EA002563B1 - Method for drilling and completing a hydrocarbon production well - Google Patents
Method for drilling and completing a hydrocarbon production well Download PDFInfo
- Publication number
- EA002563B1 EA002563B1 EA200000724A EA200000724A EA002563B1 EA 002563 B1 EA002563 B1 EA 002563B1 EA 200000724 A EA200000724 A EA 200000724A EA 200000724 A EA200000724 A EA 200000724A EA 002563 B1 EA002563 B1 EA 002563B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- casing
- section
- well
- borehole
- expansion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 25
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 14
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 26
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 13
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 229910000922 High-strength low-alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/02—Subsoil filtering
- E21B43/10—Setting of casings, screens, liners or the like in wells
- E21B43/103—Setting of casings, screens, liners or the like in wells of expandable casings, screens, liners, or the like
Landscapes
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Telephone Function (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу бурения и завершения скважин для добычи углеводородов, таких как скважины для добычи нефти и/или газа.The present invention relates to a method for drilling and completing wells for producing hydrocarbons, such as wells for producing oil and / or gas.
Традиционно скважины для добычи углеводородов выполняются таким образом, что вначале бурится большая секция ствола скважины, в которую вставляется обсадная труба большого диаметра и цементируется на месте для стабилизации стенок скважины. Затем продолжение скважины бурится с меньшим диаметром и в указанное продолжение вставляется обсадная труба так, что указанная продолжающая обсадная труба проходит от нижней части указанного продолжения к вершине скважины, после чего указанная продолжающая обсадная труба цементируется на месте внутри продолжения скважины, а также внутри ранее установленной обсадной трубы.Traditionally, hydrocarbon production wells are designed in such a way that a large section of the wellbore is first drilled into which a large diameter casing is inserted and cemented in place to stabilize the borehole walls. Then, the extension of the well is drilled with a smaller diameter and a casing is inserted into the indicated extension so that the specified continuing casing extends from the lower part of the indicated extension to the top of the well, after which the specified continuing casing is cemented in place inside the extension of the well, as well as inside the previously installed casing pipes.
Этот процесс повторяется до тех пор, пока скважина не достигнет области вблизи пласта, несущего углеводороды. Если этот пласт является нестабильным, обсадная труба проводится внутрь пласта и затем в ней выполняется перфорация, чтобы обеспечить приток углеводородов. Если несущий углеводородный пласт является стабильным, создается, по существу, открытое отверстие, в которое вставляется проницаемая для углеводородов эксплуатационная обсадная колонна, которая окружается, например гравийным фильтром.This process is repeated until the well reaches an area near the hydrocarbon containing formation. If this formation is unstable, the casing is held inside the formation and then perforation is performed in it to ensure the flow of hydrocarbons. If the hydrocarbon bearing formation is stable, a substantially open hole is created into which a hydrocarbon-permeable production casing is inserted, which is surrounded, for example, with a gravel pack.
Эксплуатационная обсадная колонна обычно соединяется с нижним концом эксплуатационной насосно-компрессорной колонны, которая погружается через колонну обсадных труб, так, что она проходит через всю длину скважины от устья скважины до области, расположенной в непосредственной близости к пласту, несущему углеводороды, где эта эксплуатационная колонна герметично закрепляется в обсадной трубе с помощью подвесного эксплуатационного пакера.The production casing is usually connected to the lower end of the production tubing, which is immersed through the casing string so that it passes through the entire length of the well from the wellhead to an area located in close proximity to the hydrocarbon-bearing formation where this production string hermetically fixed in the casing using an overhead production packer.
Так как стенка скважины и внутренняя поверхность ранее установленной обсадной трубы могут быть неровными и буровая скважина может быть изогнута, необходимо обеспечение достаточного зазора между различными сегментами обсадной трубы и эксплуатационной насосно-компрессорной колонной, что приводит к образованию существенного непроизводительного кольцевого пространства и к излишней работе по бурению.Since the wall of the well and the inner surface of the previously installed casing may be uneven and the borehole may be bent, it is necessary to ensure sufficient clearance between the various segments of the casing and the production tubing, which leads to the formation of a significant unproductive annular space and unnecessary work on drilling.
Обычно в скважине, предназначенной для добычи углеводородов, диаметр верхней части скважины вблизи поверхности земли и внутренний диаметр верхней части обсадной трубы могут быть значительно больше полуметра, в то время как внутренний диаметр эксплуатационной насосно-компрессорной колонны, через которую производится добыча углеводородов, составляет от 10 до 25 см.Typically, in a well designed for hydrocarbon production, the diameter of the top of the well near the surface of the earth and the inner diameter of the top of the casing may be much more than half a meter, while the inner diameter of the production tubing through which hydrocarbon production is 10 up to 25 cm
Были сделаны многочисленные попытки уменьшить количество непроизводительного кольцевого пространства в скважинах. В описаниях американских патентов И8, А, 3 162 245; И8, А, 3 203 483 и И8,А, 5 014 779 описано использование гофрированных в исходном состоянии труб, которые расширяются в цилиндрическую форму внутри обсадной трубы с помощью расширительной оправки или сферы. Недостатками использования гофрированных труб являются трудность их производства и то, что стенки расширенных труб могут иметь неравномерную прочность по окружности, что снижает их надежность.Numerous attempts have been made to reduce the amount of unproductive annulus in the wells. In the descriptions of US patents I8, A, 3 162 245; I8, A, 3 203 483 and I8, A, 5 014 779 describe the use of corrugated pipes in the initial state, which expand into a cylindrical shape inside the casing using an expansion mandrel or sphere. The disadvantages of using corrugated pipes are the difficulty of their production and the fact that the walls of the expanded pipes can have uneven circumferential strength, which reduces their reliability.
В заявке на международный патент, публикация № \νϋ 93/25799, описано использование обсадной трубы, по существу, цилиндрической формы, которая расширяется по направлению к стенкам скважины с помощью расширительной оправки так, что возникает сила сжатия между обсадной трубой и окружающими пластами породы.International Patent Application Publication No. \ νϋ 93/25799 describes the use of a substantially cylindrical casing that expands toward the walls of the well with an expansion mandrel so that a compressive force arises between the casing and the surrounding rock formations.
Это известная расширяемая обсадная труба может быть помещена между поверхностной обсадной трубой, установленной в верхней части скважины, и эксплуатационной обсадной колонной, установленной в нижней части скважины. Так как поверхностная обсадная труба и элементы эксплуатационной обсадной колонны не расширяются в скважине по направлению вниз, эта известная технология крепления ствола скважины обсадными трубами все еще требует использования обычных элементов обсадной трубы, для которых необходимо бурить скважину увеличенного диаметра или расширять колонну обсадных труб, которые вводятся и расширяются после бурения полной длины скважины, что не всегда возможно выполнить.This known expandable casing can be placed between a surface casing installed in the upper part of the well and a production casing installed in the lower part of the well. Since the surface casing and production casing elements do not expand downward in the well, this well-known casing fastening technology still requires the use of conventional casing elements, for which it is necessary to drill an enlarged borehole or expand the casing that is being inserted and expand after drilling the full length of the well, which is not always possible.
Способ в соответствии с преамбулой п. 1 формулы изобретения известен из французской заявки на патент № 2 741 907. В этом известном способе используется эластичный трубопровод, который после ввода в скважину накачивается путем закачки тяжелой жидкости и впоследствии затвердевает благодаря полимеризации. Сложность при выполнении этого известного способа состоит в том, что двухэтапное накачивание и процесс химического отверждения требуют большого времени, и в результате получается хрупкий трубопровод, который может иметь неравномерную прочность и форму.The method in accordance with the preamble of claim 1 of the claims is known from French patent application No. 2 741 907. In this known method, an elastic pipe is used, which, after being introduced into the well, is pumped by injection of heavy fluid and subsequently hardens by polymerization. The difficulty in performing this known method lies in the fact that two-stage pumping and a chemical curing process require a lot of time, and as a result a brittle pipeline that can have uneven strength and shape is obtained.
Из документа И8, А, 5348095 известен также способ бурения и завершения скважины для добычи углеводородов, содержащий этапы бурения секции скважины в подземных пластах, ввода секции обсадной трубы в пробуренную секцию скважины и радиального расширения и закрепления секции обсадной трубы в пределах указанной секции скважины, погружения бурового долота через расширенную секцию обсадной трубы и бурения последующей секции скважины, ввода следующей секции обсадной трубы в указанную последующую секцию скважины и радиального расширения и закрепления указанной следующей секции обсадной трубы внутри последующей секции скважины, повторения, при необходимости, этапа б) неоднократно до тех пор, пока скважина не достигнет непосредственной близости пласта, несущего углеводороды, отличающийся тем, что на этапе б) следующую секцию обсадной трубы вводят коаксиально уже введенной предыдущей секции с образованием области взаимного наложения секций, при этом обеспечивают дополнительное расширение предыдущей секции в области наложения в процессе радиального расширения последующей секции. При осуществлении известного способа обсадную трубу радиально расширяют в направлении стенки скважины так, что при этом горная порода стенки скважины кластически деформируется, причем радиальное усилие давления остается между обсадной трубой и стенкой скважины после процесса расширения, поскольку целью является образование обломков между обсадной трубой и стенкой скважины для того, чтобы исключить необходимость накачки цемента в это пространство. Однако при таком расширении возможно повреждение обсадной трубы.A method for drilling and completion of a well for hydrocarbon production is also known from document I8, A, 5348095, comprising the steps of drilling a section of a well in underground formations, introducing a section of a casing pipe into a drilled section of a well, and radially expanding and securing a section of a casing pipe within said section of a well, immersing the drill bit through the extended section of the casing and drilling the subsequent section of the well, entering the next section of the casing in the specified subsequent section of the well and radial expansion and fixed the indicated next section of the casing pipe inside the subsequent section of the well, repeating, if necessary, step b) repeatedly until the well reaches the immediate vicinity of the hydrocarbon-bearing formation, characterized in that in step b) the next section of the casing is introduced coaxially introduced the previous section with the formation of the area of mutual overlapping sections, while providing additional expansion of the previous section in the overlay in the process of radial expansion of the next section and. When implementing the known method, the casing pipe is radially expanded in the direction of the borehole wall so that the rock of the borehole wall is deformed deformatively, and the radial pressure force remains between the casing pipe and the borehole wall after the expansion process, since the goal is to form fragments between the casing pipe and borehole wall in order to eliminate the need for pumping cement into this space. However, with this expansion, damage to the casing is possible.
В основу изобретения поставлена задача создать способ бурения и завершения скважины для добычи углеводородов, при котором обсадная труба могла бы быть установлена для защиты стенок скважины от обрушения в течение различных стадий процесса бурения и установка обсадной трубы и эксплуатационной насоснокомпрессорной колонны могла бы быть выполнены таким образом, что вдоль, по меньшей мере, существенной части длины скважины совокупная ширина кольцевого пространства между трубопроводом, обсадной трубой или сегментами обсадной трубы и окружающей породой была сведена к минимуму, и при котором, кроме того, исключалась бы возможность повреждения обсадной трубы в процессе ее радиального расширения.The basis of the invention is the task to create a method of drilling and completion of a well for hydrocarbon production, in which the casing could be installed to protect the walls of the well from collapse during various stages of the drilling process and the installation of the casing and production tubing could be performed in this way that along at least a substantial portion of the length of the well, the total width of the annular space between the pipeline, casing or segments of the casing and zhayuschey breed has been minimized and in which, moreover, would preclude the possibility of damaging the casing during its radial expansion.
Поставленная задача решается тем, что в способе бурения и завершения скважины для добычи углеводородов, содержащем этапы а) бурения секции в подземных пластах, ввода обсадной трубы в пробуренную секцию скважины и радиального расширения и закрепления секции обсадной трубы в пределах указанной секции скважины, б) погружения бурого долота через расширенную секцию обсадной трубы и бурения последующей секции скважины, ввода следующей секции обсадной трубы в указанную последующую секцию скважины и радиального расширения и закрепления указанной следующей секции обсадной трубы внутри последующей секции скважины, в) повторения, при необходимости, этапа б) неоднократно до тех пор, пока скважина не достигнет непосредственной близости пласта, несущего углеводороды, со гласно изобретению, на этапе б) следующую секцию обсадной трубы вводят коаксиально уже введенной предыдущей секции с образованием области взаимного наложения секций, при этом обеспечивают дополнительное расширение предыдущей секции в области наложения в процессе радиального расширения последующей секции.The problem is solved in that in the method of drilling and completion of a well for hydrocarbon production, comprising the steps of a) drilling a section in underground formations, introducing a casing pipe into a drilled section of a well and radially expanding and securing a casing section within a specified section of a well, b) immersion a brown bit through the extended section of the casing and drilling the subsequent section of the well, entering the next section of the casing in the specified subsequent section of the well and radial expansion and fixing the decree the next casing section within the subsequent section of the well, c) repeating, if necessary, step b) repeatedly until the well reaches the immediate vicinity of the hydrocarbon bearing formation according to the invention, in step b) the next casing section is introduced coaxially already entered the previous section with the formation of the area of mutual overlapping sections, while providing additional expansion of the previous section in the overlay in the process of radial expansion of the subsequent section.
Важным преимуществом способа согласно изобретению является то, что область предыдущей секции обсадной трубы, перекрываемая последующей секцией, может быть расширена в два этапа: первый этап расширения осуществляется в процессе установки самой предыдущей секции и второй этап - в процессе установки последующей секции обсадной трубы. В результате этого отпадает необходимость в расширении предыдущей секции в один этап, что может привести к повреждению трубы.An important advantage of the method according to the invention is that the region of the previous section of the casing, overlapped by the subsequent section, can be expanded in two stages: the first stage of expansion is carried out in the installation process of the previous section and the second stage in the installation of the subsequent section of the casing. As a result of this, there is no need to expand the previous section in one step, which can lead to pipe damage.
Предпочтительно только первый сегмент обсадной трубы проходит от поверхности земли в скважину, и все последующие сегменты обсадной трубы только частично перекрываются с первоначально установленным сегментом обсадной трубы.Preferably, only the first casing segment extends from the surface of the earth into the well, and all subsequent casing segments only partially overlap with the originally installed casing segment.
В таком случае является предпочтительным, чтобы длина, вдоль которой последующие секции обсадной трубы перекрывают друг друга, составляла менее 10% длины каждого из сегментов обсадной трубы, и также чтобы вдоль, по меньшей мере, существенной части длины скважины от поверхности земли до области непосредственной близости пласта, несущего углеводороды, изменение в диаметре скважины составляло менее 10%.In such a case, it is preferable that the length along which subsequent sections of the casing overlap each other is less than 10% of the length of each of the segments of the casing, and also along at least a substantial portion of the length of the well from the surface of the earth to the immediate vicinity formation containing hydrocarbons, the change in the diameter of the well was less than 10%.
В этом случае бурится тонкая скважина практически одинакового диаметра по всей длине, что может быть вполне осуществимо с минимальными затратами на бурение и с минимальным количеством стальных элементов конструкции, установленных внутри скважины.In this case, a thin well of almost the same diameter is drilled along the entire length, which can be quite feasible with minimal drilling costs and with a minimum number of steel structural elements installed inside the well.
При некоторых обстоятельствах, однако, все-таки требуется, чтобы, по меньшей мере, два сегмента обсадной трубы последовательно вводились в скважину так, чтобы каждый из них проходил до устья скважины.In some circumstances, however, it is still required that at least two segments of the casing are successively inserted into the well so that each of them extends to the wellhead.
Кроме того, предпочтительным является, чтобы после монтажа указанных сегментов обсадной трубы эксплуатационная насоснокомпрессорная колонна устанавливалась в скважине так, чтобы эта эксплуатационная насосно-компрессорная колонна проходила от поверхности земли в область, расположенную в непосредственной близости от пласта, несущего углеводороды; и эта колонна расширялась в радиальном направлении внутри колонны обсадных труб, выполненной из расширенных сегментов обсадной трубы.In addition, it is preferable that after mounting said casing segments, the production tubing string is installed in the well so that the production tubing string extends from the surface of the earth to an area located in close proximity to the hydrocarbon bearing formation; and this string expanded radially inside the casing string made of extended casing segments.
Предпочтительно сегменты обсадной трубы и, в случае необходимости, трубопровод пластично расширяют в радиальном направлении с помощью перемещения через них расши5 ригельной оправки в продольном направлении, при этом используют грубы, изготовленные из формуемого сорта стали, которая в результате процесса расширения подвергается деформационному упрочнению без образования какихлибо сужений или пластического разрушения, а расширительная оправка имеет вдоль части своей длины неметаллическую поверхность.Preferably, the casing segments and, if necessary, the pipe are plastically expanded in the radial direction by moving the extension mandrel in the longitudinal direction through them, using coars made of mouldable steel, which, as a result of the expansion process, undergoes strain hardening without any constriction or plastic fracture, and the expansion mandrel has a non-metallic surface along part of its length.
Является предпочтительным, чтобы расширительная оправка имела конусообразную керамическую поверхность и чтобы трубопровод и сегменты обсадной колонны были изготовлены из формуемого сорта стали, имеющего отношение предела текучести к пределу прочности на разрыв меньше 0,8 и предел текучести, по меньшей мере, 275 МПа.It is preferred that the expansion mandrel has a conical ceramic surface and that the pipe and casing segments are made of a formable steel having a yield strength to tensile strength of less than 0.8 and a yield strength of at least 275 MPa.
Предпочтительным также является, чтобы эксплуатационная насосно-компрессорная колонна и, по меньшей мере, один из сегментов обсадной трубы были выполнены из трубопровода, который устанавливают в скважину путем разматывания трубопровода с барабана.It is also preferable that the production tubing and at least one of the segments of the casing are made of piping, which is installed in the well by unwinding the pipeline from the drum.
В качестве альтернативы эксплуатационная насосно-компрессорная колонна и/или, по меньшей мере, один из сегментов обсадной трубы могут быть изготовлены из набора секций труб, которые взаимно соединяются в районе устья скважины с помощью винтового соединения, сварки или другого соединения для формирования удлиненной трубы, по существу, цилиндрической формы, которая может расширяться и которую устанавливают внутри скважины по способу в соответствии с настоящим изобретением.Alternatively, the production tubing and / or at least one of the segments of the casing may be made of a set of pipe sections that are mutually connected in the area of the wellhead using a screw connection, welding or other connection to form an elongated pipe, essentially cylindrical in shape, which can expand and which is installed inside the well by the method in accordance with the present invention.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Настоящее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 изображает вид скважины в продольном сечении, содержащей набор радиально расширяемых сегментов обсадной трубы, по существу, одинакового диаметра, которые были установлены с использованием способа в соответствии с настоящим изобретением;The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a well comprising a set of radially expandable casing segments of substantially the same diameter that were installed using the method of the present invention;
фиг. 2 - скважину по фиг. 1, в которой эксплуатационная насосно-компрессорная колонна была расширена внутри ряда сегментов обсадной трубы;FIG. 2 - the well of FIG. 1, in which the production tubing has been expanded within a number of casing segments;
фиг. 3 - в продольном сечении вид набора установленных телескопически расширяемых сегментов обсадной трубы и эксплуатационной насосно-компрессорной колонны, которая была установлена согласно способу в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a set of mounted telescopically expandable casing segments and production tubing that has been installed according to the method in accordance with the present invention;
фиг. 4 - вид в продольном сечении эксплуатационной насосно-компрессорной колонны, которая расширяется по направлению вниз с помощью расширительной оправки.FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a production tubing string that expands downward with an expansion mandrel.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
На фиг.1 изображена скважина 1, которая проходит от поверхности 2 земли через множество 3, 4, 5 и 6 пластов подземных пород в пласт породы, несущей нефть и/или газ.Figure 1 shows a well 1, which extends from a surface 2 of the earth through a plurality of 3, 4, 5 and 6 strata of underground rocks into a stratum of rock bearing oil and / or gas.
В изображенном примере предполагается, что необходимо устанавливать сегменты 8, 9, 10 или 11 обсадной трубы, чтобы защитить скважину 1 от обрушения каждый раз, когда скважина 1 проходит поверхность 12, 13, 14 или 15 раздела между различными пластами 3, 4, 5, 6 или 7 породы.In the illustrated example, it is assumed that it is necessary to install casing segments 8, 9, 10, or 11 in order to protect the well 1 from collapse each time when the well 1 passes the interface 12, 13, 14 or 15 between the different layers 3, 4, 5, 6 or 7 breeds.
Соответственно первоначально бурят первую, верхнюю секцию 1А скважины 1 и после того, как скважина достигнет поверхности 12 раздела, вводят верхний сегмент 8 обсадной трубы в верхнюю секцию 1А скважины, который радиально расширяют с помощью расширительной оправки 16. Расширенный сегмент 8 обсадной трубы может быть закреплен относительно стенок скважины с помощью кольцевого остова (не показан) и/или с помощью радиального прижима обсадной трубы к пласту 3 породы. В качестве альтернативы расширенная обсадная труба может быть закреплена относительно стены буровой скважины за счет трения. Такое трение может быть обеспечено при формировании внешней поверхности обсадной трубы 8 с шипами (не показаны) и/или при радиальном прижиме обсадной трубы к пласту 3 породы.Accordingly, the first, upper section 1A of the well 1 is initially drilled and after the well reaches the interface 12, the upper casing segment 8 is inserted into the upper casing section 1A, which is radially expanded with an expansion mandrel 16. The expanded casing segment 8 can be fixed relative to the walls of the well using an annular skeleton (not shown) and / or using a radial clamp of the casing to the formation 3 of the rock. Alternatively, the expanded casing may be fixed relative to the wall of the borehole due to friction. Such friction can be achieved by forming the outer surface of the casing 8 with spikes (not shown) and / or by radially pressing the casing to the formation 3 of the rock.
После этого буровое долото опускают через верхний сегмент 8 обсадной трубы на дно первой секции 1А скважины и бурят вторую секцию 1В скважины 1. После того как достигается следующая поверхность 13 раздела, второй сегмент 9 обсадной трубы опускают через первый сегмент 8 обсадной трубы на дно второй секции 1В скважины и радиально расширяют с помощью расширительной оправки 16.After that, the drill bit is lowered through the upper segment 8 of the casing to the bottom of the first section 1A of the well and the second section 1B of the well 1 is drilled. After the next section surface 13 is reached, the second segment 9 of the casing is lowered through the first segment 8 of the casing to the bottom of the second section 1B of the well and radially expanded using an expansion mandrel 16.
Когда расширительная оправка 16 достигает области, где сегменты 8 и 9 обсадных труб коаксиально накладывается друг на друга, второй сегмент 9 обсадной трубы дополнительно расширяет первый сегмент 8 обсадной трубы, что создает прочную связь и герметичное уплотнение благодаря силам трения и сжатия. Чтобы уменьшить слишком большие силы расширения в области наложения, участок длины, на котором сегменты 8 и 9 обсадной трубы накладываются друг на друга, выбирается относительно малым, предпочтительно менее 10% длины самого короткого из сегментов 8 и 9 обсадной трубы, и нижний конец верхнего сегмента 8 обсадной трубы может быть предварительно расширен и/или может иметь прорези или пазы (не показаны), которые расширяются или разрываются во время процесса расширения.When the expansion mandrel 16 reaches an area where the casing segments 8 and 9 are coaxially overlapping, the second casing segment 9 further expands the first casing segment 8, which provides a strong bond and tight seal due to friction and compression forces. In order to reduce too large forces of expansion in the overlapping area, the length portion on which the casing segments 8 and 9 overlap each other is selected to be relatively small, preferably less than 10% of the length of the shortest of the casing segments 8 and 9, and the lower end of the upper segment 8, the casing may be pre-expanded and / or may have slots or grooves (not shown) that expand or break during the expansion process.
Второй сегмент 9 обсадной трубы закрепляют относительно стенки скважины таким же образом, как и первый сегмент 8 обсадной трубы. Затем вторую и последующие секции 1В, 1С и 1Ό скважины бурят с помощью бура с раздвижным буровым расширителем, который мо002563 жет просверлить полную длину скважины 1, по существу, одного и того же диаметра.The second casing segment 9 is fixed relative to the well wall in the same manner as the first casing segment 8. Then, the second and subsequent sections 1B, 1C and 1Ό of the well are drilled using a drill with a sliding drill reamer, which can drill the full length of well 1 of essentially the same diameter.
Затем бурят третью и четвертую секции 1С и 1Ό скважины и в них устанавливают обсадную трубу таким же образом, как описано со ссылкой на вторую секцию 1В буровой скважины.Then, the third and fourth sections 1C and 1Ό of the well are drilled and casing is installed in them in the same manner as described with reference to the second section 1B of the borehole.
На конце секции 1Ό изображена расширительная оправка 16, которая движется по направлению вниз в продольном направлении через самый нижний сегмент 11 обсадной трубы, благодаря чему она радиально расширяет сегмент 11 обсадной трубы таким же образом, как более подробно описано со ссылкой на фиг. 4.An extension mandrel 16 is shown at the end of section 1Ό, which moves longitudinally downward through the lowest casing segment 11, thereby radially expanding the casing segment 11 in the same manner as described in more detail with reference to FIG. 4.
На фиг. 2 изображена скважина 1 по фиг. 1, в которой эксплуатационная насосно-компрессорная колонна 17 установлена путем продольного перемещения расширительной оправки 18 через нее.In FIG. 2 shows the well 1 of FIG. 1, in which the production tubing 17 is installed by longitudinally moving the expansion mandrel 18 through it.
Эксплуатационную насосно-компрессорную колонну 17 расширяют до внешнего диаметра, который, по существу, равен внутреннему диаметру расширенной обсадной трубы, так, что эксплуатационная насосно-компрессорная колонна 17 формирует внутреннюю облицовку сегментов 8, 9, 10 и 11 обсадной трубы, при этом стенки колонны 17 и сегментов 8, 9, 10 и 11 обсадной трубы взаимно усиливают друг друга. Нижний конец эксплуатационной насосно-компрессорной колонны, который проходит за пределы нижнего конца самого нижнего сегмента 11 обсадной трубы в пласт 7, несущий нефть и/или газ, может иметь расположенные в шахматном порядке осевые щели (не показаны), которые расширяются с формированием ромбовидной формы в результате процесса расширения трубы с целью обеспечения притока нефти и/или газа из пласта 7 в скважину 1, причем эти текучие среды затем поднимаются во внутреннем пространстве колонны 17 до поверхности 2 земли.The production tubing 17 is expanded to an outer diameter that is substantially equal to the inner diameter of the expanded casing so that the production tubing 17 forms the inner lining of the casing segments 8, 9, 10, and 11, with the casing walls 17 and casing segments 8, 9, 10 and 11 mutually reinforce each other. The lower end of the production tubing, which extends beyond the lower end of the lowest casing segment 11 into the formation 7 carrying oil and / or gas, may have staggered axial slots (not shown) that expand to form a diamond shape as a result of the process of expansion of the pipe in order to ensure the influx of oil and / or gas from the formation 7 into the well 1, and these fluids then rise in the interior of the column 17 to the surface 2 of the earth.
Вместо формирования секции притока на нижнем конце эксплуатационной насоснокомпрессорной колонны 17 с осевыми щелями возможно ее формирование с отверстиями, выполненными не в форме щелей. Эти отверстия могут быть круглыми, овальными или квадратными, причем они формируются или вырезаются в стенке трубы с перекрытием или без перекрытия и могут быть расположены в шахматном порядке или в другом порядке.Instead of forming an inflow section at the lower end of the production tubing string 17 with axial slots, it is possible to form with openings not in the form of slots. These holes can be round, oval or square, and they are formed or cut in the wall of the pipe with overlap or without overlap and can be staggered or in another order.
Наличие таких отверстий, выполненных не в виде щелей, создает трубу, которая будет после ее расширения, в общем, иметь большую прочность, чем расширенная труба с взаимно накладывающимися осевыми щелями, перекрывающими друг друга.The presence of such openings, made not in the form of slots, creates a pipe, which after its expansion, in general, will have greater strength than an expanded pipe with mutually overlapping axial slots overlapping each other.
Кроме того, расширяющиеся сегменты 8,In addition, expanding segments 8,
9, 10 и 11 обсадной трубы могут иметь, по меньшей мере, некоторое количество отверстий в виде щелей или другой формы, образуемых для уменьшения усилия, требуемого для расширения этих сегментов обсадной трубы, в частности, в области, где сегменты 8, 9, 10 и 11 обсадной трубы накладываются друг на друга, и в других областях, таких как изогнутые секции скважины 1, где сила расширения велика.9, 10 and 11 of the casing may have at least a number of holes in the form of slots or other shapes formed to reduce the force required to expand these segments of the casing, in particular in the area where the segments 8, 9, 10 and casing 11 are superimposed on each other, and in other areas, such as curved sections of the well 1, where the expansion force is large.
Следует понимать, что в таком случае эксплуатационная насосно-компрессорная колонна 17 выполняется без перфорации в областях, где любой из сегментов 8, 9, 10 и 11 обсадной трубы выполняется с перфорациями с тем, чтобы обеспечить непроницаемую для жидкости герметизацию между внутренней полостью колонны 17 и окружающими слоями 3, 4, 5 и 6 породы.It should be understood that in this case, the production tubing 17 is performed without perforation in areas where any of the casing segments 8, 9, 10 and 11 are perforated so as to provide a liquid tight seal between the inner cavity of the string 17 and surrounding layers 3, 4, 5 and 6 of the breed.
На фиг. 3 изображена скважина 20, которая была пробурена в подземный пласт 21.In FIG. 3 shows a well 20 that has been drilled into a subterranean formation 21.
В верхней части 20А скважины установлен и расширен первый сегмент 22 обсадной трубы. В изображенном примере верхняя часть 20А скважины имеет внутренний диаметр приблизительно 25,4 см. Нерасширенный первый сегмент 22 обсадной трубы имеет внешний диаметр приблизительно 18,8 см, когда он опускается в скважину. Расширенный первый сегмент 22 обсадной трубы имеет внешний диаметр приблизительно 23,4 см, так что остается небольшое кольцевое пространство вокруг расширенного первого сегмента 22 обсадной трубы, которое заполняется цементом 23.In the upper portion 20A of the well, a first casing segment 22 is installed and expanded. In the illustrated example, the upper portion 20A of the well has an internal diameter of approximately 25.4 cm. The unexpanded first casing segment 22 has an external diameter of approximately 18.8 cm when it is lowered into the well. The expanded first casing segment 22 has an outer diameter of approximately 23.4 cm, so that a small annular space remains around the expanded first casing segment 22, which is filled with cement 23.
Затем бурят вторую часть 20В скважины с внутренним диаметром приблизительно 21 см и второй сегмент 24 обсадной трубы вводят в нерасширенной форме в скважину так, что он расширяется от вершины скважины 20 до нижнего конца ее второй части 20В. Нерасширенный второй сегмент 24 обсадной трубы имеет внешний диаметр 15, 7 см и расширяется внутри скважины 20 до внешнего диаметра 19,5 см.Then drill the second part 20B of the well with an inner diameter of approximately 21 cm and the second casing segment 24 is introduced in unexpanded form into the well so that it expands from the top of the well 20 to the lower end of its second part 20B. The unexpanded second casing segment 24 has an external diameter of 15.7 cm and expands inside the well 20 to an external diameter of 19.5 cm.
Второй сегмент 24 обсадной трубы цементируют внутри второй части 20В скважины и внутри первой части с помощью кольцевой оболочки из цемента 23.The second casing segment 24 is cemented inside the second part 20B of the well and inside the first part using an annular shell of cement 23.
Затем бурят третью секцию 20С скважины с внутренним диаметром 17,8 см от дна второй секции 20В скважины в пласт 21 и третью секцию 25 обсадной трубы вводят в скважину 20 и расширяют. Нерасширенная третья секция 25 обсадной трубы имеет внешний диаметр приблизительно 13 см и расширяется до внешнего диаметра приблизительно 16,3 см.Then, a third well section 20C is drilled with an internal diameter of 17.8 cm from the bottom of the second well section 20B into the formation 21 and a third casing section 25 is introduced into the well 20 and expanded. The unexpanded third casing section 25 has an external diameter of approximately 13 cm and expands to an external diameter of approximately 16.3 cm.
После этого бурят четвертую секцию 20Ό буровой скважины, имеющую внутренний диаметр приблизительно 14,2 см, и четвертую секцию 26 обсадной трубы устанавливают в скважину 20 и последовательно расширяют от внешнего диаметра 10,1 см до внешнего диаметра приблизительно 13 см.Thereafter, a fourth section 20Ό of a borehole is drilled having an internal diameter of approximately 14.2 cm, and a fourth casing section 26 is installed in the well 20 and is successively expanded from an external diameter of 10.1 cm to an external diameter of approximately 13 cm.
Внутрь четвертой секции 26 обсадной трубы вводят эксплуатационную насосно-компрессорную колонну 27 и расширяют до внутренней поверхности указанной обсадной трубы 26, формируя облицовочный трубопровод 27.Inside the fourth casing section 26, a production tubing 27 is introduced and expanded to the inner surface of said casing 26, forming a liner 27.
Для облегчения ввода эксплуатационных жидкостей и/или жидкостей для глушения фонтанирующей скважины и для обеспечения возможности установки измерительных трубопроводов или другого оборудования витой сервисный трубопровод 28 устанавливают внутри эксплуатационной насосно-компрессорной колонны 27 и герметично присоединяют в области донной части колонны 27 с помощью эксплуатационного пакера 29.To facilitate the introduction of production fluids and / or fluids to kill the gushing well and to enable the installation of measuring pipelines or other equipment, a twisted service pipe 28 is installed inside the production tubing 27 and sealed in the bottom of the string 27 using the production packer 29.
Эксплуатационный трубопровод 28 содержит перфорацию 30 непосредственно над производственным пакером так, что нефть и/или газ могут добываться из области притока скважины, через донную часть эксплуатационного трубопровода 28, перфорацию 30 и эксплуатационную насосно-компрессорную колонну 27.The production pipeline 28 contains a perforation 30 directly above the production packer so that oil and / or gas can be produced from the well inflow area, through the bottom of the production pipeline 28, perforation 30, and production tubing 27.
В результате расширения секций 22, 24, 25 и 26 обсадной трубы и эксплуатационной насосно-компрессорной колонны 27 становится возможным установить эксплуатационную насосно-компрессорную колонну, имеющую внутренний диаметр более 10 см, в скважину 20, в которой верхняя секция 20А имеет внутренний диаметр приблизительно 25 см. Для специалистов в данной области будет понятно, что бурение скважин для добычи нефти и/или газа с помощью способа в соответствии с настоящим изобретением позволяет использовать эксплуатационные насосно-компрессорные колонны 27 с большим диаметром внутри скважины 20 с меньшим диаметром, чем при использовании обычных технологий бурения и завершения скважины.As a result of the expansion of the casing sections 22, 24, 25 and 26 and the production tubing string 27, it becomes possible to install the production tubing string having an inner diameter of more than 10 cm into the well 20, in which the upper section 20A has an inner diameter of approximately 25 see For specialists in this field it will be clear that drilling wells for oil and / or gas using the method in accordance with the present invention allows the use of production tubing 27 with a larger diameter inside the borehole 20 with a smaller diameter than when using conventional drilling and completion technologies.
Будет также понятно, что вместо использования только расширяемых секций обсадной трубы внутри скважины одна или большее количество секций обсадной трубы могут использоваться как нерасширяемые обычные секции обсадной трубы. Например, верхняя секция обсадной трубы может представлять собой обычную секцию обсадной трубы, причем в этом случае одна или большее количество телескопически удлиняемых секций обсадной трубы, которые, как показано на фиг. 3, устанавливают в нижнюю часть скважины, могут быть сформованы из секций обсадной трубы в скважине, просверленной буром одного диаметра, как показано на фиг. 1 и 2.It will also be understood that instead of using only expandable sections of the casing inside the well, one or more sections of the casing can be used as non-expandable conventional sections of the casing. For example, the upper casing section may be a conventional casing section, in which case one or more telescopically extendable casing sections, which, as shown in FIG. 3 are installed in the lower part of the well, can be formed from sections of the casing in the well drilled with a drill of the same diameter, as shown in FIG. 1 and 2.
На фиг. 4 представлен продольный разрез скважины в подземном пласту 41 с секцией 42 обсадной трубы, которая установлена в скважине с помощью кольцевой оболочки 43 из цемента.In FIG. 4 is a longitudinal section through a well in a subterranean formation 41 with a casing section 42 that is installed in the well using an annular sheath 43 of cement.
Эксплуатационная насосно-компрессорная колонна 44, которая изготовлена из высокопрочной низколегированной стали двойной фазы (ВПНЛ) (Н8ЬА) или из другой формуемой высокопрочной стали, подвешивается внутри обсадной трубы 42.The production tubing 44, which is made of high strength low alloy steel of the double phase (HLPP) (H8BA) or of other formable high strength steel, is suspended inside the casing 42.
Расширительная оправка 45 движется в продольном направлении через колонну 44, с помощью чего колонна 44 расширяется так, что внешний диаметр расширенной колонны становится несколько меньшим или приблизительно равным внутреннему диаметру обсадной трубыThe expansion mandrel 45 moves longitudinally through the column 44, whereby the column 44 expands so that the outer diameter of the expanded column becomes somewhat smaller or approximately equal to the inner diameter of the casing
42.42.
Расширительная оправка 45 имеет ряд керамических поверхностей 46, которые уменьшают силы трения между болванкой и трубой во время процесса расширения. В изображенном примере угол А, равный половине угла в вершине конической поверхности, которая фактически расширяет трубу, составляет приблизительно 25°. Было определено, что окись циркония представляет собой подходящий керамический материал, который может быть сформирован в виде гладкого конического кольца. Эксперименты и моделирование показали, что, если угол А, равный половине угла в вершине конической поверхности, составляет от 20 до 30°, труба деформируется таким образом, что она принимает 8-образную форму и касается конической части керамической поверхности 46, по существу, в верхнем кончике или ободе указанной конической части и, в случае необходимости, также приблизительно в половине конической части.The expansion mandrel 45 has a number of ceramic surfaces 46 that reduce the frictional forces between the blank and the pipe during the expansion process. In the example depicted, an angle A equal to half the angle at the apex of the conical surface, which actually expands the pipe, is approximately 25 °. It has been determined that zirconia is a suitable ceramic material that can be formed into a smooth conical ring. Experiments and modeling showed that if the angle A, equal to half the angle at the apex of the conical surface, is from 20 to 30 °, the pipe is deformed so that it takes an 8-shape and touches the conical part of the ceramic surface 46, essentially, in the upper tip or rim of the specified conical part and, if necessary, also approximately half of the conical part.
Эксперименты также показали, что предпочтительно, чтобы расширяющаяся труба 44 принимала 8-образную форму, так как это уменьшает длину поверхности контакта между конической частью керамической поверхности 46 и трубой 44 и при этом также уменьшается сила трения между расширительной оправкой и трубой 44.The experiments also showed that it is preferable that the expanding pipe 44 takes an 8-shape, as this reduces the length of the contact surface between the conical part of the ceramic surface 46 and the pipe 44, while the frictional force between the expansion mandrel and the pipe 44 is also reduced.
Эксперименты также показали, что, если угол А, равный половине угла в вершине конической поверхности, будет меньше, чем 15°, это приведет к относительно большим силам трения между трубой и болванкой, в то же время, если указанный угол в вершине будет больше, чем 30°, это приведет к излишней обработке под давлением из-за пластического изгиба трубы 44, что также приводит к более высокому рассеиванию тепла и разрушениям при движении болванки 45 вперед через трубу 44. Хотя указанный угол А, равный половине угла в вершине конической поверхности, предпочтительно выбирается между 15 и 30°, он в любом случае должен находиться в диапазоне от 5 до 45°.The experiments also showed that if the angle A, equal to half the angle at the apex of the conical surface, is less than 15 °, this will lead to relatively large friction forces between the pipe and the blank, at the same time, if the specified angle at the apex is larger, than 30 °, this will lead to excessive pressure treatment due to the plastic bending of the pipe 44, which also leads to higher heat dissipation and damage when the blank 45 moves forward through the pipe 44. Although the specified angle A is equal to half the angle at the apex of the conical surface preferred carefully selected between 15 and 30 °, in any case it should be in the range from 5 to 45 °.
Эксперименты также показали, что коническая часть расширительной оправки 45 должна иметь неметаллическую внешнюю поверхность для предотвращения коррозионного истирания трубы во время процесса расширения. Использование керамической поверхности для конической части расширительной оправки, кроме того, вызывает уменьшение средней шероховатости внутренней поверхности трубы 44 в результате процесса расширения. Эксперименты также показали, что расширительная оправка 45, имеющая керамическую коническую поверхность 46, может расширять трубу 45, из11 готовленную из формуемой стали, так, что наружный диаметр Л2 трубы после расширения может быть, по меньшей мере, на 20% больше, чем наружный диаметр Л1 нерасширенной трубы, и что подходящими формуемыми сталями являются (ЛР) высокопрочные низколегированные (ВПНЛ) стали двойной фазы, известные под марками ЛР55 и ЛР60; бесшовная труба Α8ΤΜ А106 Н8ЬА, трубы из аустенитной нержавеющей стали типа Α8ΤΜ А312, аустенитные, высокой прочности стали горячей прокатки марки ТР 304 Ь и ТР 316 Ь, известные как сталь типа ТК1Р, производства компании Ниппон Стил Корпорэйшн (Νίρροη 81ее1 Сотрогайои).The experiments also showed that the conical portion of the expansion mandrel 45 should have a non-metallic outer surface to prevent corrosion of the pipe during the expansion process. The use of a ceramic surface for the conical portion of the expansion mandrel also causes a decrease in the average roughness of the inner surface of the pipe 44 as a result of the expansion process. The experiments also showed that the expansion mandrel 45, having a ceramic conical surface 46, can expand the pipe 45 made of mouldable steel 11, so that the outer diameter L2 of the pipe after expansion can be at least 20% larger than the outer diameter L1 of unexpanded pipe, and that suitable formable steels are (LR) high-strength low-alloyed (VNL) double-phase steels, known under the brands LR55 and LR60; seamless pipe Α8ΤΜ А106 Н8ЬА, austenitic stainless steel pipes of type Α8ΤΜ А312, austenitic, high strength hot rolled steels ТР 304 и and ТР 316 марки, known as TK1Р steel, manufactured by Nippon Steel Corporation (Νίρροη 81е1 Sotrogayoi).
Оправка 45 имеет пару уплотнительных колец 47, которые помещены на таком расстоянии от конической керамической поверхности 46, что кольца 47 обращены к пластически расширенной секции трубы 44. Уплотнительные кольца служат для отсечения жидкостей и высокого гидравлического давления между конической керамической поверхностью 46 оправки 45 и расширяющейся трубой 44, проникновение которых может привести к неравномерному большему расширению трубы 44.The mandrel 45 has a pair of o-rings 47 that are placed at such a distance from the conical ceramic surface 46 that the rings 47 face the plastically expanded section of the pipe 44. The o-rings serve to cut off liquids and high hydraulic pressure between the conical ceramic surface 46 of the mandrel 45 and the expanding pipe 44, the penetration of which can lead to uneven greater expansion of the pipe 44.
Расширительная оправка 45 имеет центральный выпускной проход 48, который связан с витой выпускной линией 48', через которую жидкость может проходить на поверхность. После выполнения процесса расширения болванка 45 может быть извлечена на поверхность за выпускную линию и витые линии для жидкости для глушения фонтанирующей скважины и/или линии эксплуатационных жидкостей (не показаны) могут быть опущены через расширенную колонну 44 для обеспечения ввода жидкости для глушения фонтанирующей скважины и/или обрабатывающих жидкостей в зону притока углеводородной жидкости, что обычно выполняется через кольцевой зазор между эксплуатационной насосно-компрессорной колонной и обсадной трубой скважины. Однако, если колонна 44 расширена до меньшего диаметра, чем остающееся кольцевое пространство между обсадной трубой 42 и расширенной колонной 44, оно может использоваться для отвода жидкостей во время процесса расширения и для ввода жидкостей во время эксплуатации скважины, причем в этом случае нет необходимости использовать линию 48' отвода жидкостей и линии для жидкостей, предназначенных для глушения фонтанирующей скважины, и/или эксплуатационных жидкостей.The expansion mandrel 45 has a central outlet passage 48, which is connected to a twisted outlet line 48 'through which fluid can pass to the surface. After the expansion process has been completed, the blank 45 can be removed to the surface behind the outlet line and the twisted lines for the fluid to kill the gushing well and / or the lines of the production fluids (not shown) can be lowered through the expanded column 44 to allow the input of the fluid to kill the gushing well and / or processing fluids into the hydrocarbon fluid inflow zone, which is usually done through an annular gap between the production tubing and the casing of the well. However, if the casing 44 is expanded to a smaller diameter than the remaining annular space between the casing 42 and the expanded casing 44, it can be used to drain fluids during the expansion process and to introduce fluids during well operation, in which case there is no need to use a line 48 'drainage of liquids and lines for liquids designed to kill the gushing well, and / or production fluids.
В обычных скважинах часто бывает необходимо использовать эксплуатационную насосно-компрессорную колонну, имеющую внешний диаметр, который на 50% меньше, чем внутренний диаметр самой внутренней секции обсадной трубы, с тем, чтобы обеспечить плавный ввод колонны, даже если скважина наклонена и обсадная труба имеет неровную внутреннюю поверхность. Поэтому очевидно, что применяемый на практике способ расширения трубы в соответствии с настоящим изобретением улучшает эффективность использования буровой скважины.In conventional wells, it is often necessary to use a production tubing string having an outer diameter that is 50% smaller than the inner diameter of the innermost section of the casing in order to ensure smooth entry of the casing, even if the well is tilted and the casing is uneven inner surface. Therefore, it is obvious that the practical method of expanding the pipe in accordance with the present invention improves the efficiency of the borehole.
Следует понимать, что вместо передвижения расширительной оправки 45 через колонну 44 с помощью гидравлического давления оправка может также передвигаться через трубу посредством троса или может проталкиваться через трубу с помощью колонны труб или стержня.It should be understood that instead of moving the expansion mandrel 45 through the column 44 using hydraulic pressure, the mandrel can also move through the pipe via a cable or can be pushed through the pipe using a pipe string or rod.
Следует также понимать, что обсадная труба 42 и секции 8, 9, 10, 11, 22, 24, 25 и 26 обсадной трубы, которые изображены на фиг. 1, 2 и 3, могут расширяться с использованием аналогичного процесса расширения, как описано для расширения колонны 44 со ссылкой на фиг. 4, если эти секции обсадной трубы также изготовлены из формуемой марки стали.It should also be understood that the casing 42 and sections 8, 9, 10, 11, 22, 24, 25 and 26 of the casing, which are shown in FIG. 1, 2 and 3 can be expanded using a similar expansion process as described for expanding the column 44 with reference to FIG. 4, if these sections of the casing are also made of a moldable steel grade.
Предпочтительно, расширенная эксплуатационная насосно-компрессорная колонна и расширенные секции обсадной трубы изготавливаются из формуемой марки стали, имеющей отношение предела текучести к прочности на разрыв меньше, чем 0,8, и предел текучести, по меньшей мере, 275 МПа.Preferably, the expanded production tubing and expanded casing sections are made of a moldable steel grade having a yield strength to tensile strength ratio of less than 0.8 and a yield strength of at least 275 MPa.
Настоящее изобретение будет далее описано на примере следующих сравнительных экспериментов.The present invention will be further described by way of the following comparative experiments.
Эксперимент 1.Experiment 1.
Расширительную оправку, имеющую коническую керамическую поверхность (угол А, равный половине угла в вершине конической поверхности, =20°) перемещали через обычную трубу, применяемую на месторождении нефти, известную как обсадная труба марки Ь80 13% Сг, которая представляет собой широко используемый тип обсадной трубы, имеющий исходный внешний диаметр 101,6 мм (4 дюйма), исходную толщину стенки 5,75 мм, давление разрыва 850 бар и экспоненту деформационного упрочнения п=0,075. Расширительная оправка была разработана таким образом, что внешний диаметр расширенной трубы должен составлять 127 мм, так что увеличение в диаметре должно составлять 20%. Труба лопнула во время процесса расширения. Анализ показал, что предел эластичности материала был превышен настолько, что произошел эластичный разрыв.An expansion mandrel having a conical ceramic surface (angle A equal to half the angle at the apex of the conical surface, = 20 °) was moved through a conventional pipe used in an oil field, known as L80 casing pipe 13% Cr, which is a widely used type of casing pipes having an initial outer diameter of 101.6 mm (4 inches), an initial wall thickness of 5.75 mm, a burst pressure of 850 bar and a strain hardening exponent of n = 0.075. The expansion mandrel was designed so that the outer diameter of the expanded pipe should be 127 mm, so that the increase in diameter should be 20%. The pipe burst during the expansion process. The analysis showed that the elastic limit of the material was exceeded so that an elastic break occurred.
Эксперимент 2.Experiment 2.
Эксперимент выполняли с витой трубой типа ОТ-800, которая все чаще используется для эксплуатационных насосно-компрессорных колонн в нефтяных и газовых скважинах. Труба имела исходный внешний диаметр 60,3 мм, толщину стенок 5,15 мм, давление разрыва 800 бар и экспоненту деформационного упрочнения п=0,14. Расширительную оправку передвигали через трубу, причем оправка имела коническую керамическую поверхность, у которой угол А, равный половине угла в вершине конической поверхности, составлял 5° и которая бы ла разработана таким образом, что внешний диаметр расширенной трубы должен был составлять 73 мм (увеличение приблизительно на 21%). Эта труба была разорвана во время процесса расширения. Анализ показал, что из-за высоких сил трения давление расширения превысило давление разрыва трубы во время процесса расширения.The experiment was performed with an OT-800 type twisted pipe, which is increasingly used for production tubing strings in oil and gas wells. The pipe had an initial external diameter of 60.3 mm, a wall thickness of 5.15 mm, a burst pressure of 800 bar, and a strain hardening exponent of n = 0.14. The expansion mandrel was moved through the pipe, and the mandrel had a conical ceramic surface, at which the angle A equal to half the angle at the apex of the conical surface was 5 ° and which was designed so that the outer diameter of the expanded pipe was 73 mm (increase approximately 21%). This pipe was torn during the expansion process. Analysis showed that due to high friction forces, the expansion pressure exceeded the pipe burst pressure during the expansion process.
Эксперимент 3.Experiment 3.
Эксперимент выполняли с бесшовной трубой, изготовленной из формуемой марки стали, известной как А8ТМ А 106 марки В. Труба имела исходный внешний диаметр 101,6 мм (4 дюйма), исходную толщину стенки 5,75 мм и экспоненту деформационного упрочнения п=0,175.The experiment was carried out with a seamless pipe made of a moldable steel grade known as A8TM A 106 grade B. The pipe had an initial outer diameter of 101.6 mm (4 inches), an initial wall thickness of 5.75 mm, and an exponential strain hardening p = 0.175.
Расширительную оправку прокачивали под давлением через трубу, причем эта оправка имела керамическую коническую поверхность, такую, что угол А, равный половине угла в вершине конической поверхности, составлял 20° и так, что внешний диаметр расширительной трубы составлял 127 мм (5 дюймов), причем внешний диаметр увеличивался на 21%.The expansion mandrel was pumped under pressure through the pipe, and this mandrel had a ceramic conical surface such that the angle A equal to half the angle at the top of the conical surface was 20 ° and so that the outer diameter of the expansion pipe was 127 mm (5 inches), outer diameter increased by 21%.
Труба была успешно расширена, и гидравлическое давление, приложенное к оправке для передвижения оправки через трубу, составляло от 275 до 300 бар. Давление разрыва расширенной трубы составляло от 520 до 530 бар.The pipe was successfully expanded, and the hydraulic pressure applied to the mandrel to move the mandrel through the pipe ranged from 275 to 300 bar. The burst pressure of the expanded pipe ranged from 520 to 530 bar.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97204157 | 1997-12-31 | ||
| PCT/EP1998/008549 WO1999035368A1 (en) | 1997-12-31 | 1998-12-28 | Method for drilling and completing a hydrocarbon production well |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200000724A1 EA200000724A1 (en) | 2001-02-26 |
| EA002563B1 true EA002563B1 (en) | 2002-06-27 |
Family
ID=8229153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200000724A EA002563B1 (en) | 1997-12-31 | 1998-12-28 | Method for drilling and completing a hydrocarbon production well |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1044316B1 (en) |
| JP (1) | JP4085403B2 (en) |
| AU (1) | AU740213B2 (en) |
| BR (1) | BR9814563A (en) |
| CA (1) | CA2316978C (en) |
| DE (1) | DE69808139T2 (en) |
| DK (1) | DK1044316T3 (en) |
| EA (1) | EA002563B1 (en) |
| GC (1) | GC0000041A (en) |
| MY (1) | MY129529A (en) |
| NO (1) | NO322486B1 (en) |
| NZ (1) | NZ505059A (en) |
| OA (1) | OA11527A (en) |
| UA (1) | UA71905C2 (en) |
| WO (1) | WO1999035368A1 (en) |
Families Citing this family (66)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2344606B (en) * | 1998-12-07 | 2003-08-13 | Shell Int Research | Forming a wellbore casing by expansion of a tubular member |
| CA2310878A1 (en) * | 1998-12-07 | 2000-12-07 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Lubrication and self-cleaning system for expansion mandrel |
| GB2380214B (en) * | 1998-12-07 | 2003-08-13 | Shell Int Research | Wellbore casing |
| AU772327B2 (en) | 1998-12-22 | 2004-04-22 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Procedures and equipment for profiling and jointing of pipes |
| AU771884B2 (en) * | 1999-02-11 | 2004-04-08 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Wellhead |
| AU770008B2 (en) * | 1999-02-25 | 2004-02-12 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Mono-diameter wellbore casing |
| GB2384800B (en) * | 1999-02-25 | 2003-10-01 | Shell Int Research | An apparatus of tubular members |
| AU2003257881B2 (en) * | 1999-02-25 | 2007-04-19 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Mono-diameter wellbore casing |
| AU770359B2 (en) * | 1999-02-26 | 2004-02-19 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Liner hanger |
| GB2385363B (en) * | 1999-02-26 | 2003-10-08 | Shell Int Research | An apparatus and method for coupling two elements |
| CA2365966C (en) * | 1999-04-09 | 2008-09-23 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method of creating a wellbore in an underground formation |
| CA2306656C (en) * | 1999-04-26 | 2006-06-06 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Expandable connector for borehole tubes |
| WO2001033037A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-10 | Shell Oil Company | Wellbore casing repair |
| IT1316157B1 (en) * | 2000-01-05 | 2003-04-03 | Eni Spa | IMPROVED METHOD FOR DRILLING PETROLEUM WELLS |
| GB2361725B (en) | 2000-04-27 | 2002-07-03 | Fmc Corp | Central circulation completion system |
| GB0010378D0 (en) * | 2000-04-28 | 2000-06-14 | Bbl Downhole Tools Ltd | Expandable apparatus for drift and reaming a borehole |
| FR2811056B1 (en) | 2000-06-30 | 2003-05-16 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | TUBULAR THREADED JOINT SUITABLE FOR DIAMETRIC EXPANSION |
| GB0023032D0 (en) | 2000-09-20 | 2000-11-01 | Weatherford Lamb | Downhole apparatus |
| EP1324855B1 (en) | 2000-10-13 | 2004-08-18 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | A method for interconnecting adjacent expandable pipes |
| US6845820B1 (en) * | 2000-10-19 | 2005-01-25 | Weatherford/Lamb, Inc. | Completion apparatus and methods for use in hydrocarbon wells |
| GB0026063D0 (en) | 2000-10-25 | 2000-12-13 | Weatherford Lamb | Downhole tubing |
| GB2403970B8 (en) * | 2001-02-20 | 2005-09-21 | Enventure Global Technology | Mono-diameter wellbore casing |
| MXPA03008006A (en) | 2001-03-09 | 2005-06-20 | Sumitomo Metal Ind | Steel pipe for use as embedded expanded pipe, and method of embedding oil-well steel pipe. |
| GB0304335D0 (en) * | 2003-02-26 | 2003-04-02 | Weatherford Lamb | Tubing expansion |
| GB0109993D0 (en) * | 2001-04-24 | 2001-06-13 | E Tech Ltd | Method |
| GB0111413D0 (en) * | 2001-05-09 | 2001-07-04 | E Tech Ltd | Apparatus and method |
| CA2449302C (en) | 2001-06-18 | 2010-03-02 | Richard S. Polizzotti | Hydrothermal drilling method and system |
| WO2003006788A1 (en) | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method of expanding a tubular element in a wellbore |
| GB0119977D0 (en) | 2001-08-16 | 2001-10-10 | E2 Tech Ltd | Apparatus and method |
| US7066284B2 (en) | 2001-11-14 | 2006-06-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for a monodiameter wellbore, monodiameter casing, monobore, and/or monowell |
| GB0130849D0 (en) | 2001-12-22 | 2002-02-06 | Weatherford Lamb | Bore liner |
| GB0131019D0 (en) | 2001-12-27 | 2002-02-13 | Weatherford Lamb | Bore isolation |
| FR2834325B1 (en) | 2002-01-03 | 2004-03-26 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | TUBULAR THREADED JOINT HAVING SEALING SURFACES |
| FR2834326A1 (en) | 2002-01-03 | 2003-07-04 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | High performance tubular joint, has threaded section of shape ensuring seal after joint has been expanded |
| FR2844331B1 (en) | 2002-01-03 | 2004-11-26 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | PROCESS FOR PRODUCING A SEALED TUBULAR JOINT WITH PLASTIC EXPANSION |
| FR2841626B1 (en) | 2002-06-28 | 2004-09-24 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | REINFORCED TUBULAR THREADED JOINT FOR IMPROVED SEALING AFTER PLASTIC EXPANSION |
| GB0215107D0 (en) | 2002-06-29 | 2002-08-07 | Weatherford Lamb | Bore-lining tubing |
| GB0215918D0 (en) * | 2002-07-10 | 2002-08-21 | Weatherford Lamb | Expansion method |
| GB2410520B (en) | 2002-11-26 | 2006-06-21 | Shell Int Research | Method of installing a tubular assembly in a wellbore |
| US7886831B2 (en) | 2003-01-22 | 2011-02-15 | Enventure Global Technology, L.L.C. | Apparatus for radially expanding and plastically deforming a tubular member |
| USRE42877E1 (en) | 2003-02-07 | 2011-11-01 | Weatherford/Lamb, Inc. | Methods and apparatus for wellbore construction and completion |
| CA2517883C (en) * | 2003-03-05 | 2010-01-12 | Weatherford/Lamb, Inc. | Full bore lined wellbores |
| GB2436484B (en) * | 2003-03-05 | 2007-11-07 | Weatherford Lamb | Full bore lined wellbores |
| DE602004009910T2 (en) | 2003-04-25 | 2008-08-21 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | METHOD FOR PRODUCING A BOREOUR OF AN EARTH INFORMATION |
| GB0412131D0 (en) | 2004-05-29 | 2004-06-30 | Weatherford Lamb | Coupling and seating tubulars in a bore |
| GB2427212B (en) * | 2003-09-05 | 2008-04-23 | Enventure Global Technology | Expandable tubular |
| US7712522B2 (en) | 2003-09-05 | 2010-05-11 | Enventure Global Technology, Llc | Expansion cone and system |
| AU2004293489B2 (en) * | 2003-11-26 | 2009-08-27 | Rapallo Pty Ltd | Method of sinking and lining a shaft |
| WO2005052318A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-09 | Tullamarine Holdings Pty Ltd | Method of sinking and lining a shaft |
| NO325291B1 (en) * | 2004-03-08 | 2008-03-17 | Reelwell As | Method and apparatus for establishing an underground well. |
| CA2577083A1 (en) | 2004-08-13 | 2006-02-23 | Mark Shuster | Tubular member expansion apparatus |
| CA2617498C (en) | 2005-07-22 | 2014-09-23 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus and methods for creation of down hole annular barrier |
| US7503396B2 (en) | 2006-02-15 | 2009-03-17 | Weatherford/Lamb | Method and apparatus for expanding tubulars in a wellbore |
| GB2461471B (en) * | 2007-05-15 | 2012-02-15 | Shell Int Research | System for drilling a wellbore |
| US20080302539A1 (en) * | 2007-06-11 | 2008-12-11 | Frank's International, Inc. | Method and apparatus for lengthening a pipe string and installing a pipe string in a borehole |
| EP2119867B1 (en) | 2008-04-23 | 2014-08-06 | Weatherford/Lamb Inc. | Monobore construction with dual expanders |
| FR2956466B1 (en) | 2010-02-17 | 2012-06-08 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | EXPANDABLE THREAD JOINT AND METHOD OF MAKING SAME |
| CN103906889B (en) | 2011-10-25 | 2016-12-21 | 国际壳牌研究有限公司 | The cannula system of combination and method |
| US9453393B2 (en) | 2014-01-22 | 2016-09-27 | Seminole Services, LLC | Apparatus and method for setting a liner |
| WO2015197705A2 (en) | 2014-06-25 | 2015-12-30 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Assembly and method for expanding a tubular element |
| BR112016029819B1 (en) | 2014-06-25 | 2022-05-31 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | System and method for creating a sealing tube connection in a wellbore |
| CA2956239C (en) | 2014-08-13 | 2022-07-19 | David Paul Brisco | Assembly and method for creating an expanded tubular element in a borehole |
| WO2016091970A1 (en) | 2014-12-12 | 2016-06-16 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Expanding a tubular element in a wellbore |
| BR112017010330A2 (en) | 2014-12-12 | 2017-12-26 | Shell Int Research | anchor system and method for anchoring a tool to a tubular element. |
| WO2018125230A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Expansion assembly for expandable liner hanger |
| CN107313747A (en) * | 2017-08-17 | 2017-11-03 | 李建峰 | One kind only takes hot ground hot hole pore-fixing device and the method for not fetching water |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR9106465A (en) * | 1990-05-18 | 1993-05-18 | Philippe Bobileiau | TUBULAR PREFORM, DEVICE AND PROCESS FOR COVERING A DRILLING PIT, PROCESS FOR SETTING UP THE DEVICE AND DEVICE TO FORM A PIPE SECTION IN SITU FROM A PREFORM |
| MY108743A (en) * | 1992-06-09 | 1996-11-30 | Shell Int Research | Method of greating a wellbore in an underground formation |
| WO1995003476A1 (en) * | 1993-07-23 | 1995-02-02 | Tatarsky Gosudarstvenny Nauchno-Issledovatelsky I Proektny Institut Neftyanoi Promyshlennosti | Method of finishing wells |
| FR2741907B3 (en) * | 1995-11-30 | 1998-02-20 | Drillflex | METHOD AND INSTALLATION FOR DRILLING AND LINERING A WELL, IN PARTICULAR AN OIL DRILLING WELL, BY MEANS OF INITIALLY FLEXIBLE BUTTED TUBULAR SECTIONS, AND HARDENED IN SITU |
| MY116920A (en) * | 1996-07-01 | 2004-04-30 | Shell Int Research | Expansion of tubings |
-
1998
- 1998-12-28 OA OA1200000196A patent/OA11527A/en unknown
- 1998-12-28 BR BR9814563-0A patent/BR9814563A/en active IP Right Grant
- 1998-12-28 JP JP2000527736A patent/JP4085403B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-28 CA CA002316978A patent/CA2316978C/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-28 AU AU24186/99A patent/AU740213B2/en not_active Expired
- 1998-12-28 EA EA200000724A patent/EA002563B1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-12-28 DK DK98966700T patent/DK1044316T3/en active
- 1998-12-28 WO PCT/EP1998/008549 patent/WO1999035368A1/en active IP Right Grant
- 1998-12-28 DE DE69808139T patent/DE69808139T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-28 NZ NZ505059A patent/NZ505059A/en not_active IP Right Cessation
- 1998-12-28 EP EP98966700A patent/EP1044316B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-28 UA UA2000074570A patent/UA71905C2/en unknown
- 1998-12-29 GC GCP199856 patent/GC0000041A/en active
- 1998-12-29 MY MYPI9805924 patent/MY129529A/en unknown
-
2000
- 2000-06-29 NO NO20003402A patent/NO322486B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1999035368A1 (en) | 1999-07-15 |
| NO20003402L (en) | 2000-08-25 |
| EP1044316A1 (en) | 2000-10-18 |
| EA200000724A1 (en) | 2001-02-26 |
| NO20003402D0 (en) | 2000-06-29 |
| DE69808139D1 (en) | 2002-10-24 |
| CA2316978A1 (en) | 1999-07-15 |
| AU740213B2 (en) | 2001-11-01 |
| DE69808139T2 (en) | 2003-06-05 |
| OA11527A (en) | 2004-02-04 |
| BR9814563A (en) | 2000-10-17 |
| AU2418699A (en) | 1999-07-26 |
| JP4085403B2 (en) | 2008-05-14 |
| NZ505059A (en) | 2003-03-28 |
| NO322486B1 (en) | 2006-10-09 |
| UA71905C2 (en) | 2005-01-17 |
| JP2002500306A (en) | 2002-01-08 |
| DK1044316T3 (en) | 2002-11-04 |
| EP1044316B1 (en) | 2002-09-18 |
| GC0000041A (en) | 2004-06-30 |
| MY129529A (en) | 2007-04-30 |
| CA2316978C (en) | 2008-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA002563B1 (en) | Method for drilling and completing a hydrocarbon production well | |
| US5348095A (en) | Method of creating a wellbore in an underground formation | |
| US7798223B2 (en) | Bore isolation | |
| EP1485567B1 (en) | Mono-diameter wellbore casing | |
| US8056642B2 (en) | Method of radially expanding a tubular element | |
| AU2008327877B2 (en) | Method of radially expanding a tubular element | |
| US8316932B2 (en) | Wellbore system | |
| NO333764B1 (en) | One-hole borehole and method for completing the same | |
| US8430159B2 (en) | Method of expanding a tubular element in a wellbore | |
| AU2008334607B2 (en) | Method of expanding a tubular element in a wellbore | |
| AU2008334610B2 (en) | Method of expanding a tubular element in a wellbore | |
| US20050173108A1 (en) | Method of forming a mono diameter wellbore casing | |
| GB2403970A (en) | Mono - diameter wellbore casing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM |
|
| MK4A | Patent expired |
Designated state(s): KZ RU |