EA000922B1 - Способ использования оборудования в системе скважин, система скважин и способ ее пофазной разработки - Google Patents

Description

Изобретение относится к способу использования оборудования в системе скважин для добычи углеводородных жидкостей, а также к системе скважин, в которой может быть применен этот способ, и к способу пофазной разработки такой системы скважины.

Использование U-образной скважины, в которой оборудование перемещают, как описано в ограничительной части пунктов 1 и 5 формулы изобретения, известно из описания патентов US, A, 4 532 986 и US, A, 5 450 902.

В U-образной скважине, хорошо известной из описания патентов США, паровой барьер расположен с возможностью перемещения между скважиной нагнетания пара и эксплуатационной скважиной для битума для улучшения добычи битума. В описании патента США № 5 540 902 раскрыто использование поршня возвратно-поступательного хода и однопутевого клапана для подачи таких углеводородов в скважину и последующей прокачки этих углеводородов в направлении скважины добычи. Используемое для этого оборудование для перемещения является оборудованием для пассивного перемещения жидкостей, которое устанавливают внизу скважины перед началом эксплуатации скважины.

Во многих случаях имеется потребность для перемещения оборудования в, через и/или из скважин добычи нефти и/или газа для использования в скважине после начала добычи, например, для установки или удаления песчаного фильтра или измерительного оборудования, или для закупоривания части скважины или для бурения продолжения или ответвления скважины.

Обычно, такие действия требуют заглушения скважины посредством закачивания жидкости с высокой плотностью в скважину, после чего так называемая фонтанная арматура может быть удалена с устьевого оборудования и оборудование может быть перемещено в, через и/или из скважины. В некоторых случаях возможно применять технологию бурения с отрицательным дифференциальным давлением, когда давление текучей среды в скважине остается ниже, чем давление жидкости в продуктивном пласте, однако в любом случае эти действия требуют принятия сложных предохранительных мер для предотвращения выброса и сопровождаются значительными потерями добычи в течение длительного времени.

Целью данного изобретения является создание способа перемещения бурильного оборудования, оборудования для технического обслуживания, ремонта и контрольного оборудования в, через и/или из системы скважин для добычи углеводородных текучих сред, который обеспечивает простой и безопасный доступ в систему скважин и использование скважинного оборудования для выполнения операций бурения, технического обслуживания, ремонта и контроля в любое время, который обеспечивает меньшие эксплуатационные потери. Другой целью изобретения является создание системы скважин, которую в любое время можно обслуживать, ремонтировать, контролировать и удлинять в периоды времени, когда продолжается добыча углеводородных текучих сред из системы.

Для этого согласно изобретению создан способ перемещения бурильного оборудования, оборудования для технического обслуживания, ремонта и/или контроля в, через и/или из системы скважин для добычи углеводородных текучих сред, которая содержит множество входных точек на поверхности земли или вблизи нее, и систему из одного или более подземных скважинных отверстий, которые обеспечивают подземные соединения между указанными входными точками, при котором оборудование перемещают в, через и/или из системы скважин через первую из указанных входных точек, а добычу углеводородных текучих сред производят через другую входную точку в течение по меньшей мере части периода времени, в котором оборудование перемещают и/или приводят в действие для выполнения операций бурения, обслуживания, ремонта и/или контроля системы скважин.

Предпочтительно первая и любые другие входные точки являются устьями скважин для добычи углеводородных жидкостей, и добычу углеводородных жидкостей через устье скважины, которое образует первую входную точку, прерывают или минимизируют посредством расположения оборудования между первой из указанных входных точек и уплотнением скважины, которое предотвращает или сокращает поток углеводородных жидкостей из системы скважин в направлении первого из указанных устьев скважин в течение, по меньшей мере, части периода времени, когда оборудование задействовано в скважинной системе или перемещается в, через или из нее.

В качестве альтернативного решения, первая из указанных входных точек является специальной точкой запуска и извлечения оборудования, которую не используют для обычных операций добычи.

Оборудование перемещают через скважинную систему предпочтительно с помощью транспортного средства, которое соединено с наземным источником электроэнергии и/или устройствами управления через посредство электрического, оптоволоконного, гидравлического или другого проводника, заключенного в составной шланг, который проходит через первую из указанных входных точек.

В этом случае желательно, чтобы транспортное средство содержало запирающее оборудование, которое временно создает пробку, которая блокирует или уменьшает поток жидкостей из системы скважин в направлении первой из указанных входных точек в течение по меньшей мере части периода времени, в котором скважинный инструмент и/или другое оборудование используют в скважинной системе или перемещают в, через и/или из нее.

Система скважин согласно изобретению содержит множество входных точек на поверхности земли или вблизи нее и систему подземных скважинных стволов, которые обеспечивают подземное соединение между указанными входными точками, в которой оборудование установлено с возможностью перемещения в системе скважин, и в которой оборудование состоит из оборудования для бурения, технического обслуживания, ремонта и/или контроля, которое может быть задействовано внизу скважины, и/или которое может быть введено в систему скважин и/или удалено из нее через первую из указанных входных точек, в то время как добыча углеводородных жидкостей производится через другую входную точку.

Изобретение относится также к способу пофазной разработки такой системы скважин. Способ включает бурение и комплектацию скважины добычи углеводородных текучих сред через входную точку скважины на поверхности земли или вблизи нее и начало добычи углеводородных жидкостей через эту входную точку, последующее бурение другой скважины через другую входную точку на поверхности земли или вблизи нее, так что стволы скважин пересекаются и образуют подземный проход, через который можно перемещать оборудование, при котором добыча углеводородных текучих сред через уже укомплектованную скважину продолжается в течение, по меньшей мере, части периода времени, когда бурят и/или укомплектовывают другую скважину. Процесс бурения других стволов скважин и ответвлений скважин можно продолжать после комплектации указанной другой скважины, в то время как добыча продолжается через, по меньшей мере, одну входную точку.

Известно из описания патента США № 4 390 067 использование системы соединенных друг с другом горизонтальных и вертикальных скважин, в которые нагнетают пар для создания нагреваемых коридоров в пластах, содержащих вязкую нефть. В этой известной системе пар нагнетают через некоторые устья скважин, а нефть добывают с использованием насосовкачалок, установленных на других устьях скважин.

В описании патента США № 4 390 067 раскрыто использование подземного рабочего туннеля и выработок, из которых горнорабочие, работающие в туннеле и выработках, бурят скважины для нагнетания пара и добычи нефти в слой, содержащий вязкую нефть. Туннель и выработки вентилируются и функционируют как подземная рабочая площадка, с которой бурят ряд обычно направленных вверх скважин для нагнетания пара и добычи нефти. Таким образом, туннель и выработки не образуют часть самой системы скважин.

Кроме того, в международной патентной заявке PCT/GB 94/00515 (публикация WO 94/21889) на фиг. 2 показано, что U-образную скважину можно использовать для высвобождения геотермальной энергии из подстилающего слоя для увеличения добычи текучих сред из подземного продуктивного пласта.

Изобретение поясняется ниже подробней со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематически изображена перспективная проекция системы скважин согласно изобретению.

Система скважин содержит первое устье 1 скважины и второе устье 2 скважины. Устья 1 и 2 скважин расположены на поверхности 3 земли и соединены между собой системой подземных скважинных стволов. Система скважинных стволов состоит из первого и второго вертикальных стволов 4 и 5 и двух по существу горизонтальных стволов 6 и 7, которые соединяют стволы 4 и 5 между собой на различной глубине. Кроме того, пробурены два скважинных ответвления 8 и 9 от первого вертикального скважинного ствола 4, и два скважинных ответвления 1 0 и 11 пробурены от верхнего горизонтального ствола 6.

Система скважин пересекает верхний и нижний пласты 12 и 13, содержащие нефть и/или газ, показанные на чертеже в виде затененных зон. Вход нефти и/или газа в систему скважин происходит во входных зонах 14 и 15, которые выделены на чертеже как более темные зоны.

Следует отметить, что входные зоны 1 4 и 15 могут быть отдельными продуктивными пластами нефти и/или газа.

Система скважин оборудована рядом клапанов 1 6, которые показаны на чертеже закрытыми и потому препятствующими входу нефти и/или газа в первый вертикальный ствол 4 в направлении первого устья 1 скважины. Скважинный инструмент 1 7 для транспортировки обслуживающего оборудования опущен в нижний горизонтальный скважинный ствол 7. Скважинный инструмент 1 7 соединен с источником энергии и устройством управления (не показаны) на поверхности 3 земли через кабель 18, заключенный в составной шланг, который опускается в систему скважин с вращающегося барабана 19. Первое устье 1 скважины снабжено смазывающим устройством 20, которое обеспечивает плотное жидкостное уплотнение вокруг составного шланга кабеля 18.

Показанная конфигурация системы позволяет продолжать добычу нефти и/или газа через входные зоны 1 4 и второй вертикальный ствол 5 в направлении второго устья 2, как показано затемненными зонами системы скважин и стрелками 21 , в то время как скважинный инст5 румент 17 для транспортировки оборудования и транспортируемое им оборудование перемещают через первое устье 1 скважины в, через и из системы скважин.

Обслуживающее оборудование, транспортируемое скважинным инструментом 1 7, может состоять из каротажного, чистящего, ремонтного, контрольного, бурильного и/или другого оборудования, которое можно использовать внутри скважин длительные периоды времени, в то время как добыча продолжается через второе устье 2 скважины. Оборудование можно использовать как на стадии комплектации скважины, так и во время эксплуатации, например, для контроля и ремонта, контроля за добычей (включая каротаж скважины) и контроля входа скважины, транспортировки компонентов в систему скважин и из нее, установки датчиков и для сборки и разборки находящегося в скважине оборудования.

Скважинный инструмент 17 может быть оборудован колесами или другими средствами передвижения (не изображены) и носовой секцией, которая содержит расходуемое уплотнение и которая соединена с корпусом инструмента в виде выполненного с возможностью скольжения в направлении оси плунжера, так что инструмент может перемещаться вперед наподобие червя в секции ствола, пока она не будет изолирована клапаном или другим средством остановки потока.

Кроме того, можно использовать сам скважинный инструмент 1 7 для монтажа или установки клапанов 16 или уплотнительных пробок в точках ответвления или в других местах, где необходимо произвести временную или постоянную остановку потока.

Если необходимо обеспечить доступ в систему скважин через второе устье 2, например, для проведения операций по обслуживанию или других операций в ответвлениях 11, то скважинный инструмент может быть опущен в систему скважин посредством установки барабана 19 и смазывающего устройства 20 на втором устье 2 скважины.

В этом случае добыча из нижнего горизонтального ствола 7 и ответвлений 8 и 9 скважины может продолжаться через первое устье 1 .

Понятно, что вместо составного шланга 18 для подачи электропитания и передачи данных от скважинного инструмента и транспортируемого им оборудования и обратно, скважинный инструмент может содержать свой собственный источник энергии и беспроводную линию передачи данных.

Кроме того, передачу электроэнергии и данных можно упростить за счет передачи электромагнитного поля через трубы или обсадную колонну скважины или через проводники, включенные постоянно в скважину, и снабжения скважинного инструмента 1 7 индуктивным элементом связи, который служит в качестве подвижного электрического контакта. Отсутствие составного шланга 1 8 устраняет необходимость в барабане 1 9 и смазывающем устройстве 20, и в этом случае скважинный инструмент 1 7 может быть введен в систему скважин через шлюзы-регуляторы (не изображены) в устьях 1 и 2 скважин.

Во избежание необходимости использования заключенного в составной шланг кабеля 18 и/или частого ввода скважинного инструмента 1 7 в систему скважин и извлечения его, система скважин может быть снабжена рядом базовых точек (не изображены) в скважинах. Такие базовые точки в скважинах могут быть образованы зонами, в которых ствол скважины или труба добычи внутри ствола скважины имеет увеличенный диаметр или боковой карман, который служит местом стоянки скважинного инструмента 1 7 и/или транспортируемого им оборудования в течение периодов времени, когда они не используются.

Базовые точки в скважинах могут быть снабжены специально разработанными линиями для передачи электроэнергии и связи с поверхностью 3 земли. Если скважинный инструмент

7 и оборудование работают от аккумуляторов, то батареи можно заменять в базовых точках. Если скважинный инструмент 1 7 и/или оборудование содержат датчики и запоминающие устройства для хранения собранных данных, то собранные данные могут быть перегружены на базовую точку и переданы на оборудование обработки данных на поверхности земли. В этом случае сам инструмент 1 7 можно использовать в качестве челнока, который перезаряжает аккумуляторы датчиков или другого оборудования вблизи базовой точки, снимает с них собранные данные и последовательно передает их на поверхность. Кроме того, аккумуляторы самого инструмента 1 7 можно использовать в качестве источника электроэнергии в скважине, например, для установки клапана или для задействования бурильного или другого устройства.

Использование способа и системы скважин согласно изобретению не ограничивается системой скважин с двумя устьями 1 и 2 скважин, где добычу можно продолжать через одно устье скважины, в то время как операции по обслуживанию выполняются через другое устье 1 скважины. Система скважин может также содержать три или более устьев скважин, и только одно устье может быть снабжено шлюзомрегулятором и устройством спуска оборудования в систему скважин. Это устье скважины может быть расположено, например, на палубе шельфовой платформы и использоваться в качестве специальной входной точки для запуска оборудования в систему скважин и для управления оборудованием в скважинах, в то время как при нормальной работе через эту входную точку не производят добычи нефти и/или газа. Другие устья скважин такой системы скважин могут быть расположены под водой и добывать нефть и/или газ в направлении добывающих установок, расположенных на платформе. В этом случае химические средства, пар или другие текучие среды можно нагнетать в систему скважин через оборудование входных точек, а в случае временной неисправности или перегрузки расположенных на платформе обрабатывающих установок нефть и/или газ можно снова закачивать в систему скважин через оборудование входной точки. Если необходимо ввести скважинный инструмент 17 в расположенное под водой устье скважины, то это можно выполнять с использованием подводного транспортного средства.

Понятно, что систему скважин можно разрабатывать пофазно. Показанную на чертеже систему скважин можно разрабатывать посредством бурения сперва второго вертикального ствола 5 и нижнего горизонтального ствола.

На основе технологии создания изображений продуктивных пластов, выполняемой из уже пробуренных стволов 5 и 1 , бурят верхний горизонтальный ствол и ответвления 10 и 11 точно в слои продуктивных пластов.

Затем начинают добычу нефти и/или газа через второе устье 2 и собирают точные данные о добыче и данные о продуктивном пласте. После оценки этих данных бурят первый ствол 4 скважины и соединяют с горизонтальными стволами 6 и 7, так что эти секции образуют скважинные коридоры между вертикальными скважинами 4 и 5, через которые можно перемещать оборудование.

Затем можно расширять систему скважин посредством бурения и комплектации ответвлений 8 и 9, в то время как добыча нефти и/или газа продолжается через устье 2 скважины.

После начала добычи нефти и/или газа через оба устья 1 и 2 можно дальше расширять систему скважин с помощью использования технологии бурения с повторным вводом, при которой оборудование вводят в систему скважин и выводят из нее через одно из устьев 1 и 2, в то время как добыча продолжается через другое из этих устьев.

Таким образом, можно постоянно устранять преграды для добычи и в любое время оптимизировать поток добычи. Гибкость разработки может быть увеличена посредством соединения одной скважины, имеющей свободную мощность для вертикального потока к продуктивному пласту соседней скважины, в которой добыча ограничена преградами для вертикального потока.

Кроме того, нет необходимости в том, чтобы устья скважин были расположены на расстоянии друг от друга, как это показано на чертеже. Система скважин может содержать две параллельные или соосные трубные обвязки в одной вертикальной скважине, при этом трубные обвязки соединены друг с другом внизу скважины через ствол, который образует замкнутую петлю, направленную от и к вертикальной скважине. Если в таком случае скважина снабжена соосными трубными обвязками, то обычно желательно использовать внутреннюю трубу для транспортировки скважинного инструмента и/или другого оборудования в систему скважин и из нее и использовать окружающую трубную обвязку или обвязки для добычи нефти и/или газа.

Эти и другие признаки, цели и преимущества способа и системы скважин согласно данному изобретению следуют из прилагаемых формулы изобретения, реферата и чертежа, и/или раскрыты в них более подробно.

Claims (10)

1. Способ использования оборудования в системе скважин для добычи углеводородных текучих сред, содержащей множество входных точек на земной поверхности или вблизи нее и систему из одного или нескольких скважинных стволов, которые обеспечивают подземное соединение между указанными входными точками, отличающийся тем, что он включает перемещение оборудования для бурения, технического обслуживания, ремонта и/или контроля в, через и/или из системы скважин через первую из указанных входных точек, при этом добычу углеводородных текучих сред продолжают через другую входную точку в течение, по меньшей мере, части периода времени, в продолжение которого оборудование перемещают, и/или оно приведено в действие для выполнения в системе скважин операций бурения, технического обслуживания, ремонта и/или контроля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая и любая другая входные точки являются устьями скважин для добычи углеводородных текучих сред, при этом добычу углеводородных текучих сред через устье скважины, которая образует первую из указанных входных точек, прерывают или минимизируют посредством расположения оборудования между первой из указанных входных точек и скважинным уплотнением, которое останавливает или снижает поток углеводородных текучих сред из системы скважин в направлении первой из входных точек в течение, по меньшей мере, части периода времени, в течение которого оборудование приведено в действие и/или его перемещают в, через и/или из системы скважин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оборудование перемещают через систему скважин с помощью транспортного средства, которое соединено с расположенными на поверхности устройствами электроснабжения и/или управления через электрический, оптоволоконный, гидравлический или другой проводник в составном шланге, который проходит через первую из указанных входных точек.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что транспортное средство снабжено запирающим оборудованием, которое обеспечивает временную пробку, которая блокирует или уменьшает поток текучей среды из системы скважин в направлении первой из входных точек в течение, по меньшей мере, части периода времени, в течение которого транспортное средство и/или другое оборудование приведено в действие и/или его перемещают в, через и/или из системы скважин.

5. Система скважин для добычи углеводородных жидкостей, которая содержит множество входных точек на поверхности земли или вблизи нее и систему подземных скважинных стволов, которые обеспечивают подземное соединение между указанными входными точками, в которой оборудование расположено с возможностью перемещения в системе скважин, отличающаяся тем, что оборудование включает в себя оборудование для бурения, технического обслуживания, ремонта и/или контроля, которое может быть приведено в действие в скважине и/или которое может быть введено в систему скважин и/или извлечено из нее через первую из входных точек, в то время как добыча углеводородных текучих сред продолжается через другую входную точку.

6. Система скважин по п.5, отличающаяся тем, что входные точки расположены на расстоянии друг от друга, и система подземных скважинных стволов содержит, по меньшей мере, один латеральный скважинный ствол, который обеспечивает подземное соединение между, по меньшей мере, двумя входными точками, через которое можно перемещать оборудование, и несколько скважинных ответвлений, которые соединены с латеральным скважинным стволом.

7. Система скважин по п.5, отличающаяся тем, что содержит несколько расположенных внизу базовых точек, предназначенных для размещения оборудования и/или транспортного средства во время, когда происходит добыча углеводородных жидкостей через систему скважин, и зарядки аккумуляторов оборудования и/или транспортного средства и перезагрузки данных, собранных оборудованием и/или транспортным средством, и предназначенных для передачи в устройство обработки данных на поверхности земли.

8. Система скважин по п.5, отличающаяся тем, что оборудование расположено между первой из входных точек и расположенным внизу жидкостным уплотнением, которое предотвращает или уменьшает поток углеводородных текучих сред в направлении первой из входных точек.

9. Способ пофазной разработки системы скважин, включающий бурение и комплектацию скважины для добычи углеводородных текучих сред через входную точку скважины на поверхности земли или вблизи нее и обеспечение добычи углеводородных текучих сред через эту входную точку, последующее бурение другой скважины через другую входную точку на поверхности земли или вблизи нее так, что скважинные стволы скважин пересекаются и образуют подземный коридор, через который можно перемещать бурильное оборудование, при этом добычу углеводородных жидкостей продолжают через уже укомплектованную скважину в течение, по меньшей мере, части периода времени, в продолжение которого другую скважину бурят и/или комплектуют.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что одно или несколько ответвлений скважины бурят из системы скважин с использованием бурильного оборудования, которое вводят в систему скважин, обеспечивают его работу в ней и/или которое извлекают из нее через первую входную точку, в то время как добычу углеводородных текучих сред осуществляют через другую входную точку.