания пробки в необсаженную часть скважины.

17. Компонент для введения в мостовую пробку, предназначенную для изоляции в обсаженной скважине, причем компонент из растворимого материала, содержит: химически активный металл, выбранный из группы, состоящей из алюминия, кальция и магния, и легирующий элемент.

18. Компонент по п. 17, выполненный с возможностью обеспечения якорной целостности или структурной целостности пробки во время создающего давление использования в скважине.

19. Компонент по п. 17, в котором указанным легирующим элементом является один из лития, галлия, индия, цинка, висмута, алюминия, причем алюминий не является указанным химически активным металлом, кальция, причем кальций не является указанным химически активным металлом, и магния, причем магний не является указанным химически активным металлом.

20. Компонент по п. 17, в котором растворимый материал дополнительно содержит волокно или мелкие частицы.

21. Компонент по п. 17, который дополнительно содержит на себе покрытие для того, чтобы влиять на начало растворения соответствующего растворимого материала, когда пробка находится в скважине.

22. Узел скважины, включающий:
обсаженную скважину;
инструмент для создания давления, размещенный в указанной скважине для использования в ней; и
мостовую пробку, находящуюся на участке размещения в указанной скважине ниже указанного инструмента и имеющую растворимый шлипс для якорной целостности указанной пробки и растворимую оправку для структурной целостности указанной пробки во время использования, причем оправка представляет собой химически активный металл с легирующим элементом.

23. Узел скважины по п. 22, в котором указанная скважина дополнительно содержит частично обсаженный боковой ствол, ограничивающий терминальный конец указанной скважины, причем участок размещения находится в боковом стволе.

findpatent.ru

Способ формирования блокирующей пробки в скважине

Изобретение относится к способу формирования блокирующей пробки в скважине. Техническим результатом является создание разобщающей равномерной пробки непосредственно внутри скважины. Способ формирования блокирующей пробки в скважине включает размещение магнитного устройства на уровне требуемого расположения блокирующей пробки, активизацию магнитного поля магнитного устройства для формирования на стенках насосно-компрессорной трубы барьера из магнитных частиц. Магнитное устройство устанавливают по окружности вдоль внешней стенки насосно-компрессорной трубы и опускают ее в скважину. Далее создают магнитное поле и закачивают жидкое вещество, содержащее F2O4 с размером частиц 10-14 нм. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к нефтедобывающей области и может быть использовано для создания блокирующей пробки в нефтяной скважине, т.е. для разобщения зон в стволе скважины.

Предшествующий уровень техники

Для скважинных операций часто требуется осуществить изоляцию одной зоны скважины от другой. Для этого в нефтегазовой отрасли обычно используют способы формирования временных или постоянных пробок из твердых частиц, обладающих определенными физико-химическими свойствами или посредством запирающих устройств (пакеры).

Известен способ формирования блокирующей пробки при проведении скважинных операций (патент US №7380600, E21B 33/38), в котором закачивают суспензию, включающую волокнистый материал, который способен к разложению. Формирование пробки из волокнистого материала может быть произведено в трещине, перфорации, в скважине или одновременно в нескольких вышеуказанных местах. Впоследствии, если пробка является временной, возможно разложение волокнистого материала за определенное время, в результате чего пробка исчезает.

Недостатками данного способа является невозможность точно установить пробку в точно указанном месте, где это необходимо. По сути, осуществляют закачивание волокнистой суспензии в перфорационные отверстия или трещины, т.е. рост пробки начинается с этих зон, с последующим заполнением и блокированием скважины в этой зоне. Таким образом, пробка достраивается до требуемого месторасположения за счет увеличения толщины слоя волокнистого материала, что приводит к значительным расходам волокнистой суспензии, а следовательно, и к удорожанию способа в целом. При этом точность месторасположения блокирующей пробки неудовлетворительная.

Известен способ формирования блокирующей пробки в скважине (патент RU №2421599, МПК E21B 33/12, опубл. 20.06.2011), который включает в себя предварительное размещение в скважине насосно-компрессорной трубки (НКТ), подачу в скважину суспензии из волокнистого материала, а затем в трубном пространстве НКТ на уровне требуемого расположения блокирующей пробки размещают магнитное устройство, производят закачивание магнитных частиц в затрубное пространство и активизируют магнитное поле магнитного пространства. В результате этого на стенках НКТ формируется барьер из магнитных частиц, который и является инициатором механического накопления волокнистого материала.

Недостатками данного способа являются: размещение магнитного устройства в НКТ путем спуска его на кабеле для подачи электроэнергии; наличие зазора между стенками НКТ и магнитным устройством. Магнитное устройство, для лучшей его проходимости, не прилегает плотно к стенкам НКТ, значит при активации магнитного поля устройство будет примагничиваться к одной из стенок, концентрируя большую часть магнитных частиц с одной из сторон НКТ, т.е. образовавшаяся пробка будет неравномерна, что может привести к пропускам в местах меньшей толщины барьера. Для разрушения пробки предлагается дополнительно спускать нагреватель, что приводит к усложнению и увеличению длительности процесса. После того, как пробка сформирована, магнитное устройство удаляют. Однако предложенная система твердое тело в жидком является грубодисперсной, так как размеры частиц составляют 6-12 мкм, а это значит, что не удерживаемые магнитным полем частицы под действием силы тяжести начнут выпадать в осадок и блокирующая пробка начнет распадаться и откроет проходное сечение.

Сущность изобретения

В основу изобретения положена задача разработать способ, обеспечивающий создание разобщающей, равномерной пробки непосредственно внутри скважины (в затрубном пространстве), с обеспечением точности месторасположения, быстродействия реализации.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования блокирующей пробки в скважине, включающем размещение магнитного устройства на уровне требуемого расположения блокирующей пробки, активизацию магнитного поля магнитного устройства для формирования на стенках насосно-компрессорной трубы барьера из магнитных частиц, согласно предложенному решению предварительно магнитное устройство устанавливают по окружности вдоль внешней стенки насосно-компрессорной трубы и опускают ее в скважину, создают магнитное поле и закачивают жидкое вещество, содержащее F2O4 с размером частиц 10,0-14,0 нм.

В качестве жидкого вещества можно использовать силикон.

В качестве жидкого вещества можно использовать керосин.

На чертежах показано сечение участка скважины, на котором формируется блокирующая пробка.

1 - обсадная колонна;

2 - насосно-компрессорные трубы;

3 - магнитное устройство;

4 - блокирующая пробка из магнитного жидкого вещества.

Способ формирования блокирующей пробки осуществляется следующим образом. В обсаженную колонну 1 скважины опускают НК трубы 2 с предварительно установленным магнитным устройством 3. В качестве магнитного устройства используется постоянный магнит, установленный по окружности на внешней стенке НКТ. Закачивают подготовленное жидкое вещество, содержащее частицы оксида железа Fe2О4 (магнетит) с размером частиц от 10 нм до 14 нм. Под действием магнитного поля магнитное жидкое вещество 4 начинает концентрироваться в кольцевом пространстве между обсадной колонной 1 и НКТ 2, создается блокирующая пробка. За счет блокировки затрубного пространства происходит разобщение затрубного пространства от трубного. Для удаления блокирующей пробки достаточно начать извлекать трубы, на которых снаружи установлено магнитное устройство. В качестве жидкого вещества использовался керосин или силикон.

Способ был испытан в лабораторных условиях. Для проведения лабораторных испытаний была разработана установка для моделирования скважинных операций. Для этого использовалась система коаксиальных трубок. Внутренняя трубка моделировала насосно-компрессорную трубу 2, а внешняя - обсадную колонну 1 скважины. При проведении опыта использовались:

- внешняя трубка из оргстекла наружным диаметром 40 мм и толщиной стенки 4 мм,

- внутренняя трубка из стали диаметром 14 мм,

- магнитное кольцо толщиной 2 мм,

- магнитная жидкость.

Во внешнюю трубку вставлялась внутренняя с центраторами, затем в затрубное пространство закачивали соленой раствор плотностью 1,05 г/мл. После этого в кольцевое пространство подавалось магнитное жидкое вещество.

Результаты выполненных экспериментальных работ подтвердили, что предложенный способ позволяет создавать блокирующую пробку из магнитного жидкого вещества, полностью изолирующую проходное сечение.

1. Способ формирования блокирующей пробки в скважине, включающий размещение магнитного устройства на уровне требуемого расположения блокирующей пробки, активизацию магнитного поля магнитного устройства для формирования на стенках насосно-компрессорной трубы барьера из магнитных частиц, отличающийся тем, что предварительно магнитное устройство устанавливают по окружности вдоль внешней стенки насосно-компрессорной трубы и опускают ее в скважину, создают магнитное поле и закачивают жидкое вещество, содержащее F2O4 с размером частиц 10-14 нм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкого вещества используют силикон.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкого вещества используют керосин.

findpatent.ru

Пакеры, разбухающие пакеры

Компания производит разбухающие пакеры в различных модификациях, содержащих разные компаунды на основе каучука и разбухающих при соприкосновении с нефтью, водой или буровыми растворами.

Дополнительные сведения можно получить в наших протоколах испытаний, предоставляемых по запросу.

Область применения разбухающих пакеров:

Во многих областях применения разбухающие пакеры или заколонные пакеры могут служить более безопасным и простым средством разобщения пластов, чем цементирование и перфорирование.

Разбухающие пакеры находят широкое применение и дают ощутимый положительный эффект в следующих операциях осуществляемых на месторождениях:

  • Разобщение пластов
  • Отвод потока
  • Вызов притока в скважину
  • Скважины с компьютерной системой управления добычей
  • Раздельная добыча из нескольких горизонтов
  • Оптимизация использования цементирования
  • Гравийная среда
  • Гидроразрыв пласта
  • Гидро- и пароизоляция зон в скважине
  • Расширяющийся обратный клапан
  • Заканчивание скважины

Описание принципа действия разбухающего пакера:

Когда разбухающий пакер изготовленный из специального эластомера соприкасается со скважинными флюидами, происходит его разбухание, вследствие чего закупоривается затрубное пространство в любых открытых или обсаженных стволах. Отсутствие подвижных частей в конструкции позволяет производить установку без спускаемых через бурильные трубы инструментов, предназначенных для приведения конструкции в действие, и исключает возможность отказа.

Запатентованные компанией эластомерные компаунды из которых изготавливаются разбухающие пакеры реагируют на скважинные флюиды, буровой раствор, жидкости для закачивания скважин и способны увеличиваться в объеме почти в 3 раза относительно объема, занимаемого при спуске в скважину. Темпы расширения и допустимые перепады давления зависят от температуры флюида, вызывающего расширение разбухающего паркера, времени и длины уплотнения пакера.

Использование эластомерных разбухающих пакеров в необсаженной скважине в дополнение к гравийной набивке позволяет изолировать секции боковых ответвлений от возможного проникновения воды.

Долгосрочная целостность скважины напрямую зависит от цементного покрытия трубопровода. Разрушение цементного покрытия может привести к потере производительности, снижению давления в скважине и раннему получению воды. Даже качественное цементное покрытие может быть повреждено при бурении и/ или колебании давления и температуры в процессе добычи. Для его восстановления необходим дорогостоящий капитальный ремонт скважины. Разбухающие пакеры используются для уменьшения нагрузок в зоне контакта эластомер/ цемент, предотвращая таким образом разрушение цементного слоя. При образовании трещин в цементном слое затрубного пространства, эластомер разбухающего пакера вступает во взаимодействие с флюидами от чего разбухает и закупоривает их путь движения. Устанавливая разбухающие пакеры на опасных участках, вам гарантирована долгосрочная кольцевая изоляция трубопровода.

ence-drilling-rigs.ru


Смотрите также