017193 B1 017193 B1 (11) 017193

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
017193
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
2012.10.30
(21)
Номер заявки
(51) Int. Cl. E21B 7/04 (2006.01)
E21B 41/00 (2006.01)
E21B 43/26 (2006.01)
201071021
(22)
Дата подачи заявки
2009.03.04
(54)
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ БОКОВЫХ ОТВЕТВЛЕНИЙ,
ОТХОДЯЩИХ ОТ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ
B1
017193
Представитель:
(57)
Способ выполнения боковых ответвлений (36), отходящих от буровой скважины в породу (8)
вокруг скважины, в котором текучую среду нагнетают через колонну (2) основного ствола
скважины, например обсадную трубу или эксплуатационную трубу, и затем через тонкую трубу
(4), направленную в породу (8), причем способ содержит следующие этапы: тонкую трубу (4),
которая содержит по меньшей мере одну трубчатую секцию (10, 12), устанавливают снаружи или
внутри колонны (2) основного ствола скважины и обеспечивают телескопическое перемещение по
меньшей мере одной трубчатой секции (10, 12) относительно другой трубчатой секции (10, 12) или
колонны (2) основного ствола скважины.
Хмара М.В. (RU)
B1
(74)
017193
(56) US-A-4527639
(31) 08102342.6
WO-A-9960244
(32) 2008.03.06
US-A-4763734
(33) EP
(43) 2011.04.29
(86) PCT/NO2009/000076
(87) WO 2009/110804 2009.09.11
(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец:
ФРЕЙЕР РУНЕ (NO)
017193
Область техники, к которой относится изобретение
Предлагается способ выполнения боковых ответвлений, отходящих от буровой скважины. Точнее,
предлагается способ выполнения боковых ответвлений, отходящих от буровой скважины в породу вокруг скважины, в котором текучую среду нагнетают через колонну основного ствола скважины, например обсадную трубу или эксплуатационную трубу, и затем через по меньшей мере одну тонкую трубу,
направленную в породу. Предлагается также устройство для осуществления способа.
Колонна основного ствола скважины образует основной трубопровод, проходящий по меньшей мере через часть буровой скважины, а тонкая труба имеет намного меньший диаметр и предназначена для
отвода от колонны основного ствола скважины в породу.
Предшествующий уровень техники
Хорошо известна обработка карбонатной породы вокруг скважины кислотой для стимуляции скважины.
Согласно уровню техники в скважину должны быть закачаны относительно большие количества
соляной кислоты. Часто обработка дает ограниченные результаты. Если кислота не попадает в запланированный участок скважины, обработка может приводить даже к нежелательному росту выхода газа и
воды.
Отсутствие желаемого эффекта может вызываться разрушением скелета породы или тем, что кислота следует по естественным трещинам в породе.
Предлагались различные способы для улучшения обработки кислотой. Так, известен способ установки отклоняющего башмака в боковом отверстии колонны основного ствола скважины. Затем с поверхности подают шланг для размыва, пропускают его сквозь отверстие в колонне основного ствола
скважины и далее в породу по мере того, как кислота растворяет породу. Хотя при этом обеспечивается
подача кислоты в желаемую часть породы, в этом способе образуются не являющиеся необходимыми
большие проходы в породе, а размывание через боковые отверстия производится последовательно.
В патенте NO 323927 предложено направлять в породу тонкую трубу. На колонне основного ствола
скважины может быть установлено несколько тонких труб, а текущая кислота или другая текучая среда
может проделывать в породе соответствующее количество узких проходов. Недостаток этого способа
заключается в ограниченном проникновении тонких труб в породу.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является преодоление или снижение по меньшей мере одного из недостатков
известных решений уровня техники.
В соответствии с изобретением решение задачи достигается за счет признаков, изложенных в описании и пунктах формулы изобретения.
Разработан способ выполнения боковых ответвлений, отходящих от буровой скважины в породу
вокруг скважины, в котором текучую среду нагнетают через колонну основного ствола скважины и затем
через тонкую трубу, направленную в породу, содержащий следующие этапы:
тонкую трубу, которая содержит по меньшей мере одну трубчатую секцию, позиционируют относительно колонны основного ствола скважины, обеспечивают телескопическое перемещение по меньшей
мере одной трубчатой секции относительно другой трубчатой секции или колонны основного ствола
скважины;
обеспечивают проход тонкой трубы сквозь стенку колонны основного ствола скважины в отверстие, удаленное от конца колонны основного ствола скважины.
Обычно текучую среду нагнетают с поверхности в колонну основного ствола скважины.
Согласно одной из особенностей способа по меньшей мере одну секцию тонкой трубы подвергают
воздействию разницы давления внутри колонны основного ствола скважины и затрубного давления буровой скважины и тем самым гидравлически подают к породе.
Разработано трубчатое устройство для выполнения боковых ответвлений, отходящих от буровой
скважины в породу вокруг скважины, в котором текучая среда нагнетается через колонну основного
ствола скважины и затем через тонкую трубу, направленную в породу, причем тонкая труба содержит по
меньшей мере одну трубчатую секцию, при этом по меньшей мере одна трубчатая секция выполнена с
возможностью телескопического перемещения относительно другой трубчатой секции или колонны основного ствола скважины, а тонкая труба проходит через колонну основного ствола скважины в отверстии, удаленном от конца колонны основного ствола скважины.
Одна особенность трубчатого устройства состоит в том, что по меньшей мере одна трубчатая секция тонкой трубы гидравлически подается к породе за счет разницы давления внутри колонны основного
ствола скважины и затрубного давления буровой скважины. Таким образом, трубчатая секция приближается к породе с одновременной подачей потока текучей среды в породу и выполнением бокового ответвления в породе.
Другая особенность трубчатого устройства состоит в том, что текучая среда представляет собой кислоту, углекислый газ, горючий газ, текучую среду низкой вязкости, такую как вода, или любую другую
текучую среду, пригодную для разрушения скелета породы.
Следующая особенность трубчатого устройства состоит в том, что тонкая труба оснащена буровым
-1-
017193
двигателем на своей ведущей концевой части.
Следующая особенность трубчатого устройства состоит в том, что одна по меньшей мере из двух
трубчатых секций тонкой трубы укреплена снаружи колонны основного ствола скважины.
Следующая особенность трубчатого устройства состоит в том, что по меньшей мере одна трубчатая
секция тонкой трубы укреплена внутри колонны основного ствола скважины. Таким образом, тонкая
труба может находиться внутри колонны основного ствола скважины, когда колонну основного ствола
скважины устанавливают в скважине.
Следующая особенность трубчатого устройства состоит в том, что тонкая труба может быть установлена у отверстия в колонне основного ствола скважины с помощью оснастки. Оснастка может представлять собой тросовую оснастку или оснастку с использованием койлтюбинга (гибких насоснокомпрессорных труб малого диаметра), приспособленную для установки объектов в желаемом положении в колонне основного ствола скважины. При этом может требоваться использование устройства протяжки в скважине.
Следующая особенность трубчатого устройства состоит в том, что тонкая труба оснащена элементом, предназначенным для самоустановки в отверстии в колонне основного ствола скважины под действием потока в колонне основного ствола скважины. Такие элементы хорошо известны в данной области,
в особенности в виде сбрасываемых шаров для закрытия отверстий в скважине.
Следующая особенность трубчатого устройства состоит в том, что одна трубчатая секция тонкой
трубы оснащена по меньшей мере одним соплом на своей ведущей концевой части, причем одно сопло
направлено, по существу, вперед в направлении бокового ответвления, а направление другого сопла, по
существу, противоположно для создания направленного усилия.
Сопла могут быть выполнены с возможностью их ориентации, как это известно в области направленного бурения.
Следующая особенность трубчатого устройства состоит в том, что тонкая труба оснащена фильтром. Фильтр препятствует забиванию сопел посторонними материалами.
Еще одна особенность трубчатого устройства состоит в том, что тонкая труба оснащена клапаном.
Клапан может представлять собой обратный клапан, препятствующий потоку в нежелательном направлении.
Следующая особенность трубчатого устройства состоит в том, что по меньшей мере одна трубчатая
секция тонкой трубы выполнена наращиваемой, т.е. трубчатая секция может состоять из нескольких
трубчатых частей.
По мере того как тонкие трубы гидравлически подаются к породе для выполнения боковых ответвлений, для разрушения породы могут использоваться размывание, бурение или кислотное растворение
или их сочетания.
Для обеспечения того что текучая среда достигает также наиболее удаленных тонких труб и для
предотвращения проникновения в тонкие трубы нежелательной текучей среды, ниже положения тонких
труб может быть расположен закрываемый обратный клапан. При этом текучая среда может течь через
колонну основного ствола скважины и дальше через клапан, минуя тонкие трубы. Когда желаемая текучая среда достигает тонких труб, клапан закрывают.
После выполнения боковых ответвлений тонкие трубы по выбору могут быть оставлены в отверстиях, извлечены, растворены или любым другим образом сделаны не мешающими.
Предложенное трубчатое устройство обеспечивает возможность одновременного проникновения в
породу вокруг скважины посредством множества относительно тонких боковых ответвлений. Боковые
ответвления могут быть расположены в породе в желаемых положениях и за счет этого обеспечивается
меньшее потребление текучей среды для разрушения по сравнению с технологией уровня техники.
Перечень фигур, чертежей и иных материалов
Далее со ссылками на прилагаемые фигуры будет описан предпочтительный пример выполнения
устройства:
фиг. 1 схематично изображает буровую скважину и боковые ответвления, выполненные в породе
при использовании тонких труб;
фиг. 2 схематично изображает в разрезе породу с установленным трубчатым устройством и тонкими трубами, готовыми к приведению в действие;
фиг. 3 изображает тот же вид, что и на фиг. 2, но с тонкими трубами, приведенными в действие;
фиг. 4 изображает тонкую трубу в разрезе в увеличенном виде.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На чертежах позицией 1 обозначено трубчатое устройство, которое содержит колонну 2 основного
ствола скважины в виде обсадной трубы, эксплуатационной трубы и т.п. и несколько телескопически
выдвижных тонких труб 4.
Колонна 2 основного ствола скважины расположена в буровой скважине 6 в грунтовой породе 8.
На фиг. 2 и 3 показаны несколько возможных вариантов установки тонкой трубы 4 на колонне 2 основного ствола скважины.
В конструктивном решении "А" первая трубчатая секция 10 тонкой трубы 4 прикреплена снаружи к
-2-
017193
колонне 2 основного ствола скважины, а вторая трубчатая секция тонкой трубы 4 выполнена телескопически выдвижной из первой трубчатой секции 10. Тонкая труба 4 сообщается с колонной 2 основного
ствола скважины через первое отверстие 14 в стенке колонны 2 основного ствола скважины.
В конструктивном решении "В" тонкая труба 4 установлена внутри колонны 2 основного ствола
скважины, причем ведущая концевая часть тонкой трубы 4 расположена у второго отверстия 16 в стенке
колонны 2 основного ствола скважины. Уплотнение 17 предназначено для уплотнения зазора между вторым отверстием 16 и тонкой трубой 4. Предпочтительно второе отверстие 16 может быть закрыто пробкой 18, причем пробка 18 может быть удаляемой, например, с помощью разности давления, температуры
или путем растворения. В конструктивном решении "В" тонкая труба 4 оснащена буровым двигателем
19.
В конструктивном решении "С" тонкая труба 4 оснащена элементом 20 на своей ведущей концевой
части. Элемент 20 предназначен для прижима к третьему отверстию 22 в стенке колонны 2 основного
ствола скважины. В конструктивном решении "С" на фиг. 2 тонкая труба 4 показана в положении, когда
элемент 20 подходит к третьему отверстию 22, следуя за текучей средой, которая нагнетается через колонну 2 основного ствола скважины и через третье отверстие 22.
На фиг. 4 вторая трубчатая секция 12 полностью выдвинута из первой трубчатой секции 10. Отсоединение второй трубчатой секции 12 от первой трубчатой секции 10 предотвращается упорным фланцем 24 второй трубчатой секции 12, который упирается в упорный бурт 26 первой трубчатой секции 10.
На своей ведущей концевой части вторая трубчатая секция 12 снабжена соплом 28, ориентированным вперед в направлении бокового ответвления, и по меньшей мере одним противоположно направленным соплом 30.
Любая из трубчатых секций 10, 12 может быть снабжена фильтром 32, который предотвращает забивание сопел 28, 30 во время операций размывания или добычи.
Клапан 34 в роли обратного клапана помещен в первой трубчатой секции 10 для предотвращения
обратного потока.
Другие не показанные клапаны могут быть расположены на пути потока между колонной 2 основного ствола скважины и тонкой трубой 4.
Когда тонкая труба 4 должна быть приведена в действие, см. фиг. 3, по меньшей мере одна из трубчатых секций 10, 12 выдвигается в породу 8 силой разницы между давлением в колонне 2 основного
ствола скважины и давлением в породе 8.
Поскольку ведущая концевая часть второй трубчатой секции 12 с направленным вперед соплом 28
направлена на породу, как это показано в конструктивном решении "А", поток кислоты через направленное вперед сопло 28 растворяет породу 8, выполняя отверстие 36 для прохода тонкой трубы 4.
В конструктивном решении "В" буровой двигатель 19 бурит боковое ответвление 36, а в конструктивном решении "С" боковое ответвление 36 прокладывается размыванием при использовании текучей
среды высокого давления.
Поток через направленное назад сопло 30 создает реактивную силу в прямом направлении тонкой
трубы 4.
В конструктивном решении "А" вторая трубчатая секция 12 при телескопическом выдвижении из
первой трубчатой секции 10 изгибается к породе 8 клином 38 на колонне 2 основного ствола скважины.
Альтернативно второй трубчатой секции 12 может быть изначально придана криволинейность, так
что она сама изгибается к породе 8 при телескопическом выдвижении из первой трубчатой секции 10.
В конструктивном решении "В" тонкая труба 4 подается через второе отверстие 16 после растворения пробки 18.
В конструктивном решении "С" тонкая труба 4 подается сквозь элемент 20, расположенный в
третьем отверстии 22.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ выполнения боковых ответвлений (36), отходящих от буровой скважины (6) в породу (8)
вокруг скважины, в котором нагнетают текучую среду через колонну (2) основного ствола скважины и
затем через тонкую трубу (4), направленную в породу (8), отличающийся тем, что содержит следующие
этапы:
позиционируют тонкую трубу (4), содержащую по меньшей мере одну трубчатую секцию (10, 12),
относительно колонны (2) основного ствола скважины;
обеспечивают телескопическое перемещение по меньшей мере одной трубчатой секции (10, 12) относительно другой трубчатой секции (10, 12) или колонны (2) основного ствола скважины;
обеспечивают проход тонкой трубы (4) сквозь стенку колонны (2) основного ствола скважины в отверстие (16, 22), удаленное от конца колонны (2) основного ствола скважины.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одну трубчатую секцию (10, 12) тонкой
трубы (4) подвергают воздействию разницы давления в колонне (2) основного ствола скважины и затрубного давления буровой скважины (6) и тем самым гидравлически подают к породе (8).
-3-
017193
3. Трубчатое устройство (1) для выполнения боковых ответвлений (36), отходящих от буровой
скважины (6) в породу (8) вокруг скважины, в котором текучая среда нагнетается через колонну (2) основного ствола скважины и затем через тонкую трубу (4), направленную в породу (8), отличающееся
тем, что тонкая труба (4) содержит по меньшей мере одну трубчатую секцию (10, 12), причем по меньшей мере одна трубчатая секция (10, 12) выполнена с возможностью телескопического перемещения относительно другой трубчатой секции (10, 12) или колонны (2) основного ствола скважины, а тонкая труба (4) проходит сквозь колонну (2) основного ствола скважины в отверстии (16, 22), удаленном от конца
колонны (2) основного ствола скважины.
4. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что одна из по меньшей мере двух трубчатых
секций (10, 12) тонкой трубы (4) укреплена снаружи колонны (2) основного ствола скважины.
5. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что по меньшей мере одна трубчатая секция
(10) тонкой трубы (4) установлена внутри колонны (2) основного ствола скважины.
6. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что тонкая труба (4) установлена с помощью
оснастки у отверстия (16, 22) в колонне (2) основного ствола скважины.
7. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что тонкая труба (4) оснащена элементом (20),
предназначенным для самоустановки в отверстии (22) в колонне (2) основного ствола скважины под действием потока в колонне (2) основного ствола скважины.
8. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что по меньшей мере одна трубчатая секция (10,
12) тонкой трубы (4) подвергается разнице давления в колонне (2) основного ствола скважины и затрубного давления буровой скважины (6) и за счет этого гидравлически подается к породе (8).
9. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что одна из трубчатых секций (10, 12) оснащена
по меньшей мере одним соплом (28, 30) на своей ведущей концевой части.
10. Трубчатое устройство по п.9, отличающееся тем, что сопло (28) направлено, по существу, вперед в направлении бокового ответвления (36).
11. Трубчатое устройство по п.9, отличающееся тем, что направление сопла (30), по существу, противоположно направлению сопла (28).
12. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что тонкая труба (4) оснащена буровым двигателем (19) на своей ведущей концевой части.
13. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что тонкая труба (4) оснащена фильтром (32).
14. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что тонкая труба (4) оснащена клапаном (34).
15. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что текучая среда представляет собой кислоту.
16. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что текучая среда представляет собой пар.
17. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что текучая среда представляет собой углекислый газ.
18. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что текучая среда представляет собой горючий
газ.
19. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что текучая среда представляет собой текучую
среду низкой вязкости.
20. Трубчатое устройство по п.3, отличающееся тем, что одна по меньшей мере из двух трубчатых
секций (10, 12) тонкой трубы (4) выполнена наращиваемой.
Фиг. 1
-4-
017193
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-5-