EA020176B1 - Системы и способы ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве нефтяной или газовой скважины - Google Patents
Системы и способы ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве нефтяной или газовой скважины Download PDFInfo
- Publication number
- EA020176B1 EA020176B1 EA201170704A EA201170704A EA020176B1 EA 020176 B1 EA020176 B1 EA 020176B1 EA 201170704 A EA201170704 A EA 201170704A EA 201170704 A EA201170704 A EA 201170704A EA 020176 B1 EA020176 B1 EA 020176B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- chamber
- annular space
- pressure
- casing
- type
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 title abstract 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 27
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 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
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/10—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
- E21B17/1078—Stabilisers or centralisers for casing, tubing or drill pipes
-
- 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
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
- E21B33/035—Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
-
- 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
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
-
- 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
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
- E21B34/063—Valve or closure with destructible element, e.g. frangible disc
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Safety Valves (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение в целом относится к системам и способам ослабления давления, увеличивающегося при воздействии температуры в закрытом кольцевом пространстве в нефтяной или газовой скважине, при этом такие системы и способы используют эксплуатационную обсадную колонну и/или колонну-надставку, имеющие или имеющую одну или несколько камер для уменьшения давления, использующую или использующих поршни, клапаны и разрывные пластины для ослабления давления, увеличивающегося внутри кольцевого пространства. Такие системы и способы могут обеспечить преимущества над имеющимся уровнем техники, в особенности для морских скважин.
Description
Область изобретения
Настоящее изобретение относится в общем к ослаблению давления, увеличивающегося при воздействии температуры в закрытом кольцевом пространстве в нефтяной или газовой скважине, и в особенности к системам и способам ослабления такого давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, при этом такие системы и способы обычно используют эксплуатационную обсадную колонну и/или колонну-надставку, имеющие или имеющую одну или несколько камер для ослабления давления.
Уровень техники
Известны проблемы, возникающие при расширении текучих сред, оказавшихся закрытыми в обсадной колонне или кольцевом пространстве обсадной колонны в нефтяной или газовой скважине, вызванном нагревом в результате добычи горячих текучих сред из эксплуатационного горизонта в скважине. Если не принимать мер по выпуску газа или иным образом не ослаблять увеличивающегося давления, это расширение приводит к увеличению давления в кольцевом пространстве. Эту ситуацию обычно называют увеличение давления в кольцевом пространстве, которое может привести к разрушению внутренней обсадной трубы или разрыву внешней обсадной трубы. Любое из этих следствий (разрыв или разрушение) может ухудшить механическую целостность нефтяной или газовой скважины. В течение многих лет был разработан ряд способов для решения проблемы увеличения давления в кольцевом пространстве.
Известно использование системы труб с вакуумной изоляцией для уменьшения переноса тепла от скважины в текучие среды, оказавшиеся закрытыми в обсадной колонне или ее кольцевом пространстве, и благодаря этому служащей для предотвращения пагубного увеличения давления в кольцевом пространстве. См., например, патент США № 7207603, 8едге1о.
Некоторые попытки по ослаблению давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, предполагали размещение сжимаемой текучей среды, такой как азот (Ν2), в закрытом кольцевом пространстве в ходе цементажа с целью ограничить увеличение давления, связанного с расширением текучей среды, оказавшейся закрытой. См., например, патент США № 4109725, ^Шаткой с1 а1. Хотя такие способы могут способствовать ограничению давления в кольцевом пространстве путем сжижения сжимаемой текучей среды, развиваемые давления могут все же оказаться довольно высокими.
Известно размещение изолирующей текучей среды или изолирующего геля в кольцевом пространстве системы труб или обсадной колонны с целью ограничить теплопередачу, возникающую вследствие конвекции от скважины к текучей среде в кольцевом пространстве системы труб или обсадной колонны. Способы, использующие такую изолирующую текучую среду или такой изолирующий гель, ослабляют давление, увеличивающееся в кольцевом пространстве, аналогично способам, использующим трубы с вакуумной изоляцией. См., например, патент США № 4877542, Ьои с1 а1.
В некоторых случаях попытки ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, предусматривали прикрепление сжимаемого твердого материала, такого как пена или полые частицы, обвязыванием к внешней стороне внутренней обсадной трубы с целью компенсировать расширение текучих сред в кольцевом пространстве путем эффективного увеличения объема в кольцевом пространстве по мере сжатия твердого материала. См., например, патент США № 7096944, Уагдо с1 а1.
Еще одна стратегия ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, состоит в размещении в кольцевом пространстве текучей среды или иного материала, который при активировании вследствие нагрева и/или с течением времени будет сжиматься. См., например, публикацию США № 20070114033 А1, Негтек с1 а1., где для этих целей использован метил-метакрилат.
Известно использование разрывных и/или разрушаемых пластин в качестве средств для ослабления давления, обеспечивающих выпуск нагретой текучей среды сквозь эту пластину. См., например, патент США № 6457528, §1аид1.
Еще один прием ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, предусматривает возможность сверления отверстия во внешней обсадной трубе и обеспечение выпуска текучих сред через это отверстие или через устройство для сброса давления, расположенное в этом отверстии. См., например, патент США № 4732211, Найден е1 а1.
Несмотря на разнообразие способов ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, описанных выше, такое увеличение давления в кольцевом пространстве остается серьезной проблемой, в особенности при работе под водой. Соответственно существует настоятельная потребность в способах и системах, способствующих ослаблению давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, и используемых как сами по себе, так и в сочетании с одним или несколькими вышеназванными способами, в особенности при морской добыче, а особенно при работе на большой глубине.
Сущность изобретения
Конструктивные исполнения настоящего изобретения, по существу, относятся к системам и способам ослабления давления, увеличивающегося при воздействии температуры в закрытом кольцевом пространстве в нефтяной или газовой скважине, при этом такие системы и способы используют эксплуатационную обсадную колонну и/или колонну-надставку, имеющие или имеющую одну или несколько камер для уменьшения давления, которые выполнены заодно с указанными одной или несколькими обсадными трубами или встроены в них, например, в виде соединителя и/или иного соединительного элемен
- 1 020176 та. В некоторых конструктивных исполнениях такие системы и способы могут быть успешно использованы в морских (например, глубоководных) скважинах.
В соответствии с некоторыми конструктивными исполнениями настоящее изобретение относится к одной или нескольким системам для ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве обсадной колонны, содержащим: (а) один или несколько участков кольцевого пространства, образованных по меньшей мере двумя обсадными трубами, имеющими разный диаметр и расположенными одна в другой концентрически, так что по меньшей мере часть колонны обсадной трубы меньшего диаметра расположена по меньшей мере в части обсадной трубы большего диаметра; (Ь) по меньшей мере одну камеру, выполненную заодно с соединителем обсадной колонны по меньшей мере на одной из обсадных труб и содержащую инертный газ, введенный в указанную камеру через отверстие для наполнения газом, выполненное заодно с указанной камерой; и (с) по меньшей мере одну поршневую сборку, содержащую поршень и встроенную по меньшей мере в указанную одну камеру, так что жидкость, присутствующая в кольцевом участке, может при увеличении давления поступать в указанную по меньшей мере одну камеру через отверстие, относящееся к увеличению давления в кольцевом пространстве, и перемещать поршень таким образом, чтобы увеличить давление инертного газа в камере и уменьшить вследствие расширения давление жидкости в кольцевом пространстве. В некоторых конструктивных исполнениях такая система (такие системы) содержит (содержат) также одну или несколько камер второго типа, содержащих одну или несколько разрывных пластин, отделяющих камеру от кольцевого пространства.
В соответствии с некоторыми конструктивными исполнениями настоящее изобретение относится к одному или нескольким способам ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве обсадной колонны в скважине, причем указанный способ (указанные способы) включает (включают) операции по: (а) созданию камеры в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины, причем камера размещена посредством соединителя обсадной колонны по меньшей мере на одной из обсадных труб заодно с ней и содержит встроенный поршень; (Ь) вводу/размещению некоторого количества инертного газа в указанную камеру/в указанной камере; (с) обеспечению перемещения поршня в ответ на изменение давления в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины для выравнивания давления между камерой и кольцевым пространством обсадной колонны скважины и таким образом ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве в указанной скважине. В соответствии с некоторыми конструктивными исполнениями такой способ (такие способы) включает (включают) также размещение камеры второго типа, содержащей одну или несколько разрывных пластин, отделяющих камеру от кольцевого пространства.
В вышеизложенном были схематично описаны признаки настоящего изобретения с тем, чтобы подробное описание изобретения, которое последует далее, могло бы быть понято наилучшим образом. Дополнительные признаки и преимущества изобретения, являющиеся предметом формулы изобретения, будут описаны в дальнейшем.
Краткое описание чертежей
С целью более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ, ниже приведены ссылки на следующее описание вместе с сопровождающими чертежами, на которых фиг. 1 схематично изображает систему для ослабления давления в кольцевом пространстве в соответствии с некоторыми конструктивными исполнениями настоящего изобретения;
фиг. 2 показывает первую конфигурацию камеры для ослабления давления в кольцевом пространстве в соответствии с некоторыми конструктивными исполнениями настоящего изобретения;
фиг. ЗА и 3В показывают, как камера для ослабления давления в кольцевом пространстве может быть выполнена заодно с обсадной трубой согласно некоторым конструктивным исполнениям настоящего изобретения;
фиг. 4 показывает вторую конфигурацию камеры для ослабления давления в соответствии некоторыми конструктивными исполнениями настоящего изобретения и фиг. 5 показывает пошаговое осуществление способа, описанного в настоящей заявке.
Подробное описание изобретения
1. Введение
Настоящее изобретение в общем относится к системам и способам ослабления давления, увеличивающегося при повышении температуры в закрытом кольцевом пространстве в нефтяной или газовой скважине, причем такие способы и системы предусматривают использование камер, относящихся к увеличению давления в кольцевом пространстве и обычно выполненных заодно с обсадными трубами (например, эксплуатационной обсадной колонной и/или колонной-надставкой), и кроме того такие камеры предполагают использование поршней, клапанов и разрывных пластин с целью ослаблению давления, увеличивающегося внутри кольцевого пространства. Такие системы и способы могут обеспечить преимущества по сравнению с предыдущим уровнем техники, в особенности применительно к морским (глубоководным) скважинам.
2. Определения
Некоторые термины объясняются по мере того, как они впервые вводятся в текст, в то время как некоторые другие термины, использованные в этом описании, объясняются ниже.
- 2 020176
Скважина в настоящем тексте относится к отверстию, пробуренному в геологическом пласте с целью извлечения нефтяных ресурсов, таких как нефть и/или газ. Такие скважины могут располагаться на суше или в море (под водой). Глубоководными морскими скважинами обычно считаются скважины, находящиеся на глубине десяти тысяч футов (3 км) или более.
Обсадная колонна в настоящем тексте в целом относится к трубчатым конструкциям, используемым при заканчивании нефтяной и/или газовой скважины. Термин обсадная колонна относится к любой трубчатой конструкции, которых может быть много и которые образуют обсадную колонну или сборку из труб, причем такие обсадные трубы могут быть эксплуатационной обсадной колонной и/или колонной-надставкой.
Кольцевое пространство в настоящем тексте относится к области, пустому пространству и/или объему, ограниченному двумя соседними концентрическими обсадными трубами в сборке из обсадных труб.
Текучая среда в кольцевом пространстве в настоящем тексте относится к жидкости, находящейся или иным образом занимающей кольцевые участки скважины. Источники такой жидкости включают помимо прочего буровые растворы, скважинные текучие среды, текучие среды в пласте и их комбинации.
Давление в кольцевом пространстве в настоящем тексте относится к гидростатическому давлению жидкости в кольцевом пространстве.
3. Системы
Как видно из фиг. 1, в некоторых конструктивных исполнениях настоящее изобретение относится к одной или более системам 100 для ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве обсадных труб бурильной скважины, при разработке скважины 101 в пласте 102, содержащим: а) один или несколько участков кольцевого пространства 103, образованного по меньшей мере двумя обсадными колоннами 106, имеющими разный диаметр и размещенными одна в другой концентрически, так что по меньшей мере часть обсадной колонны меньшего диаметра расположена по меньшей мере в части обсадной колонны большего диаметра, и дополнительно ограниченного и/или образованного одной или более цементными пробками 104; (Ь) по меньшей мере одну камеру 105 (камеру первого типа), выполненную заодно с соединительным элементом обсадной колонны по меньшей мере на одной обсадной колонне и содержащую инертный газ, введенный в указанную камеру через отверстие для наполнения газом (не показано), выполненное заодно с указанной камерой; и (с) по меньшей мере одну поршневую сборку (не показано), содержащую поршень и встроенную, по меньшей мере, в указанную одну камеру, так что жидкость, присутствующая в кольцевом пространстве, может при увеличении давления поступать в указанную по меньшей мере одну камеру через отверстие (не показано), относящееся к увеличению давления в кольцевом пространстве, и перемещать поршень таким образом, чтобы увеличить давление инертного газа в камере и уменьшить вследствие расширения давление жидкости в кольцевом пространстве. В некоторых конструктивных исполнениях такая система (такие системы) содержит (содержат) также одну или несколько камер 107 второго типа, содержащих одну или несколько разрывных дисков (не показано), отделяющих камеру от кольцевого пространства.
На фиг. 2 подробнее показан разрез (вид сбоку) камеры 105 для ослабления давления в кольцевом пространстве. В этом варианте реализации изобретения камера 105 выполнена (заодно) с обсадной колонной 106. Камера 105 наполнена инертным газом (например, Ν2) через отверстие 201 для наполнения, а давление в кольцевом пространстве регулируется поршнем (поршнями) 202 и отверстием (отверстиями) 205, относящимся к увеличению давления в кольцевом пространстве. Далее на фиг. ЗА и 3В представлено, как камера 105 может быть выполнена заодно с обсадной колонной в соответствии с некоторыми конструктивными исполнениями настоящего изобретения, при этом фиг. ЗА и ЗВ являются видами сверху и сбоку соответственно. В некоторых таких конструктивных исполнениях такое выполнение заодно может быть осуществлено путем прикрепления кожуха большего диаметра к внешней стороне эксплуатационной обсадной колонны и/или колонны-надставки меньшего диаметра, причем концы закрываются путем заваривания или крышками с уплотнениями.
На фиг. 4 представлена камера (107) второго типа для ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, выполненная заодно с обсадной трубой 106 (например, посредством соединителя), причем указанная камера оказывается задействованной посредством разрывного диска 401, в соответствии с некоторыми конструктивными исполнениями данного изобретения, в которых разрывной диск выполнен с возможностью разрыва при увеличении давления в кольцевом пространстве вследствие изменения температуры. В некоторых таких конструктивных исполнениях разрывной диск 401, или канал, ведущий в камеру, доступ в которую он контролирует, может в соответствии с некоторыми конструктивными исполнениями данного изобретения быть использован как отверстие для наполнения камеры. В некоторых из данных конструктивных исполнений разрывной диск разрывается при давлении кольцевого пространства по меньшей мере 2500 фунтов на кв. дюйм (17,25 МПа). Однако специалистам понятно, что именно сочетание механических свойств разрывного диска наряду с разницей между давлением в кольцевом пространстве и давлением в камерах совместно оказывают воздействие на разрыв разрывного диска.
- 3 020176
В некоторых из таких вышеописанных конструктивных исполнений указанные по меньшей мере две обсадные колонны выбраны из группы, содержащей эксплуатационную обсадную колонну, колоннунадставку и их комбинации. В обычной обсадной колонне используются несколько обсадных колонн и одна или несколько камер первого и/или второго типа для ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, могут быть размещены в одном или вероятно нескольких сформированных таким образом кольцевых участках. Специалистам очевидно, что не все кольцевые участки в скважине обязательно сообщаются друг с другом через текучую среду.
В некоторых из таких вышеописанных конструктивных исполнений предлагаемой системы любая по меньшей мере из одной камер первого типа имеет объем, находящийся в диапазоне между 0,10 барреля (1 баррель = 42 галлонов = 159 литров) и 20 баррелями. В некоторых из таких вышеописанных конструктивных исполнений предлагаемой системы любая по меньшей мере из одной камер второго типа имеет объем, находящийся в диапазоне между 0,10 и 20 баррелями. Общий объем камеры не имеет каких-либо ограничений, так как в рамках одной скважины может быть использовано несколько камер (любого типа).
В некоторых из вышеуказанных конструктивных исполнений системы инертный газ, содержащийся внутри камеры, находится в разреженном состоянии (например, менее 1 атм) при стандартных условиях. В других конструктивных исполнениях инертный газ, содержащийся внутри указанной камеры имеет давление больше атмосферного и достигает 6000 фунтов на кв. дюйм (41,4 МПа) или выше. Когда используется несколько таких камер, давление в них может быть разным, так что можно точно отрегулировать реакцию на увеличение давления в кольцевом пространстве внутри скважины, в которой они находятся. В некоторых или других таких конструктивных исполнениях инертный газ выбирается из группы газов, в которую входят Ν2, Аг, Не и их сочетания.
Некоторые из таких вышеописанных конструктивных исполнений системы, по меньшей мере одна камера второго типа имеет разрежение менее 1 атм. В некоторых или других таких конструктивных исполнениях по меньшей мере одна камера второго типа содержит инертный газ. В некоторых или других таких конструктивных исполнениях указанная камера второго типа содержит инертный газ под давлением приблизительно до 6000 фунтов на кв. дюйм (41,4 МПа) или выше.
В некоторых из таких вышеописанных конструктивных исполнений системы используется заранее заданное давление внутри по меньшей мере одной камеры для регулирования давления в кольцевом пространстве. Контроль давления в кольцевом пространстве представляет собой регулирование давления в нем и может осуществляться одновременно с использованием способов и систем для ослабления давления.
Некоторые из таких вышеописанных конструктивных исполнений системы также содержат средства для изменения на месте количества инертного газа, который содержится по меньшей мере в одной из указанной по меньшей мере одной камеры. В таких системах предусмотрено, что средства нагнетания давления и/или выпуска используются для того, чтобы варьировать давление в таких камерах в скважины.
Отверстие, относящееся к увеличению давления в кольцевом пространстве, отделяет текучую среду в кольцевом пространстве от поршня или поршневой сборки. Такие отверстия могут включать в себя диафрагмы всех типов, или же они могут служить только лишь местом входа. В некоторых из таких вышеописанных конструктивных исполнений системы, отверстие, относящееся к увеличению давления в кольцевом пространстве, содержит средства для регулирования расхода, выбранные из группы, содержащей разрывной диск, запорный клапан, направляющий распределитель, клапан контроля расхода и их сочетания.
Способы
Варианты осуществления способов настоящего изобретения в целом находятся в соответствии с вышеописанными конструктивными исполнениями системы. По большей части они представляют собой процессы, происходящие в таких системах.
Как показано на фиг. 5, некоторые конструктивные исполнения настоящего изобретения предполагают использование одного или нескольких способов ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины, причем указанный способ (указанные способы) содержит (содержат) следующие операции: (Операция 501) создание камеры в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины, причем камера размещена посредством соединителя обсадной колонны по меньшей мере на одной из обсадных колонн заодно с ней и содержит встроенный поршень; (Операция 502) ввод некоторого количества инертного газа в указанную камеру; (Операция 503) обеспечение перемещения поршня в ответ на изменение давления в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины для выравнивания давления между камерой и кольцевым пространством обсадной колонны скважины и таким образом ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве в указанной скважине. В некоторых конструктивных исполнениях подобный способ (подобные способы) дополнительно содержат размещение камеры второго типа, причем эта камера содержит одну камеру или несколько разрывных дисков, отделяющих камеру от кольцевого пространства.
В некоторых из таких вышеописанных воплощений способа камеры первого и/или второго типа
- 4 020176 (типов) содержат инертный газ, выбранный из группы, содержащей Ν2, Аг, Не и их сочетания. Указанный инертный газ может находиться под давлением от менее 1 атм до 6000 фунтов на кв. дюйм (41,4 МПа) или выше.
Некоторые из таких вышеописанных воплощений способа включают также операцию изменения, путем управляемого варьирования, количества инертного газа в камере первого типа с целью обеспечения контроля над давлением в кольцевом пространстве. В некоторых из таких вышеописанных воплощений способа одна или несколько разрывных дисков, связанных с камерой второго типа, выполнены с возможностью разрыва при давлении кольцевого пространства 2500 фунтов на кв. дюйм (17,24 МПа).
В некоторых из таких вышеописанных воплощений способа для ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве в скважине, используют несколько камер (первого типа). В некоторых из таких вышеописанных воплощений способа для ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве в скважине, используют несколько камер второго типа. В тех или иных таких воплощениях способа такие камеры (любого типа) могут использоваться для регулирования давления в кольцевых областях указанной скважины.
В некоторых конструктивных исполнениях отверстие, относящееся к увеличению давления в кольцевом пространстве, функционирует просто в качестве места доступа, через которое жидкость из кольцевого пространства может достичь поршня в камере или поршневой сборки. В некоторых из вышеописанных воплощений способа для регулирования сообщения через текучую среду между поршнем и жидкостью, находящейся в кольцевом пространстве, используют отверстие, относящееся к увеличению давления в кольцевом пространстве.
Варианты
Варианты (т.е. альтернативные воплощения) вышеописанных систем и способов включают в себя такие виды использования, которые направлены в первую очередь непосредственно на регулирование давления в кольцевом пространстве, а не направлены на ослабление давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве. К тому же, такие способы и системы не обязательно могут использоваться только для нефтяных и газовых скважин. Специалисты признают, что такие системы и способы могут найти применение в любой трубчатой сборке, содержащей наполненное текучей средой кольцевое пространство, которое подвержено увеличению давления.
Пример.
Нижеследующий пример служит для иллюстрирования глубоководного проекта, в рамках которого могли бы найти применение системы/способы ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, в соответствии с настоящим изобретением, и данный пример приводится для того, чтобы продемонстрировать конкретные конструктивные исполнения данного изобретения. Специалистам очевидно, что способы, раскрываемые в данном примере, который приведен ниже, только лишь воплощают типичные конструктивные исполнения данного изобретения. Однако в свете раскрытия данного изобретения специалистам очевидно, что в специфические конструктивные исполнения, описанные здесь, могут быть внесены многочисленные изменения и тем не менее будет получен такой же или похожий результат без отступления от сути и объема настоящего изобретения.
Примеры применения систем/способов, описанных в настоящем изобретении, имеют в основе практику, относящуюся к вопросам увеличения давления в кольцевом пространстве, связанную с таитянским проектом Шеврон. Таитянские скважины требуют наличия колонн-надставок в 103/4 дюйма (27,3 см). При монтаже колонн-надставок на таитянских скважинах создается закрытое кольцевое пространство между колонной-надставкой в 103/4 дюйма и поверхностным/промежуточным кольцевым пространством в обсадной колонне 20 дюймовх16 дюймов (50,8x40,6 см). Давление в этом закрытом кольцевом пространстве могло бы быть ослаблено путем установки 103/4-дюймовой колонны-надставки с кожухом в 13 5/8 дюйма (34,6 см), формирующих камеру для ослабления давления в кольцевом пространстве. Были проведены вычисления и было установлено, что приблизительно 10 баррелей дополнительного объема, создаваемого этой камерой для ослабления давления в кольцевом пространстве, потребуются для ослабления давления в кольцевом пространстве в типовой таитянской скважине. Эти 10 баррелей дополнительного объема могут быть получены путем пропуска 10 соединителей, выполненных в виде колонннадставок в 103/4 дюйма с кожухом в 13 5/8 дюйма и связанной с ними камеры для ослабления давления в кольцевом пространстве. Кожух в 13 5/8 дюйма будет иметь длину 30 дюймов (76,2 см), оставляя значительное место для подвесных ключей/захватов/подъемников для обеспечения работы с 10 3/4-дюймовой обсадной колонной на каждом конце.
Заключение
Таким образом, изобретение относится к системам и способам ослабления и/или регулирования давления, увеличивающегося при воздействии температуры в кольцевом пространстве в нефтяной или газовой скважине, при этом такие системы и способы предусматривают использование для регулирования давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве, встроенных камер, использующих поршни, клапаны и разрывные пластины с целью ослабления давления, увеличивающегося внутри кольцевого пространства. Такие системы и способы могут иметь преимущества над уровнем техники, в особенности
- 5 020176 для морских (глубоководных) скважин.
Все патенты и публикации, на которые имеются ссылки в настоящей заявке, включены здесь посредством ссылки в тех пределах, в которых они не являются противоречащими данной заявке. Разумеется, некоторые из вышеописанных структур, функций и действий вышеописанных конструктивных исполнений не являются необходимыми для практического осуществления данного изобретения и включены в описание просто в целях достижения полноты конструктивного исполнения или исполнений, приводимого (приводимых) в качестве примера. Помимо этого подразумевается, что какие-то конкретные структуры, функции и операции, заявленные в вышеописанных патентах и публикациях, на которые даны ссылки, могут получить практическое применение в сочетании с настоящим изобретением, но они не являются необходимой частью применения данного изобретения. Таким образом, следует учесть, что изобретение может практически применяться иначе, чем в том специфическом виде, в котором оно описано, без отклонений от сути и объема настоящего изобретения, сформулированного в приведенной формуле изобретения.
Claims (13)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Система для ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины, содержащая:a) один или несколько участков кольцевого пространства, образованных по меньшей мере двумя обсадными колоннами, имеющими разный диаметр и расположенными одна в другой концентрически, так что по меньшей мере часть обсадной колонны меньшего диаметра расположена по меньшей мере в части обсадной колонны большего диаметра;b) по меньшей мере одну камеру, выполненную заодно с соединителем обсадной колонны по меньшей мере на одной из обсадных колонн и содержащую инертный газ, введенный в указанную камеру через отверстие для наполнения газом, выполненное заодно с указанной камерой; иc) по меньшей мере одну поршневую сборку, содержащую поршень и встроенную по меньшей мере в указанную одну камеру, так что жидкость, присутствующая в кольцевом участке, может при увеличении давления поступать в указанную по меньшей мере одну камеру через отверстие для увеличения давления в кольцевом пространстве и перемещать поршень таким образом, чтобы увеличить давление инертного газа в камере и уменьшить вследствие расширения давление жидкости в кольцевом пространстве, причем система дополнительно содержит одну или более камер второго типа, содержащих один или более разрывных дисков, отделяющих камеру от кольцевого пространства.
- 2. Система по п.1, в которой разрывной диск разрывается при давлении по меньшей мере около 2500 фунтов на кв. дюйм (17,24 МПа).
- 3. Система по п.1, в которой указанные по меньшей мере две обсадные колонны выбраны из группы, содержащей эксплуатационную обсадную колонну, колонну-надставку и их комбинацию.
- 4. Система по п.1, в которой по меньшей мере одна из камер первого типа имеет объем в диапазоне между 0,10 и 20 баррелями.
- 5. Система по п.1, в которой по меньшей мере одна из камер второго типа имеет объем в диапазоне между 0,10 и 20 баррелями.
- 6. Система по п.1, в которой инертный газ выбран из группы, содержащей Ν2, Аг, Не и их комбинацию.
- 7. Система по п.1, в которой по меньшей мере одна камера второго типа имеет разрежение менее 0,5 атм.
- 8. Система по п.1, в которой по меньшей мере одна камера второго типа содержит инертный газ.
- 9. Способ ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины, включающий операции по:a) созданию камеры в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины, причем камера размещена посредством соединителя обсадной колонны по меньшей мере на одной из обсадных колонн заодно с ней и содержит встроенный поршень;b) вводу некоторого количества инертного газа в указанную камеру с тем, чтобы обеспечивалась возможность перемещения поршня в ответ на изменение давления в кольцевом пространстве обсадной колонны скважины для выравнивания давления между камерой и кольцевым пространством обсадной колонны скважины и таким образом ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве в указанной скважине, причем способ дополнительно содержит этап размещения камеры второго типа посредством встраивания в обсадную колонну, при этом камера второго типа содержит один или несколько разрывных дисков, отделяющих камеру от кольцевого пространства.
- 10. Способ по п.9, в котором камера второго типа содержит инертный газ, выбранный из группы, содержащей Ν2, Аг, Не и их сочетания.
- 11. Способ по п.9, дополнительно содержащий операцию по изменению путем управляемого варьирования количества инертного газа в камере первого типа с целью обеспечить контроль над давлением в кольцевом пространстве.- 6 020176
- 12. Способ по п.9, в котором указанные один или несколько разрывных дисков, связанных с камерой второго типа, выполнены с возможностью разрыва при давлении кольцевого пространства 2500 фунтов на кв. дюйм (17,24 МПа).
- 13. Способ по п.9, в котором для ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве в скважине, используют несколько камер второго типа.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/272,924 US8066074B2 (en) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | Systems and methods for mitigating annular pressure buildup in an oil or gas well |
| PCT/US2009/064828 WO2010059638A2 (en) | 2008-11-18 | 2009-11-17 | Systems and methods for mitigating annular pressure buildup in an oil or gas well |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201170704A1 EA201170704A1 (ru) | 2012-01-30 |
| EA020176B1 true EA020176B1 (ru) | 2014-09-30 |
Family
ID=42171081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201170704A EA020176B1 (ru) | 2008-11-18 | 2009-11-17 | Системы и способы ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве нефтяной или газовой скважины |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8066074B2 (ru) |
| CN (1) | CN102216557B (ru) |
| AU (1) | AU2009316726B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0921300A2 (ru) |
| CA (1) | CA2743164A1 (ru) |
| EA (1) | EA020176B1 (ru) |
| GB (1) | GB2477670B (ru) |
| NO (1) | NO20110890A1 (ru) |
| WO (1) | WO2010059638A2 (ru) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA3077883C (en) | 2010-02-18 | 2024-01-16 | Ncs Multistage Inc. | Downhole tool assembly with debris relief, and method for using same |
| US8353351B2 (en) * | 2010-05-20 | 2013-01-15 | Chevron U.S.A. Inc. | System and method for regulating pressure within a well annulus |
| US8347969B2 (en) * | 2010-10-19 | 2013-01-08 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and method for compensating for pressure changes within an isolated annular space of a wellbore |
| GB201101566D0 (en) * | 2011-01-31 | 2011-03-16 | Tendeka Bv | Downhole pressure relief apparatus |
| WO2012106028A1 (en) * | 2011-02-03 | 2012-08-09 | Exxonmobill Upstream Research Company | Systems and methods for managing pressure in casing annuli of subterranean wells |
| US8752631B2 (en) | 2011-04-07 | 2014-06-17 | Baker Hughes Incorporated | Annular circulation valve and methods of using same |
| US8739889B2 (en) | 2011-08-01 | 2014-06-03 | Baker Hughes Incorporated | Annular pressure regulating diaphragm and methods of using same |
| US9145753B2 (en) * | 2011-09-02 | 2015-09-29 | Onesubsea Ip Uk Limited | Trapped pressure compensator |
| CA2797485C (en) | 2011-11-29 | 2016-08-09 | Ncs Oilfield Services Canada Inc. | Equalization valve |
| CA2798343C (en) | 2012-03-23 | 2017-02-28 | Ncs Oilfield Services Canada Inc. | Downhole isolation and depressurization tool |
| LT2959091T (lt) * | 2013-02-21 | 2019-03-25 | Hunting Energy Services Inc. | Povandeninio gręžinio galvutės, apsauginių vamzdžių grupės ir modifikuotos jungiamosios apsauginių vamzdžių movos komplektas |
| DE112013007313T5 (de) * | 2013-08-08 | 2016-06-02 | Landmark Graphics Corporation | Förderrohranordnung zum Herstellen einer Ringraum-Gaskappe |
| US9488030B2 (en) | 2013-10-25 | 2016-11-08 | Baker Hughes Incorporated | Confined volume pressure compensation due to thermal loading |
| AU2015408176A1 (en) * | 2015-08-31 | 2018-02-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Use of crosslinked polymer system for mitigation of annular pressure buildup |
| CN105178944B (zh) * | 2015-10-22 | 2018-07-24 | 中国石油大学(北京) | 一种深水水下井筒模拟实验装置 |
| CN105298445A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-02-03 | 中国石油天然气集团公司 | 减缓油气井环空带压的方法及装置 |
| CN106194117B (zh) * | 2016-08-12 | 2018-07-06 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种优化海上无人井口平台主工艺管线压力等级的方法 |
| CN106761554B (zh) * | 2016-12-20 | 2019-06-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 深水油气井套管圈闭空间的压力释放装置 |
| WO2018170038A2 (en) * | 2017-03-14 | 2018-09-20 | Antelope Oil Tool & Mfg. Co., Llc | Expansion chamber |
| WO2019038643A1 (en) | 2017-08-23 | 2019-02-28 | Vallourec Tube-Alloy, Llc | DEVICE AND METHOD FOR MITIGATING ANNULAR PRESSURE ACCUMULATION IN AN ANNULAR SPACE FOR WELLBORE TUBING |
| US10876029B2 (en) | 2017-09-19 | 2020-12-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Annular pressure buildup mitigation using acid swellable polymer system |
| US11118426B2 (en) | 2019-06-17 | 2021-09-14 | Chevron U.S.A. Inc. | Vacuum insulated tubing for high pressure, high temperature wells, and systems and methods for use thereof, and methods for making |
| US11215032B2 (en) | 2020-01-24 | 2022-01-04 | Saudi Arabian Oil Company | Devices and methods to mitigate pressure buildup in an isolated wellbore annulus |
| US11299968B2 (en) | 2020-04-06 | 2022-04-12 | Saudi Arabian Oil Company | Reducing wellbore annular pressure with a release system |
| US12060773B2 (en) * | 2022-09-26 | 2024-08-13 | Saudi Arabian Oil Company | Controlling a wellbore pressure |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4576235A (en) * | 1983-09-30 | 1986-03-18 | S & B Engineers | Downhole relief valve |
| US6457528B1 (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-01 | Hunting Oilfield Services, Inc. | Method for preventing critical annular pressure buildup |
| US20060243435A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pressure responsive centralizer |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3457864A (en) * | 1967-05-01 | 1969-07-29 | Bernard F Price | Pressure control for installation in wells |
| US4109725A (en) * | 1977-10-27 | 1978-08-29 | Halliburton Company | Self adjusting liquid spring operating apparatus and method for use in an oil well valve |
| US4732211A (en) * | 1986-08-07 | 1988-03-22 | Halliburton Company | Annulus pressure operated vent assembly |
| US4877542A (en) * | 1988-05-10 | 1989-10-31 | Intevep, S. A. | Thermal insulating fluid |
| GB2229748B (en) * | 1989-03-29 | 1993-03-24 | Exploration & Prod Serv | Drill stem test tools |
| JP3135745B2 (ja) * | 1993-05-14 | 2001-02-19 | 株式会社小松製作所 | 小口径管推進機の排土制御装置 |
| US5996696A (en) * | 1997-06-27 | 1999-12-07 | Fike Corporation | Method and apparatus for testing the integrity of oil delivery tubing within an oil well casing |
| US5947206A (en) * | 1997-11-25 | 1999-09-07 | Camco International Inc. | Deep-set annulus vent valve |
| US6293346B1 (en) * | 1998-09-21 | 2001-09-25 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for relieving pressure |
| US20040238178A1 (en) * | 2001-08-17 | 2004-12-02 | Laureano Marcio P | Annulus monitoring system |
| WO2004079240A1 (en) * | 2003-03-01 | 2004-09-16 | Raska Nathan C | Reversible rupture disk apparatus and method |
| US7207603B2 (en) * | 2003-03-11 | 2007-04-24 | Grant Prideco, L.P. | Insulated tubular assembly |
| US7191830B2 (en) * | 2004-02-27 | 2007-03-20 | Halliburton Energy Services, Inc. | Annular pressure relief collar |
| US7096944B2 (en) * | 2004-03-02 | 2006-08-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Well fluids and methods of use in subterranean formations |
| US7441599B2 (en) * | 2005-11-18 | 2008-10-28 | Chevron U.S.A. Inc. | Controlling the pressure within an annular volume of a wellbore |
-
2008
- 2008-11-18 US US12/272,924 patent/US8066074B2/en active Active
-
2009
- 2009-11-17 CA CA2743164A patent/CA2743164A1/en not_active Abandoned
- 2009-11-17 AU AU2009316726A patent/AU2009316726B2/en not_active Ceased
- 2009-11-17 WO PCT/US2009/064828 patent/WO2010059638A2/en active Application Filing
- 2009-11-17 CN CN200980145817.5A patent/CN102216557B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-17 EA EA201170704A patent/EA020176B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2009-11-17 BR BRPI0921300A patent/BRPI0921300A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2009-11-17 GB GB1108285.6A patent/GB2477670B/en not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-06-16 NO NO20110890A patent/NO20110890A1/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4576235A (en) * | 1983-09-30 | 1986-03-18 | S & B Engineers | Downhole relief valve |
| US6457528B1 (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-01 | Hunting Oilfield Services, Inc. | Method for preventing critical annular pressure buildup |
| US20060243435A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pressure responsive centralizer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2009316726B2 (en) | 2015-10-22 |
| WO2010059638A3 (en) | 2010-07-15 |
| WO2010059638A2 (en) | 2010-05-27 |
| CN102216557A (zh) | 2011-10-12 |
| EA201170704A1 (ru) | 2012-01-30 |
| BRPI0921300A2 (pt) | 2015-12-29 |
| US20100122811A1 (en) | 2010-05-20 |
| AU2009316726A1 (en) | 2010-05-27 |
| NO20110890A1 (no) | 2011-11-14 |
| GB2477670A (en) | 2011-08-10 |
| GB201108285D0 (en) | 2011-06-29 |
| GB2477670B (en) | 2013-02-13 |
| CA2743164A1 (en) | 2010-05-27 |
| CN102216557B (zh) | 2014-09-24 |
| US8066074B2 (en) | 2011-11-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA020176B1 (ru) | Системы и способы ослабления давления, увеличивающегося в кольцевом пространстве нефтяной или газовой скважины | |
| US8453750B2 (en) | Well tools utilizing swellable materials activated on demand | |
| US20060243435A1 (en) | Pressure responsive centralizer | |
| AU2016310072B2 (en) | Downhole completion system sealing against the cap layer | |
| US6328055B1 (en) | Annulus pressure referenced circulating valve | |
| US20140290959A1 (en) | Flow stop valve | |
| GB2515624A (en) | Degradable component system and methodology | |
| NO20171186A1 (en) | Piston assembly to reduce annular pressure buildup | |
| AU2015284356B2 (en) | Hydraulic lock compensating dummy valve | |
| US20120132442A1 (en) | Control of fluid flow in oil wells | |
| WO2021101578A1 (en) | Buoyancy assist tool with center diaphragm debris barrier | |
| NO322916B1 (no) | Flertrinns trykkvedlikeholdsanordning for underjordisk bronnverktoy, samt fremgangsmate ved bruk av samme | |
| US20060243456A1 (en) | Pressure responsive centralizer | |
| AU2009351364B2 (en) | Flow stop valve | |
| NO20180227A1 (en) | Downhole Tool With Multiple Pistons | |
| NO348129B1 (en) | Pressure relief system for gas lift valves and mandrels and a method of constructing a pressure relief system for gas lift mandrels | |
| US20230313632A1 (en) | Contractible tubing for production | |
| WO2023247485A1 (en) | A system comprising a pressure activated valve for use in injection wells | |
| NO335768B1 (no) | Brønnfiltersammenstilling |
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 KZ KG MD TJ TM RU |