Евразийский сервер публикаций

Евразийский патент № 035533

   Библиографические данные
(11)035533    (13) B1
(21)201691633

 A ]   B ]   C ]   D ]   E ]   F ]   G ]   H ] 

Текущий раздел: E     


Документ опубликован 2020.06.30
Текущий бюллетень: 2020-06  
Все публикации: 035533  
Реестр евразийского патента: 035533  

(22)2015.02.16
(51) E21B 43/114 (2006.01)
E21B 29/08(2006.01)
(43)A1 2017.02.28 Бюллетень № 02  тит.лист, описание 
(45)B1 2020.06.30 Бюллетень № 06  тит.лист, описание 
(31)20140209
(32)2014.02.18
(33)NO
(86)NO2015/050033
(87)2015/126258 2015.08.27
(71)ГИДРА ВЕЛЛ ИНТЕРВЕНШН АС (NO)
(72)Мюре Мортен, Ларсен Арне Гуннар, Енсен Рой Инге, Андерсен Патрик, Энгельсгьерд Эрленн, Иуэлль Маркус, Даль Арнт Олав, Хага Нильс Руне, Эствольд Арнольд (NO)
(73)ГИДРА ВЕЛЛ ИНТЕРВЕНШН АС (NO)
(74)Рыбаков В.М., Липатова И.И., Новоселова С.В., Дощечкина В.В., Хмара М.В., Пантелеев А.С., Ильмер Е.Г., Осипов К.В. (RU)
(54)ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРОРЕЗАНИЯ НАСКВОЗЬ ТРУБНОЙ СТЕНКИ В СКВАЖИНЕ, А ТАКЖЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЖУЩЕГО УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ
   Формула 
(57) 1. Скважинная система для гидравлического прорезания насквозь трубной стенки (26) первого трубного тела (8), содержащая следующую комбинацию элементов:
первое трубное тело (8), расположенное в скважине (2) и содержащее трубную стенку (26);
второе трубное тело (10), расположенное в скважине (2) и находящееся снаружи и вокруг первого трубного тела (8);
отличающаяся тем, что система также содержит
проточную трубную колонну (30), расположенную внутри первого трубного тела (8) и доходящую до поверхности скважины (2);
источник абразивной жидкости, расположенный на поверхности скважины (2) и сообщающийся по потоку с верхней частью трубной колонны (30);
гидравлический режущий инструмент (24; 86), соединенный с нижней частью трубной колонны (30), для выполнения по меньшей мере одного сквозного отверстия (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8), при этом трубная колонна (30) выполнена с возможностью дистанционной подачи абразивной жидкости (32) из указанного источника абразивной жидкости в гидравлический режущий инструмент (24; 86), причем гидравлический режущий инструмент (24; 86) содержит оправку (34; 34'), имеющую следующую комбинацию элементов:
первый конец (36; 36');
второй конец (38; 38'), соединенный с указанной нижней частью трубной колонны (30) для дистанционной подачи абразивной жидкости (32) из указанного источника абразивной жидкости;
внутренний проходной канал (40; 40'), сообщающийся по потоку, по меньшей мере, с указанным вторым концом (38; 38');
по меньшей мере одну крепежную секцию (46; 46'), снабженную, каждая, по меньшей мере одним радиально-подвижным захватным элементом (48; 48'), предназначенным для активации и закрепления на внутренней стороне (50) первого трубного тела (8);
по меньшей мере одну режущую секцию (52; 88; 90), имеющую, каждая, направленные наружу выпускные отверстия (76а; 78а; 76а'; 78а'), сообщающиеся по потоку с указанным внутренним проходным каналом (40; 40') для подачи указанной абразивной жидкости (32), причем каждое выпускное отверстие (76а; 78а; 76а'; 78а') выполнено с возможностью создания выходной режущей струи (76b; 78b; 76b'; 78b') абразивной жидкости (32) для прорезания насквозь трубной стенки (26) первого трубного тела (8), причем такая режущая секция (52; 88; 90) также содержит по меньшей мере один выпускной элемент (54; 54'), и каждый такой выпускной элемент (54; 54') содержит по меньшей мере два направленных наружу выпускных отверстия (76а, 78а; 76а'; 78а'), имеющих непараллельные направления (70а, 72а; 70а'; 72а') выхода, нацеленные в общую точку пересечения (74; 74'), расположенную за пределами выпускного элемента (54; 54');
причем указанная общая точка пересечения (74, 74') для непараллельных направлений (70а, 72а; 70а', 72а') выхода по меньшей мере из одного выпускного элемента (54; 54') в режущем инструменте (24; 86) в его режущем положении расположена между минимальным и максимальным расстояниями, измеренными в радиальном направлении от направленных наружу выпускных отверстий (76а, 78а; 76а', 78а') в каждом таком выпускном элементе (54; 54'), при этом указанное минимальное расстояние определено средней точкой между указанными выпускными отверстиями (76а, 78а; 76а', 78а') и внутренней стороной (50) первого трубного тела (8), а указанное максимальное расстояние определено средней точкой между наружной стороной (16) первого трубного тела (8) и внутренней стороной (18) второго трубного тела (10);
причем указанные выпускные отверстия (76а, 78а; 76а', 78а') в каждом выпускном элементе (54, 54') также выполнены с возможностью создания абразивных режущих струй (76b, 78b; 76b', 78b'), которые будут выходить с высокой скоростью, врезаясь в и прорезая насквозь трубную стенку (26) первого трубного тела (8) так, что указанные абразивные режущие струи (76b, 78b; 76b', 78b') встречаются и рассеиваются в указанной точке пересечения (74; 74') с выполнением при этом по меньшей мере одного сквозного отверстия (56; 56') в трубной стенке (26), а также ослаблением дальнейшей режущей способности режущих струй (76b, 78b; 76b', 78b') на втором трубном теле (10) после выполнения указанного сквозного отверстия (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8).
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что минимальное радиальное расстояние между наружной стороной (16) первого трубного тела (8) и внутренней стороной (18) второго трубного тела (10) определено радиальной толщиной трубной соединительной муфты для первого трубного тела (8).
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанная общая точка (74; 74') пересечения находится между указанным минимальным расстоянием и наружной стороной (16) первого трубного тела (8).
4. Система по п.3, отличающаяся тем, что указанная общая точка (74; 74') пересечения находится между указанным минимальным расстоянием и внутренней стороной (50) первого трубного тела (8).
5. Система по п.3, отличающаяся тем, что указанная общая точка (74; 74') пересечения находится в трубной стенке (26) первого трубного тела (8).
6. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что указанная общая точка (74; 74') пересечения находится между наружной стороной (16) первого трубного тела (8) и указанным максимальным расстоянием.
7. Система по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что по меньшей мере один выпускной элемент (54; 54') расположен в трубной стенке (58; 92, 94) оправки (34; 34').
8. Система по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что по меньшей мере один выпускной элемент (54; 54') содержит амортизирующий материал (82).
9. Система по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что каждое направленное наружу выпускное отверстие (76а, 78а; 76а', 78а') содержит сопловую вставку (76, 78; 76', 78'), выполненную с возможностью создания указанной выходной режущей струи (76b, 78b; 76b',78b') абразивной жидкости (32).
10. Система по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что гидравлический режущий инструмент (24; 86) содержит по меньшей мере одно центрирующее устройство, предназначенное для позиционирования оправки (34; 34') по центру в первом трубном теле (8).
11. Система по п.10, отличающаяся тем, что предусмотрен по меньшей мере один радиально подвижный захватный элемент (48; 48') для центрирования оправки (34; 34') в первом трубном теле (8) при нахождении указанного захватного элемента (48; 48') в его радиально выдвинутом закрепляющем положении.
12. Система по п.10 или 11, отличающаяся тем, что указанное центрирующее устройство содержит по меньшей мере один стабилизатор (60; 60'), расположенный на наружной стороне гидравлического режущего инструмента (24; 86), для центрирования оправки (34; 34') в первом трубном теле (8).
13. Система по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один выпускной элемент (54) установлен в оправке(34) стационарно.
14. Система по п.13, отличающаяся тем, что по меньшей мере один выпускной элемент (54) установлен в оправке (34) съемно.
15. Система по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один выпускной элемент (54') выполнен радиально подвижным для перемещения выпускного элемента (54') между убранным исходным положением и радиально выдвинутым режущим положением.
16. Система по п.15, отличающаяся тем, что по меньшей мере один радиально подвижный выпускной элемент (54') установлен в оправке (34') съемно.
17. Система по п.16, отличающаяся тем, что указанный радиально подвижный выпускной элемент (54') расположен с возможностью скольжения в окружающей его втулке (116), съемно установленной в оправке (34').
18. Система по любому из пп.15-17, отличающаяся тем, что указанный радиально подвижный выпускной элемент (54') содержит поршневую поверхность (106) для направленного наружу радиального перемещения выпускного элемента (54') при подаче на поршневую поверхность (106) приводящего в движение давления (P2) флюида;
причем выпускной элемент (54') также подпружинен пружиной (128) для направленного внутрь возвратного радиального перемещения выпускного элемента (54') после прекращения подачи на поршневую поверхность (106) приводящего в движение давления (P2) флюида.
19. Система по любому из пп.15-18, отличающаяся тем, что указанный радиально подвижный выпускной элемент (54') содержит дистанционирующее устройство, предназначенное для удерживания направленных наружу выпускных отверстий (76а, 78а; 76а', 78а') в выпускном элементе (54') на определенном радиальном расстоянии от внутренней стороны (50) первого трубного тела (8) при нахождении выпускного элемента (54') в своем радиально выдвинутом режущем положении.
20. Система по п.19, отличающаяся тем, что дистанционирующее устройство содержит по меньшей мере один дистанционирующий элемент (130, 132) определенной длины, отходящий радиально наружу от радиально подвижного выпускного элемента (54').
21. Система по любому из пп.15-20, отличающаяся тем, что гидравлический режущий инструмент (86) содержит по меньшей мере одно ограничивающее движение устройство, предназначенное для ограничения радиального движения выпускного элемента (54') наружу от оправки (34').
22. Система по п.21, отличающаяся тем, что указанное ограничивающее движение устройство содержит по меньшей мере одно стопорное устройство, расположенное в радиально подвижном выпускном элементе (54').
23. Система по любому из пп.1-22, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна режущая секция (52; 88, 90) в гидравлическом режущем инструменте (24; 86) содержит узел по меньшей мере из двух выпускных элементов (54; 54'), распределенных вокруг режущей секции (52; 88, 90), при этом каждый выпускной элемент (54; 54') предназначен для выполнения соответствующего сквозного отверстия (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8).
24. Система по п.23, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна режущая секция (52; 88, 90) содержит узел из нескольких выпускных элементов (54; 54'), распределенных в заданном порядке расположения вокруг режущей секции (52; 88, 90), при этом несколько выпускных элементов (54; 54') предназначены для выполнения заданным образом расположенных сквозных отверстий (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8).
25. Система по любому из пп.1-24, отличающаяся тем, что оправка (34') содержит по меньшей мере две режущие секции (88, 90), расположенные последовательно вдоль оправки (34').
26. Система по п.25, отличающаяся тем, что между соседними режущими секциями (88, 90) вдоль оправки (34') расположено средство перекрытия потока, при этом указанное средство перекрытия потока предназначено для активации и закрытия проходного канала (40') между указанными соседними режущими секциями (88, 90), что позволяет избирательно активировать последовательно расположенные вдоль оправки (34') режущие секции.
27. Система по п.26, отличающаяся тем, что средство перекрытия потока содержит кольцеобразное принимающее седло (96), образующее сквозное отверстие, причем принимающее седло расположено вокруг внутреннего проходного канала (40') в оправке, при этом кольцеобразное принимающее седло (96) предназначено для герметизирующего приема отдельной заглушки (44, 104).
28. Система по любому из пп.1-27, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна крепежная секция (46; 46') в гидравлическом режущем инструменте (24; 86) содержит узел по меньшей мере из двух радиально подвижных захватных элементов (48; 48'), расположенных вокруг указанной крепежной секции (46; 46').
29. Система по п.28, отличающаяся тем, что по меньшей мере два радиально подвижных захватных элемента (48, 48') выровнены вдоль общей окружной линии вокруг указанной крепежной секции (46; 46').
30. Система по любому из пп.1-27, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна крепежная секция (46; 46') в гидравлическом режущем инструменте (24; 86) содержит радиально подвижный захватный элемент в виде гибкого и расширяемого захватного тела, окружающего указанную крепежную секцию (46; 46').
31. Система по п.29 или 30, отличающаяся тем, что указанная крепежная секция (46; 46') расположена вблизи режущей секции (52; 88, 90), при этом из крепежной секции (46; 46') и режущей секции (52; 88, 90) образован узел.
32. Система по любому из пп.1-31, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна крепежная секция (46; 46') в гидравлическом режущем инструменте (24; 86) расположена между по меньшей мере одной режущей секцией (52; 88, 90) и первым концом (36, 36') оправки (34; 34').
33. Система по любому из пп.1-31, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна крепежная секция (46; 46') в гидравлическом режущем инструменте (24; 86) расположена между по меньшей мере одной режущей секцией (52; 88, 90) и вторым концом (38; 38') оправки (34; 34').
34. Способ гидравлического прорезания насквозь трубной стенки (26) первого трубного тела (8) в скважине изнутри первого трубного тела (8) без прорезания трубной стенки (28) второго трубного тела (10), расположенного снаружи и вокруг первого трубного тела (8) в скважине, отличающийся тем, что:
(A) для выполнения способа используют скважинную систему по п.1; при этом способ включает в себя следующую комбинацию шагов:
(B) соединяют второй конец (38; 38') оправки (34; 34') гидравлического режущего инструмента (24; 86) с нижней частью проточной трубной колонны (30), располагаемой внутри первого трубного тела (8) и доходящей до поверхности скважины (2), и соединяют по потоку источник абразивной жидкости, расположенный на поверхности скважины (2), с верхней частью трубной колонны (30);
(C) опускают трубную колонну (30) и соединенный с ней гидравлический режущий инструмент (24; 86) в первое трубное тело (8) до тех пор, пока гидравлический режущий инструмент (24;86) не будет расположен на продольном участке скважины (2), где нужно выполнить по меньшей мере одно сквозное отверстие (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8);
(D) избирательно активируют по меньшей мере один захватный элемент (48; 48') в крепежной секции (46; 46') гидравлического режущего инструмента (24; 86) так, чтобы переместить указанный захватный элемент (48; 48') радиально наружу до вхождения в контакт с внутренней стороной (50) первого трубного тела (8), чтобы таким образом закрепить гидравлический режущий инструмент (24; 86) в первом трубном теле (8);
(E) располагают направленные наружу выпускные отверстия (76а, 78а; 76а', 78а') по меньшей мере одного выпускного элемента (54; 54') по меньшей мере в одной режущей секции (52; 88, 90) гидравлического режущего инструмента (24; 86) на заданном расстоянии от внутренней стороны (50) первого трубного тела (8), причем заданное радиальное расстояние выбирают таким образом, чтобы указанная общая точка пересечения (74; 74') для непараллельных направлений (70а, 72а; 70а', 72а') выхода из указанного выпускного элемента (54; 54'), находящегося в режущем положении, находилась между минимальным расстоянием и максимальным расстоянием, измеренными в радиальном направлении от направленных наружу выпускных отверстий (76а, 78а; 76а', 78а') в каждом таком выпускном элементе (54; 54'), причем указанное минимальное расстояние определено средней точкой между указанными выпускными отверстиями (76а, 78а; 76а', 78а') и внутренней стороной (50) первого трубного тела (8), а указанное максимальное расстояние определено средней точкой между наружной стороной (16) первого трубного тела (8) и внутренней стороной (18) второго трубного тела (10);
(F) закачивают абразивную жидкость (32) из источника абразивной жидкости вниз сквозь трубную колонну (30) и оправку (34; 34') гидравлического режущего инструмента (24;86), чтобы обеспечивать выход указанного флюида в виде абразивных режущих струй (76b, 78b, 76b', 78b') из указанных выпускных отверстий (76а, 78а; 76а', 78а') в указанном выпускном элементе (54; 54') по меньшей мере в одной режущей секции (52; 88, 90) гидравлического режущего инструмента (24; 86);
при этом указанные абразивные струи (76b, 78b, 76b', 78b'), выходящие с высокой скоростью из указанных выпускных отверстий (76а, 78а; 76а', 78а') в каждом выпускном элементе (54; 54'), будут врезаться в трубную стенку (26) первого трубного тела (8) и прорезать ее насквозь, выполняя таким образом по меньшей мере одно сквозное отверстие (56; 56') в трубной стенке (26);
при этом абразивные режущие струи (76b, 78b, 76b', 78b') также будут встречаться и рассеиваться в указанной точке пересечения (74; 74'), что снижает дальнейшую режущую способность режущих струй (76b, 78b, 76b', 78b') на втором трубном теле (10) после выполнения указанного сквозного отверстия (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8);
(G) прекращают закачивание абразивной жидкости (32) после истечения заданного периода времени, соответствующего, по меньшей мере, времени, требующемуся для прорезания по меньшей мере одного сквозного отверстия (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8) при существующих условиях в скважине (2); и
(H) деактивируют по меньшей мере один захватный элемент (48; 48') таким образом, чтобы переместить указанный захватный элемент (48; 48') радиально внутрь от первого трубного тела (8), тем самым выводя гидравлический режущий инструмент (24; 86) из контакта с первым трубным телом (8).
35. Способ по п.34, отличающийся тем, что на шаге (G) заданный период времени определяют путем по меньшей мере одного предварительного испытания, отражающего существующие в скважине (2) условия.
36. Способ по п.34 или 35, отличающийся тем, что включает определение минимального радиального расстояния между наружной стороной (16) первого трубного тела (8) и внутренней стороной (50) второго трубного тела (10) по радиальной толщине трубной соединительной муфты первого трубного тела (8).
37. Способ по п.34 или 35, отличающийся тем, что указанная общая точка (74; 74') пересечения находится между указанным минимальным расстоянием и наружной стороной (16) первого трубного тела (8).
38. Способ по п.37, отличающийся тем, что указанная общая точка (74; 74') пересечения находится между указанным минимальным расстоянием и внутренней стороной (50) первого трубного тела (8).
39. Способ по п.37, отличающийся тем, что указанная общая точка (74; 74') пересечения находится в трубной стенке (26) первого трубного тела (8).
40. Способ по любому из пп.34-36, отличающийся тем, что указанная общая точка (74; 74') пересечения находится между наружной поверхностью (16) первого трубного тела (8) и указанным максимальным расстоянием.
41. Способ по любому из пп.34-40, отличающийся тем, что по меньшей мере один выпускной элемент (54; 54') выполнен стационарным.
42. Способ по любому из пп.34-40, отличающийся тем, что по меньшей мере один выпускной элемент (54; 54') выполнен радиально подвижным; и
при этом способ содержит на шаге (Е) перемещение выпускного элемента (54; 54') до тех пор, пока он не займет положение на указанном заданном радиальном расстоянии от первого трубного тела (8).
43. Способ по любому из пп.34-42, отличающийся тем, что по меньшей мере одна режущая секция (52; 88, 90) в гидравлическом режущем инструменте (24; 86) содержит узел по меньшей мере из двух выпускных элементов (54; 54'), распределенных вокруг режущей секции (52; 88, 90), за счет чего на шагах (F) и (G) выполняют по меньшей мере два соответствующих сквозных отверстия (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8).
44. Способ по п.43, отличающийся тем, что по меньшей мере одна режущая секция (52; 88, 90) содержит узел из нескольких выпускных элементов (54; 54'), распределенных в заданном порядке вокруг режущей секции (52; 88, 90), за счет чего на шагах (F) и (G) выполняют соответствующую группу сквозных отверстий (56; 56') в трубной стенке (26) первого трубного тела (8).
45. Способ по любому из пп.34-44, отличающийся тем, что оправка (34; 34') содержит по меньшей мере две режущие секции (52; 88, 90), расположенные последовательно вдоль оправки (34; 34');
причем между соседними режущими секциями (52; 88, 90), находящимися вдоль по длине оправки (34, 34'), расположено средство перекрытия потока;
причем способ содержит перед шагом (F) активирование и закрытие указанного проходного канала (40; 40') между такими соседними режущими секциями (52; 88, 90) посредством соответствующего средства перекрытия потока, обеспечивающего возможность индивидуального активирования последовательных режущих секций (52; 88, 90) вдоль оправки (34; 34').
46. Способ по любому из пп.34-45, отличающийся тем, что абразивная жидкость (32) содержит буровой раствор с примешанными абразивными частицами, при этом трубные стенки (26, 28) первого трубного тела (8) и второго трубного тела (10) выполнены из стали; и
причем способ содержит на шаге (F) прокачивание абразивной жидкости (32) с расходом, обеспечивающим абразивные режущие струи (76b, 78b; 76b', 78b'), выходящие из указанных выпускных отверстий (76а, 78а; 76а', 78а') по меньшей мере в одном выпускном элементе (54; 54') с выходной скоростью порядка 90-140 м/с.
47. Способ по п.46, отличающийся тем, что включает прокачивание абразивной жидкости (32) с расходом, обеспечивающим абразивные режущие струи (76b, 78b; 76b', 78b') со скоростью течения, составляющей менее 75 м/с после столкновения режущих струй (76b, 78b; 76b', 78b') в указанной общей точке (74; 74') пересечения.
48. Способ по п. 47, отличающийся тем, что указанная скорость потока составляет порядка 55-75 м/с.
49. Способ по любому из пп.34-48, отличающийся тем, что он дополнительно содержит после шага (H) следующие шаги:
(I) закачивают промывочный флюид вниз в первое трубное тело (8) на указанный продольный участок скважины (2), где в трубной стенке (26) первого трубного тела (8) было выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие (56; 56');
(J) промывают посредством промывочного флюида первое трубное тело (8), а, следовательно, также и кольцевое пространство (20), расположенное между первым трубным телом (8) и вторым трубным телом (10), через по меньшей мере одно отверстие (56; 56') в пределах, по меньшей мере, указанного продольного участка скважины (2), очищая таким образом и первое трубное тело (8), и указанное кольцевое пространство (20) вдоль, по меньшей мере, указанного продольного участка скважины (2).
50. Способ по любому из пп.34-49, отличающийся тем, что он дополнительно содержит после шага (H) следующие шаги:
(К) закачивают флюидизированный тампонажный материал вниз в первое трубное тело (8), на указанный продольный участок (2), где в трубной стенке (26) первого трубного тела (8) было выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие (56; 56');
(L) размещают флюидизированный тампонажный материал в первом трубном теле (8), а, следовательно, также и в кольцевое пространство (20), расположенное между первым трубным телом (8) и вторым трубным телом (10) по меньшей мере через одно отверстие (56, 56') в пределах, по меньшей мере, указанного продольного участка скважины (2), закупоривая таким образом и первое трубное тело (8), и указанное кольцевое пространство (20) вдоль, по меньшей мере, указанного продольного участка скважины (2).
Zoom in