EA003241B1 - Система ствола скважины, включающая трубопровод и расширяемое устройство - Google Patents

Abstract

Система, содержащая трубопровод, имеющий продольную ось, и устройство (30), которое радиально расширяется по отношению к трубопроводу из сокращенного состояния, в котором устройство расположено на определенном расстоянии по радиусу от трубопровода, в расширенное состояние, в котором устройство расширяется в радиальном направлении по направлению к трубопроводу. Это устройство включает элемент из металла с памятью формы, преобразующийся из первой конфигурации во вторую конфигурацию, при достижении определенной температуры, причем этот элемент из металла с памятью формы установлен таким образом, что он расширяет устройство из сокращенного состояния в расширенное состояние при преобразовании элемента из металла с памятью из первой своей конфигурации во вторую.

Description

Настоящее изобретение относится к системе, включающей трубопровод, имеющий продольную ось, и устройство, которое расширяется в радиальном направлении по отношению к трубопроводу из сокращенного состояния, когда устройство находится на некотором расстоянии по радиусу от стенки трубопровода, в расширенное состояние, когда устройство расширено в радиальном направлении по направлению к стенке трубопровода. Системы такого рода используются, например, в промышленности при добыче углеводородов из подземной формации, когда расширяемые устройства, такие как расширяемые пакеры или расширяемые анкеры, применяются в трубопроводах ствола скважины. В таких устройствах часто возникает проблема, связанная, в общем, с взаимно противоречащими требованиями в отношении работы расширяемых устройств. А именно, в сокращенном состоянии устройство должно свободно передвигаться внутри трубопровода для того, чтобы его можно было установить в требуемом месте, а в расширенном состоянии устройство должно обеспечивать достаточную осевую удерживающую силу (например, для пакеров ствола скважины) или уплотнение (для уплотнителей ствола скважины). Проблема еще более ярко выражена в случаях, когда такое устройство требуется установить в удаленном месте.

Целью настоящего изобретения является улучшенное расширяемое устройство, которое может адекватно расширяться в радиальном направлении из сокращенного состояния в расширенное состояние по отношению к трубопроводу, даже в удаленных местах расположения, и которое обеспечивает адекватную осевую удерживающую силу и/или уплотнение для применения в условиях высокого давления.

В соответствии с этим настоящее изобретение направлено на систему, включающую трубопровод, имеющий продольную ось, и устройство, которое может радиально расширяться по отношению к трубопроводу из сокращенного состояния, когда устройство расположено на некотором расстоянии в радиальном направлении от стенки трубопровода, в расширенное состояние, когда устройство радиально расширено по отношению к трубопроводу, причем устройство включает элемент, выполненный из металла с памятью формы, который преобразуется из первой конфигурации во вторую после достижения определенной температуры, причем этот элемент из металла с памятью формы выполнен таким образом, что он может расширять устройство из сокращенного состояния в расширенное состояние при преобразовании элемента из металла с памятью формы из первой конфигурации во вторую.

Когда устройство находится в сокращенном состоянии, расстояние между устройством и трубопроводом позволяет производить перемещение устройства в осевом направлении по отношению к трубопроводу во время его установки. При последующем нагреве или охлаждении элемента из металла с памятью формы, когда температура элемента из металла с памятью формы достигает определенного значения, элемент из металла с памятью формы преобразуется из первой конфигурации во вторую и, таким образом, расширяют устройство из сокращенного состояния в расширенное состояние. Более того, для расширения устройства не требуется применять какое-либо сложное расширяющее оборудование с дистанционным управлением, кроме источника нагрева или охлаждения. Элемент из металла с памятью формы позволяет создавать большие усилия при преобразовании так, что может быть получено адекватное удерживающее усилие, и/или в случаях, когда устройство и трубопровод изготовлены из металла, может быть обеспечено надежное уплотнение типа металл-к-металлу при расширении устройства по направлению к трубопроводу.

Отметим, что трубопровод представляет собой один из внешнего и внутреннего трубопроводов, который коаксиально проходит во внешнем трубопроводе, причем между внешним трубопроводом и внутренним трубопроводом создается кольцевое пространство, а на основе расширяемого устройства формируется уплотняющее устройство, установленное в указанном кольцевом пространстве, причем это уплотняющее устройство в состоянии радиального расширения расширено по направлению от указанного внутреннего трубопровода к указанному внешнему трубопроводу.

В одном из предпочтительных вариантов воплощения настоящего изобретения система дополнительно включает разветвленную систему ствола скважины, сформированную в подземной формации, причем эта разветвленная система ствола скважины содержит основной ствол скважины, в котором установлена основная обсадная труба, ствол скважины ответвления, выполненный с обсадной трубой ответвления, и соединяющий элемент обсадной трубы, имеющий основное отверстие и отверстие ответвления, которое находится в сообщении по жидкости с основным отверстием, причем основное отверстие представляет собой продолжение основной обсадной трубы, отверстие ответвления представляет собой продолжение обсадной трубы ответвления, причем указанный внутренний трубопровод формируется обсадной трубой ответвления, а внешний трубопровод формируется отверстием ответвления. Этот вариант воплощения является особенно предпочтительным, поскольку он обеспечивает адекватное решение проблемы уплотнения соединений ствола скважины многозвенных систем скважин.

В американском патенте № 5 318 122 описан Υ-образный соединительный элемент обсадной трубы, который соединяет обсадную трубу основного ствола скважины с хвостовиком, установленным в стволе скважины ответвления, причем указанный соединительный элемент имеет элемент ответвления, в который проходит конечная часть хвостовика так, что создается уплотнение между указанной конечной частью и элементом ответвления. Однако с известными системами связана проблема, состоящая в том, что в них невозможно достигнуть надежного соединения, которое может противостоять обычно наблюдаемым высоким давлениям в стволе скважины. Поэтому известное соединение обсадной трубы необходимо размещать относительно глубоко в основном стволе скважины, то есть в зоне продуктивного пласта или в покрывающей породе, расположенной над зоной продуктивного пласта, где разница гидростатического давления между внешней и внутренней поверхностями обсадной трубы относительно невелика и где протечки незначительны. В этом отношении следует отметить, что слой покрывающей породы имеет достаточно низкую проницаемость, чтобы предотвратить миграцию жидкостей из зоны продуктивного пласта, расположенной над покрывающей породой, в слой перекрывающих отложений.

В отличие от этого, система в соответствии с настоящим изобретением позволяет располагать элемент соединения обсадной трубы в любом месте и предпочтительно относительно высоко в основном стволе скважины, то есть в слое перекрывающих отложений. Это является предпочтительным, поскольку ствол скважины ответвления при этом начинает отклоняться от основного ствола скважины относительно высоко в подземной формации так, что для заданной максимальной кривизны ствола скважины ответвления нижний конец ствола скважины ответвления может буриться на большее горизонтальное расстояние от основного ствола скважины, чем в обычной ситуации, когда соединение между основным стволом скважины и стволом скважины ответвления расположено в зоне продуктивного пласта или в слое покрывающей породы. Таким образом, благодаря высокой степени уплотнения, получаемой с помощью системы в соответствии с настоящим изобретением, соединение между основным стволом скважины и стволом скважины ответвления может быть расположено в слое перекрывающих отложений, где разность между поровым давлением в слое перекрывающих отложений и давлением углеводородной жидкости, протекающей через систему ствола скважины, высока.

Предпочтительно, чтобы уплотнительное устройство в его расширенном положении обеспечивало уплотнение типа металл-к-металлу.

В другом предпочтительном варианте воплощения устройство представляет собой анкерное устройство, установленное в трубопроводе и выполненное таким образом, что оно может быть закреплено на внутренней поверхности трубопровода в состоянии радиального расширения.

Настоящее изобретение в дальнейшем будет описано более подробно на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 схематично изображает один из вариантов воплощения системы ствола скважины в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 - соединительный элемент обсадной трубы системы по фиг. 1;

фиг. 2А - поперечное сечение по линии 2 А-2 А на фиг. 2;

фиг. 2В - поперечное сечение по линии 2В2В на фиг. 2;

фиг. 3 соединительный элемент обсадной трубы по фиг. 2 в состоянии уплотнения;

фиг.4 - узел А на фиг. 3, увеличено;

фиг. 5 - дополнительный вариант воплощения системы ствола скважины в соответствии с настоящим изобретением.

Рассмотрим фиг. 1, на которой представлена система 1 ствола скважины, включающая основной ствол 3 скважины, проходящий от устья 5 скважины на поверхности 7 земли через слой 9 перекрывающих отложений и слой 11 покрывающей породы в зону 14 продуктивного пласта, которая содержит углеводородную жидкость. Слой 11 покрывающей породы является относительно плотным и предотвращает миграцию углеводородной жидкости с высоким давлением из зоны 14 продуктивного пласта в слой 9 перекрывающих отложений.

Основной ствол 3 скважины имеет стальную обсадную трубу 16, которая закреплена в основном стволе 3 скважины с уплотнением слоем 17 цемента и которая имеет открытый нижний конец. Ствол 18 скважины ответвления проходит от соединения 19 ствола скважины, расположенного в слое 9 перекрывающих отложений, через слой 9 перекрывающих отложений и слой 11 покрывающей породы, в зону 14 продуктивного пласта. Ствол 18 скважины ответвления имеет обсадную трубу 20 ответвления, которая имеет открытый нижний конец и соединяется с основной обсадной трубой 16 с помощью соединительного элемента 22 обсадной трубы так, что образуется герметичное соединение с нею, как описано ниже. Соединительный элемент 22 обсадной трубы расположен в соединении 19 ствола скважины, то есть в слое 9 перекрывающих отложений. Обсадная труба 20 ответвления герметично установлена в стволе 18 скважины ответвления с помощью слоя 24 цемента. В качестве альтернативы обсадная труба ответвления может быть герметично установлена в стволе скважины ответвлении с помощью любого подходящего средства, такого как уплотнительные пакеры.

Рассмотрим далее фиг. 2, 2А, 2В и 3, на которых соединительный элемент 22 обсадной трубы имеет основное трубчатое отверстие 24, имеющее продольную ось 24а, причем основное отверстие 24 совмещается с основной обсадной трубой 16, и трубчатое отверстие 26 ответвления, имеющее продольную ось 26а. Обсадная труба 20 ответвления проходит в отверстие 26 ответвления так, что между ними образуется кольцевое пространство 28. Кольцевое уплотнительное устройство 30 установлено в пространстве 28, причем это уплотнительное устройство 30 может перемещаться между радиально сокращенным состоянием и радиально расширенным состоянием. В сокращенном состоянии уплотнительное устройство расположено на определенном расстоянии по радиусу от стенки отверстия 26 ответвления и от обсадной трубы 20 ответвления, как показано на фиг. 2. В расширенном состоянии уплотнительное устройство 30 расширено по отношению к отверстию 26 ответвления и к обсадной трубе 20 ответвления, как показано на фиг. 3.

Соединительный элемент 22 обсадной трубы представляет собой монолитную структуру и имеет, в общем, круглое поперечное сечение, как показано на фиг. 2А и 2В. Такая структура и форма обеспечивают адекватное сопротивление смятию соединительного элемента 22, которое не должно быть меньшим, чем сопротивление смятию основной обсадной трубы 16.

На фиг. 4 показан узел А по фиг. 3 в увеличенном масштабе. Уплотнительное устройство 30 включает металлический кольцевой корпус 34, имеющий два уплотнительных кольца 36а, 36Ь и кольцевой клин 38, который установлен между уплотнительными кольцами 36а, 36Ь и при движении в осевом направлении клина 38 в кольцевой корпус 34 радиально прижимает уплотнительное кольцо 36а к отверстию 26 ответвления и уплотнительное кольцо 36Ь к обсадной трубе 20 ответвления. Поверхности контакта между клином 38 и уплотнительными кольцами 36а, 36Ь выполнены с зубцами так, что клин запирается внутри уплотнительных колец после выполнения такого движения в осевом направлении внутрь. Множество расположенных на некотором расстоянии друг от друга по окружности стержней 40 проходят через соответствующие отверстия 41, выполненные в клине 38, причем каждый стержень имеет конец 40а с резьбой, соединяющий стержень с кольцевым корпусом 34, и Т-образную головку 40Ь на другом конце. Стержни 40 выполнены из металла с памятью формы и принимают вытянутую в осевом направлении конфигурацию при температуре ниже определенной температуры перехода и сокращенную в осевом направлении конфигурацию при температуре выше температуры перехода. При вытянутой в осевом направлении конфигурации клин 38 находится в исходном положении, при котором уплотнительное кольцо 36а расположено на некотором расстоянии по радиусу от поверхности отвер стия 26 ответвления и уплотнительное кольцо 36Ь расположено на некотором расстоянии по радиусу от внешней поверхности обсадной трубы 20 ответвления. При сокращенной в осевом направлении конфигурации стержней 40 клин 38 втягивается стержнями между уплотнительными кольцами 36а, 36Ь, благодаря чему уплотнительное кольцо 36а прижимается к поверхности отверстия 26 ответвления и кольцо 36Ь к внешней поверхности обсадной трубы 20 ответвления, так что формируется уплотнение типа металл-к-металлу между отверстием 26 ответвления и обсадной трубой 20 ответвления. Кольцевой корпус 34 соединяется с запорной гайкой 42 с помощью подшипника 44, который позволяет выполнять вращение запорной гайки 42 по отношению к корпусу 34 вокруг продольной оси 26а. Запорная гайка 42 соединена с обсадной трубой 20 ответвления с помощью резьбового соединения 46.

На фиг. 4, кроме того, представлен запорный и центрирующий узел 48, установленный между отверстием 26 ответвления и обсадной трубой 20 ответвления, причем узел 48 содержит саморасширяющееся запорное кольцо 50, которое установлено на кольце 52 привода из металла с памятью формы, которое, в свою очередь, установлено на коническом посадочном кольце 54. Посадочное кольцо 54 упирается в кольцевой буртик 55, сформированный на обсадной трубе 20 ответвления, и имеет внешнюю кольцевую канавку 56, в которой установлено разрезное приводное кольцо 58 из металла с памятью формы. Узел 48 удерживается между кольцевым удерживающим кольцом 60 и кольцевым буртиком 62, сформированным на внешней поверхности обсадной тубы 20 ответвления. Удерживающее кольцо 60 может быть установлено на горячей посадке, привинчено, установлено с использованием шпонки или приварено к обсадной труде 20 ответвления. Приводное кольцо 52 принимает сокращенную в осевом направлении конфигурацию при температуре ниже определенной температуры перехода и расширенную в осевом направлении конфигурацию при температуре выше температуры перехода. Разрезное приводное кольцо 58 принимает сокращенную в радиальном направлении конфигурацию при температуре ниже определенной температуры перехода и расширенную в радиальном направлении конфигурацию при температуре выше температуры перехода. Кольцевая канавка 64 сформирована в отверстии 26 ответвления, в которую узел 48 входит с некоторым осевым и радиальным зазором, когда приводные кольца 52, 58 имеют температуру ниже их температуры перехода. Если приводные кольца 52, 58 имеют температуру выше их температуры перехода, запорное кольцо 50 прижимается к буртику 62 расширенным в осевом направлении приводным кольцом 52, и посадочное кольцо 54 центрируется в отверстии ответвления, радиально расширенном приводным кольцом 58. Температура перехода приводных колец 52, 58 выбирается несколько ниже, чем температура перехода стержней 40.

При нормальной работе системы 1 бурится основной ствол 3 скважины и основная обсадная труба 16 с соединительным элементом 22 обсадной трубы, установленным в ней, опускается и цементируется в основном стволе 3 скважины. При процедуре установки и цементирования нижний конец отверстия 26 ответвления закрыт пробкой (не показана), которая может высверливаться. Затем в основной обсадной трубе 16 и в соединительном элементе 22 обсадной трубы устанавливается скважинный отклонитель (не показан) так, что он направляет колонну бурильных труб (не показана) в отверстие 26 ответвления. Удаляемый защитный вкладыш (не показан) временно устанавливается в отверстии 26 ответвления для предотвращения контакта колонны бурильных труб с поверхностью отверстия 26 ответвления. Колонна бурильных труб затем опускается через основную обсадную трубу 16 и направляется скважинным отклонителем в отверстие 26 ответвления. Колонна бурильных труб вращается так, что высверливается пробка и далее производится бурение ствола 18 скважины ответвления. После завершения операции бурения защитный вкладыш удаляется из отверстия 26 ответвления и обсадная труба 20 ответвления опускается через основную обсадную трубу 16 и направляется скважинным отклонителем (или любыми другими подходящими средствами направления) в ствол 18 скважины ответвления до тех пор, пока саморасширяющееся запорное кольцо 50 не защелкнется в кольцевом пазу 64. Обсадная труба ответвления удерживается посадочным кольцом 54 и буртиком 55.

Устройство 30 уплотнения опускают через основную обсадную трубу 16 и направляют в отверстие 26 ответвления, благодаря чему кольцевой корпус 34 входит в кольцевое пространство 28 до тех пор, пока запорная гайка 42 не достигнет верхнего конца обсадной трубы 20 ответвления. Запорная гайка 42 затем навинчивается на обсадную трубу ответвления с использованием подходящего инструмента установки (не показан), при этом подшипник 44 позволяет кольцевому корпусу 34 не вращаться при вращении запорной гайки. Благодаря конструкции уплотнительного устройства 30 клин 38 и уплотнительные кольца 36а, 36Ь точно устанавливаются в кольцевом пространстве 28. Обратное выполнение вышеупомянутой процедуры с использованием установочного инструмента позволяет удалять уплотнительное устройство 30 из кольцевого пространства 28, например, для установки нового уплотнителя.

Нагревательное устройство (не показано) опускают через основную обсадную трубу 16 и направляют в отверстие 26 ответвления. Тепло передается от нагревательного устройства на элементы 52, 58 и 40 из металла с памятью формы. После достижения соответствующей температуры перехода приводное кольцо 52 расширяется в осевом направлении и приводное кольцо 58 расширяется в радиальном направлении, запирая в осевом направлении и устанавливая по центру обсадную трубу 20 ответвления в отверстии 26 ответвления. Стержни 40 сокращаются в осевом направлении при достижении соответствующей температуры перехода и, таким образом, втягивают клин 38 между уплотнительными кольцами 36а, 36Ь, благодаря чему кольцо 36а прижимается к поверхности 26 ответвления и кольцо 36Ь прижимается к внешней поверхности обсадной трубы 20 ответвления так, что формируется уплотнение типа металл-к-металлу между отверстием 26 ответвления и обсадной трубой 20 ответвления. Клин 38 запирается кольцами 36а, 36Ь благодаря зубчатым поверхностям контакта между клином 38 и кольцами 36а, 36Ь. После того как нагревающее устройство выключается и температура стрежней 40 падает ниже их температуры перехода, стержни расширяются в осевом направлении через соответствующие отверстия 41 клина 38, в то время как клин остается соединенным с уплотнительными кольцами. Между обсадной трубой 20 ответвления и отверстием 18 ответвления закачивается цемент для формирования слоя 24, который уплотняет обсадную трубу ответвления в стволе 18 скважины ответвления.

После завершения системы 1 ствола скважины выполняется добыча углеводородной жидкости, например природного газа под высоким давлением, из зоны 14 продуктивного пласта. Жидкость протекает из зоны 14 продуктивного пласта в основную обсадную трубу 16 и обсадную трубу 20 ответвления и через эти обсадные трубы в устье 5 скважины, из которого жидкость транспортируется далее в соответствующую установку обработки (не показана). Уплотнение типа металл-к-металлу, созданное устройством 30 уплотнения, предотвращает утечку жидкости через кольцевое пространство 28 в слой 9 перекрывающих отложений. Слои 17 и 24 цемента уплотняют основную обсадную трубу 16 и обсадную трубу 20 ответвления в их соответствующих стволах скважины так, что утечка газа из зоны 14 продуктивного пласта вдоль обсадных труб 16, 20 в слой 9 перекрывающих отложений также предотвращается. Таким образом, обеспечивается добыча газа через обсадные трубы 16, 20 без необходимости применения обычных лифтовых насоснокомпрессорных колонн и без риска утечки газа из зоны 14 продуктивного пласта в слой 9 перекрывающих отложений.

Другое преимущество системы в соответствии с настоящим изобретением состоит в возможности включения вторичного трубопровода, проходящего от устья скважины (в который ус танавливается выдувной противовыбросовый превентор) через основную обсадную трубу и в отверстие ответвления соединительного элемента обсадной трубы, так что он будет установлен герметично по отношению к указанному основному отверстию. Вторичный трубопровод может представлять собой, например, эксплуатационный трубопровод углеводородной жидкости, предназначенный для отдельной добычи углеводородной жидкости через ствол скважины ответвления и основной ствол скважины, например, в случае высокого значения разности гидростатического давления между основным стволом скважины и стволом скважины ответвления. В качестве альтернативы вторичный трубопровод может представлять собой сервисный хвостовик, предназначенный для направления инструмента ствола скважины от поверхности земли в ствол скважины ответвления, такого как колонна бурильных труб, предназначенная для дальнейшего бурения ствола скважины ответвления. Преимущество применения такого сервисного хвостовика состоит в том, что добыча жидкости через основной ствол скважины продолжается во время выполнения работ по бурению в стволе скважины ответвления при выполнении работы с помощью сервисного хвостовика, который изолирует такую работу от остальной части основного ствола скважины и других стволов скважины ответвления.

Вторичный трубопровод предпочтительно имеет механизм защелки, который защелкивается в отверстии ответвления.

В случае необходимости на обсадной трубе ответвления в части ее верхнего конца может быть установлен клапан управления потоком, который можно вытаскивать на поверхность с помощью вспомогательного каната или витого трубопровода. Клапан управления потоком управляет потоком углеводородной жидкости через обсадную трубу ответвления и работает под управлением телеметрической аппаратуры или с использованием определенного свойства управляемой жидкости.

Кроме того, в части дальнего конца обсадной трубы ответвления может быть установлен предохранительный клапан, который работает под управлением аппаратуры телеметрии или с использованием свойства управляемой жидкости, например определенной величины разности гидростатического давления на предохранительном клапане.

Клапан управления потоком и предохранительный клапан имеют обходной канал обратного потока, который позволяет сформировать обратный поток жидкости при возникновении определенной разности обратного гидростатического давления на клапане.

На фиг. 5 изображено анкерное устройство 68, установленное в трубопроводе 70, который установлен в стволе скважины (не показан) и имеет продольную ось 71. Анкерное устройство может расширяться в радиальном направлении по отношению к трубопроводу 70 из сокращенного состояния, при котором устройство 68 располагается на определенном расстоянии по радиусу от трубопровода 70, в расширенное состояние, в котором устройство 68 расширяется в радиальном направлении по отношению к трубопроводу 70. Анкерное устройство 68 включает цилиндрический корпус 72, который продольно входит в трубопровод 70, и радиально деформируемые кольцевые анкеры 74, 76, которые установлены на противоположных торцах цилиндрического корпуса 72. Клинообразное кольцевое расширительное кольцо 78 устанавливается между анкером 74, и аналогичное расширительное кольцо 80 устанавливается внутри анкера 76. Расширительные кольца 78, 80 взаимно соединены множеством расположенных на определенном расстоянии друг от друга по окружности стержней 82, выполненных из металла с памятью формы. Каждый стержень 82 проходит через соответствующее отверстие 84, сформированное в расширителе 78, и имеет Тобразную головку 86 на внешнем конце отверстия 84, и соединен с расширителем 80 с помощью резьбового соединения 88. Поверхность контакта между расширительным кольцом 78 и анкером 74 и поверхность контакта между расширительным кольцом 80 и анкером 76 выполнены зубчатыми так, что они запирают расширительные кольца 78, 80 на соответствующих анкерах 74, 76 при осевом движении по направлению внутрь расширительных колец 78, 80. Стержни 82 преобразуют свою конфигурацию из расширенной, когда их температура ниже определенной температуры перехода, в сжатую конфигурацию при температуре выше определенной температуры. В расширенной конфигурации стержни 82, расширительные кольца 78, 80 расположены на исходном расстоянии вдоль оси, благодаря чему анкеры 74, 76 расположены на определенном расстоянии по радиусу от внутренней поверхности трубопровода 70. При преобразовании стержней 82 в сокращенную конфигурацию стержни 82 стягивают в осевом направлении расширительные кольца 78, 80 по направлению друг к другу так, что анкеры 74, 76 деформируются радиально по направлению к внутренней поверхности трубопровода 70 и, таким образом, запираются на трубопроводе 70.

При нормальной работе нагреватель опускают в цилиндрический корпус 72 и включают так, что он повышает температуру стержней 82 до температуры перехода, после чего стержни сокращаются так, что они стягивают расширительные кольца 78, 80 по направлению друг к другу и, таким образом, радиально расширяют анкеры 74, 76 по направлению к внутренней поверхности трубопровода 70. Расширительные кольца 78, 80 запираются на соответствующих анкерах 74, 76 благодаря зазубренным поверхностям контакта. Стержни 82 могут свободно расширяться через отверстия 84, когда температура стержней опять падает ниже температуры перехода.

Как видно на фиг. 1-5, вместо эксплуатации одной зоны продуктивного пласта основным стволом скважины и стволом скважины ответвления, эти стволы скважин могут эксплуатировать отдельные зоны продуктивного пласта, расположенные на определенном расстоянии друг от друга.

Вышеприведенное подробное описание относится к основному стволу скважины и одному стволу скважины ответвления для простоты описания. Очевидно, что настоящее изобретение может таким же образом применяться для множества стволов скважин ответвления.

Вместо выполнения соединительного элемента обсадной трубы в виде монолитной структуры, он может быть выполнен в виде сборной формы, составленной из отдельных частей. Кроме того, поперечное сечение соединительного элемента вместо круглого может быть эллиптическим или многоугольным.

Кроме того, вместо элементов из металла с памятью формы, которые необходимо нагревать для достижения температуры перехода, могут применяться такие элементы из металла с памятью формы, которые необходимо охлаждать для достижения их соответствующих температур перехода. В этом случае вместо нагревательного устройства в систему ствола скважины опускается устройство охлаждения.

Claims (15)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Система, включающая трубопровод, имеющий продольную ось, и устройство, выполненное с возможностью расширения в радиальном направлении по отношению к трубопроводу из сокращенного состояния, при котором оно расположено на расстоянии по радиусу от стенки трубопровода, в расширенное состояние, при котором оно расширено в радиальном направлении к стенке трубопровода, включающее элемент из металла с памятью формы, выполненной с возможностью преобразования из первой конфигурации во вторую конфигурацию при достижении определенной температуры, установленный таким образом, что он способен расширять устройство из сокращенного состояния в расширенное состояние при преобразовании элемента из металла с памятью формы из первой конфигурации во вторую, причем трубопровод представляет собой внешний трубопровод, и система дополнительно содержит внутренний трубопровод, проходящий коаксиально во внешнем трубопроводе, с формированием между внешним и внутренним трубопроводами кольцевого пространства, при этом устройство выполнено с возможностью размещения и извлечения его из кольцевого пространства, отличающаяся тем, что элементы из металла с памятью формы выполнены в форме стержней, которые при сокращении в осевом направлении воздействуют через клинья на уплотнительные кольца, формируя уплотнения типа металла к металлу.
2. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что расширяемое устройство образует уплотнительное устройство, установленное в кольцевом пространстве, причем это уплотнительное устройство в радиально расширенном состоянии расширено по отношению к внутреннему трубопроводу и по отношению к внешнему трубопроводу.
3. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему ствола скважины ответвления, сформированную в подземной формации, включающую в себя ствол основной скважины, имеющий основную обсадную трубу, ствол скважины ответвления, который содержит обсадную трубу ответвления, и соединительный элемент обсадной трубы, имеющий основное отверстие и отверстие ответвления, находящееся в сообщении по жидкости с основным отверстием, причем основное отверстие представляет собой продолжение основной обсадной трубы, отверстие ответвления представляет собой продолжение обсадной трубы ответвления, причем внутренний трубопровод образован обсадной трубой ответвления, а внешний трубопровод образован отверстием ответвления.
4. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что подземная формация включает зону продуктивного пласта углеводородной жидкости, слой перекрывающих отложений, расположенный над зоной продуктивного пласта, и слой покрывающей породы, расположенный между зоной продуктивного пласта и слоем перекрывающих отложений, при этом соединительный элемент обсадной трубы расположен в слое перекрывающих отложений.
5. 5. Система по п.3 или 4, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вторичный трубопровод, проходящий через основную обсадную трубу и в отверстие ответвления и герметично соединенный с отверстием ответвления.
6. 6. Система по п.5, отличающаяся тем, что вторичный трубопровод представляет собой один из трубопроводов эксплуатации углеводородной жидкости и сервисного трубопровода и выполнен с возможностью прохождения через него инструмента скважины, предназначенного для выполнения работы в стволе скважины ответвления.
7. 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что вторичный трубопровод представляет собой сервисный трубопровод, через который проходит колонна бурильных труб для дальнейшего бурения ствола скважины ответвления.
8. 8. Система по любому одному из пп.2-7, отличающаяся тем, что уплотнительное устрой13 ство в сокращенном состоянии расположено на расстоянии по радиусу от внешнего трубопровода и от внутреннего трубопровода.
9. 9. Система по любому одному из пп.2-8, отличающаяся тем, что дополнительно включает устройство центрирования, установленное в кольцевом пространстве, предназначенное для центрирования внутреннего трубопровода относительно внешнего трубопровода.
10. 10. Система по п.9, отличающаяся тем, что устройство центрирования выполнено с возможностью расширения в радиальном направлении из сокращенного состояния, в котором оно расположено на расстоянии по радиусу, по меньшей мере, от одного из внешнего и внутреннего трубопроводов, в расширенное состояние, в котором это устройство расширено по радиусу по направлению к внутреннему трубопроводу и по направлению к внешнему трубопроводу так, что оно устанавливает по центру внутренний трубопровод относительно внешнего трубопровода, причем устройство центрирования включает вторичный элемент из металла с памятью формы, преобразуемый из одной конфигурации в другую конфигурацию при достижении определенной температуры перехода, установленный таким образом, что он обеспечивает расширение устройства центрирования из сокращенного состояния в его расширенное состояние при преобразовании из одной своей конфигурации в другую.

    Фиг. 1
11. 11. Система по любому одному из пп.2-10, отличающаяся тем, что устройство уплотнения в своем расширенном состоянии обеспечивает уплотнение типа металл-к-металлу между внутренним трубопроводом и внешним трубопроводом.
12. 12. Система по любому одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что устройство включает клинообразный расширитель, который установлен с возможностью радиального расширения устройства при заданном движении расширителя в осевом направлении и в котором установлен элемент из металла с памятью формы для создания этого заданного движения расширителя в осевом направлении при преобразовании элемента из металла с памятью формы из первой его конфигурации во вторую.
13. 13. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство представляет собой анкерное устройство, установленное внутри трубопровода и приспособленное для закрепления на внутренней поверхности трубопровода в радиально расширенном состоянии.
14. 14. Система по п.13, отличающаяся тем, что трубопровод образует часть системы ствола скважины, сформированной в подземной формации.
15. 15. Система, по существу, как описано выше, со ссылкой на чертежи.