EA021115B1

EA021115B1 - Устройство, система и способ перемещения в трубном канале

Info

Publication number: EA021115B1
Application number: EA201290248A
Authority: EA
Inventors: Вильхельмус Хубертус Паулус Мария Хейнен; Дэвид Иан Бринк
Original assignee: Мерск Ойл Катар А/С
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2015-04-30
Also published as: DK200970181A; US20120292049A1; EA201290248A1; DK2494136T3; EP2494136A1; WO2011051397A1; EP2494136B1; DK179473B1; US9080388B2

Abstract

Изобретение относится к перемещающемуся в трубном канале устройству (100), содержащему первую часть (302) и вторую часть (306). Первая часть содержит резервуар (А) и поршень (304) и соединена со второй частью (306) с помощью пустотелого трубчатого элемента (305), который прикреплен к поршню (304) таким образом, что поступательное перемещение поршня осуществляет поступательное перемещение пустотелого трубчатого элемента (305) и прикрепленной к нему второй части (306). Устройство (100) дополнительно содержит два фиксирующих средства (101), сообщающихся по текучей среде через насос (400); при этом первое средство (G1) из двух фиксирующих средств содержит текучую среду; насос выполнен с возможностью накачивания второго фиксирующего средства (G2) перекачиванием текучей среды из первого из двух фиксирующих средств во второе из двух фиксирующих средств и фиксирующее средство содержит гибкий элемент (201), содержащийся в тканом элементе (202), при этом гибкий элемент обеспечивает непроницаемость для текучей среды и тканый элемент создает форму фиксирующего средства. Изобретение также относится к способу перемещения устройства в трубном канале и системе для его перемещения.

Description

Изобретение относится к устройству для перемещения в трубном канале. Изобретение дополнительно относится к соответствующей системе и способу.

Для разведки и добычи углеводородов, например, содержащихся в нефти или природном газе углеводородов, таких как парафины, нафтены, ароматические и битуминозные углеводороды, или газов, таких как метан, можно бурить скважины в пластах горных пород (или других образованиях) в геологической среде.

После завершения бурения ствола скважины в горной породе скважинное трубное изделие может быть установлено в скважину. Скважинное трубное изделие, перекрывающее зону добычи или нагнетания пласта геологической среды, называют эксплуатационным хвостовиком. Трубные изделия, используемые для обеспечения герметичности скважины, в целом называют обсадной колонной. Трубные изделия, подающие текучую среду в геологический пласт или из него, называют насосно-компрессорной трубой. Наружный диаметр хвостовика меньше внутреннего диаметра ствола скважины, проходящего по секции добычи или нагнетания скважины, при этом создается кольцевое пространство или затрубье между хвостовиком и стволом скважины, состоящим из геологической породы. Данное кольцевое пространство можно заполнить цементом, предотвращая аксиальный проход потока вдоль обсадной колонны. Вместе с тем, если необходим вход текучих сред в скважину или их выход из скважины, должны быть выполнены небольшие отверстия, пробивающие стенку обсадной колонны и цемент в кольцевом пространстве, обеспечивающие сообщение по текучей среде и гидравлическую связь между геологическим пластом и скважиной. Отверстия называются перфорационными каналами. Данное конструктивное решение известно в нефтегазовой отрасли как заканчивание с обсаженным стволом.

Альтернативно, можно обеспечивать доступ текучей среде из пласта породы и в пласт, выполняя так называемое заканчивание скважины с необсаженным забоем. При этом скважина не имеет кольцевого пространства, заполненного цементом, но все же имеет хвостовик, установленный в пласте породы. Последнее конструктивное исполнение используют для предотвращения обрушения ствола скважины. В другом конструктивном исполнении, когда пласт породы не подвержен обрушению со временем, скважина не имеет обсадной колонны, перекрывающей пласт породы, из которого получают текучие среды. При использовании в горизонтальных скважинах необсаженная секция коллектора может быть установлена в части скважины, которую бурят последней. Рассмотренные здесь конструкции скважин можно применять в вертикальных, горизонтальных и/или наклонно-направленных скважинах.

Для получения углеводородовов из нефтяной или газовой скважины можно использовать способ заводнения. При заводнении скважины можно бурить по схеме с чередованием нагнетательных и эксплуатационных скважин. Воду нагнетают в нагнетательные скважины, при этом нефть в зоне эксплуатации вытесняется в смежные добывающие скважины.

Горизонтальные скважины, заканчиваемые с необсаженным забоем, могут содержать основной ствол или основной ствол со специально выполненными боковыми стволами (разветвленная скважина) или основной ствол с не специально выполненными/неизвестными боковыми стволами.

Дополнительно, горизонтальная скважина, заканчиваемая с необсаженным забоем, может при добыче углеводородов (добывающая скважина) или при нагнетании воды (нагнетательная скважина) становиться больше первоначально пробуренного размера вследствие износа.

Дополнительно, горизонтальные скважины, заканчиваемые с необсаженным забоем, могут иметь вымывания и/или обваливания стенок.

Таким образом, существует необходимость характеризации скважин, заканчиваемых с необсаженным забоем. Характеризация может содержать, например, измерения по отношению к глубине или времени, или тому и другому, одного или нескольких физических величин в скважине или вокруг нее.

Для определения таких характеристик заканчивания с необсаженным забоем можно использовать каротаж на кабеле. Каротаж на кабеле может содержать скважинный трактор, спускаемый в скважину при заканчивании с необсаженным забоем, во время которого осуществляется сбор данных каротажа, например, с помощью датчиков на скважинном тракторе.

Вместе с тем, заканчивание с необсаженным забоем может проходить в рыхлых и/или слабо консолидированных пластах, что может создавать проблему для существующих технологий скважинного трактора. Например, гусеничные скважинные тракторы могут передавать на стенку рыхлых и/или слабо консолидированных пластов слишком большое усилие, и скважинные тракторы, содержащие фиксирующие механизмы, могут отрывать куски рыхлой и/или слабо консолидированной породы стенки при заканчивании с необсаженным забоем. Дополнительной проблемой скважинных тракторов, содержащих фиксирующие механизмы, является сужение наружного диаметра скважинного трактора в пробуренной скважине, что может уменьшать длину и ограничивать технические свойства фиксирующих механизмов.

Дополнительной проблемой существующих технологий скважинных тракторов в отношении, например, горизонтальных скважин, заканчиваемых с необсаженным забоем, является то, что ствол скважины при заканчивании с необсаженным забоем может иметь диаметр, изменяющийся по сравнению с номинальным внутренним диаметром 8,5 дюймов (216 мм) обсаженного при заканчивании ствола вследствие, например, вымывания и/или вываливания стенок.

Таким образом, может являться предпочтительным получение возможности перемещения скважин- 1 021115 ного трактора через скважины, заканчиваемые с необсаженным забоем, где вероятно содержание рыхлых и/или слабо консолидированных пластов.

Поэтому задачей изобретения является обеспечение перемещения устройства через скважины, заканчиваемые с необсаженным забоем, возможно содержащие рыхлые и/или слабо консолидированные пласты.

Из И8 4365676 известно устройство для перемещения в трубном канале, содержащее первую часть и вторую часть, при этом первая часть содержит резервуар, содержащий текучую среду и изолированный от напорной камеры, содержащей текучую среду (сжатый воздух) и поршень, делящий напорную камеру на первую и вторую камеры давления на поршень, сообщающиеся по текучей среде через клапан; и при этом вторая часть прикреплена к первой части полым трубчатым элементом, проходящим из резервуара через напорную камеру; и при этом полый трубчатый элемент прикреплен к поршню так, что поступательное перемещение, благодаря перепаду давления между первой и второй камерами давления на поршень, установленному насосом, дает в результате поступательное перемещение полого трубчатого элемента и второй части.

Сжатый воздух подается насосом, имеющимся в системе.

Из ОБ 2234278 известно отклоняющее устройство для использования в наклонно-направленном бурении. Отклоняющее устройство содержит убирающийся отклоняющий элемент, который выполнен с возможностью, когда выдвинут, закреплять устройство на месте в стволе скважины. ОВ 2234278 не описывает аппарат, способный перемещаться по стволу скважины, благодаря первой части и второй части, где вторая часть прикреплена к первой части полым трубчатым элементом, проходящим из резервуара через напорную камеру; и где полый трубчатый элемент прикреплен к поршню так, что поступательное перемещение, благодаря перепаду давления между первой и второй камерами давления на поршень, установленному насосом, дает в результате поступательное перемещение полого трубчатого элемента и второй части.

Из И8 200410182580 известно устройство для перемещения инструмента в гибкой насосно-компрессорной трубе с перемещением переднего фиксирующего средства и заднего фиксирующего средства друг к другу и друг от друга. Средство для перемещения фиксирующих средств друг к другу и друг от друга создано рядом концентрических цилиндрических труб.

Из \νϋ 021070943 известна система для обследования труб с рядом различных модулей, снабженная приводным модулем на каждом конце. Приводные модули не способны перемещаться в продольном направлении один относительно другого.

Задача изобретения решается устройством для перемещения в трубном канале, содержащим первую часть и вторую часть; при этом первая часть представляет собой резервуар (А), содержащий текучую среду и изолированный от напорной камеры, содержащей текучую среду и поршень, делящий напорную камеру на первую камеру (В) и вторую камеру (С) давления на поршень, сообщающиеся по текучей среде через насос; и при этом вторая часть прикреплена к первой части с помощью пустотелого трубчатого элемента, проходящего из резервуара (А) через напорную камеру; и при этом пустотелый трубчатый элемент прикреплен к поршню так, что поступательное перемещение поршня под действием перепада давления между первой камерой (В) и второй камерой (С) давления на поршень, установленного насосом, дает в результате поступательное перемещение пустотелого трубчатого элемента и второй части, дополнительно содержащим первое фиксирующее средство, прикрепленное к первой части, и второе фиксирующее средство, прикрепленное ко второй части, и при этом два фиксирующих средства сообщаются по текучей среде через насос; при этом первое из двух фиксирующих средств содержит текучую среду; при этом насос выполнен с возможностью наполнения второго из фиксирующих средств перекачиванием текучей среды из первого из двух фиксирующих средств во второе из двух фиксирующих средств; и при этом фиксирующее средство содержит гибкий элемент, содержащийся в тканом элементе, при этом гибкий элемент обеспечивает непроницаемость для текучей среды и тканый элемент создает форму фиксирующего средства.

В варианте осуществления наполнение второго фиксирующего средства, прикрепленного ко второй части, выполняют перекачиванием текучей среды из первого фиксирующего средства через резервуар (А) и пустотелый трубчатый элемент во второе фиксирующее средство.

С помощью наполнения второго фиксирующего средства через резервуар и пустотелый трубчатый элемент устройство изобретения может проталкивать вторую часть и подтягивать первую часть без риска разорвать трубы или т.п., устанавливая сообщение по текучей среде между насосом и вторым фиксирующим средством.

В варианте осуществления устройство дополнительно содержит сбрасывающий давление клапан, сообщающийся по текучей среде с насосом, задающий максимальное давление, нагнетаемое в фиксирующем средстве.

При этом устройство выполнено с возможностью управления максимальным давлением, передаваемым на стенки ствола скважины при заканчивании с необсаженным забоем, и при этом предотвращается повреждение стенок, поскольку сбрасывающий давление клапан может иметь установку открытия до достижения давления, при котором может произойти повреждение стенок.

- 2 021115

В варианте осуществления устройство дополнительно содержит по меньшей мере один датчик, соединенный связью с программируемым логическим контроллером, содержащимся в устройстве, и при этом программируемый логический контроллер вычисляет сигнал управления для управления насосом на основании данных по меньшей мере с одного датчика.

При этом изобретение выполнено с возможностью регулирования давления, нагнетаемого в фиксирующем средстве, согласно окружающим условиям в трубном канале, поскольку ПЛК может регулировать давление, нагнетаемое в фиксирующем средстве, согласно окружающим условиям, например, если трубные каналы сужаются вследствие вывала, ПЛК может уменьшать давление, нагнетаемое в фиксирующем средстве на месте вывала. Альтернативно или дополнительно, ПЛК может регулировать длину поступательного перемещения второй части так, что исключается размещение фиксирующего средства на вывале, и при этом фиксирующее средство размещается с одной и с другой стороны от вывала.

В варианте осуществления соединение связи является каналом технологии В1иеЮо1к

В варианте осуществления устройство дополнительно содержит акустический модем, соединенный связью с программируемым логическим контроллером так, что программируемый логический контроллер выполнен с возможностью передавать данные, принимаемые по меньшей мере с одного датчика, на вход трубного канала.

В варианте осуществления устройство дополнительно содержит по меньшей мере одно направляющее средство, содержащее рычаг, прикрепленный одним концом к наружной стороне устройства и приводящийся в действие исполнительным механизмом, прикрепленным одним концом к наружной стороне устройства и другим концом к рычагу.

В дополнительном варианте осуществления устройство для перемещения в трубном канале содержит два фиксирующих средства, сообщающихся по текучей среде через насос; при этом первое из двух фиксирующих средств содержит текучую среду; при этом насос выполнен с возможностью наполнения второго из фиксирующих средств перекачиванием текучей среды из первого из двух фиксирующих средств во второе из двух фиксирующих средств; и при этом фиксирующее средство содержит гибкий элемент, содержащийся в тканом элементе, при этом гибкий элемент обеспечивает непроницаемость для текучей среды и тканый элемент создает форму фиксирующего средства.

Фиксирующее средство, содержащее гибкий элемент, содержащийся в тканом элементе, который можно накачивать, обеспечивает устройству передачу усилия на стенку трубного канала без отрыва кусков от стенки.

Дополнительно, тканый элемент может создавать такую форму гибкого элемента, что гибкий элемент не может получить чрезмерного напряжения и/или деформации, находящихся за пределами допустимых для области упругой деформации. Дополнительно, тканый элемент обеспечивает физическую прочность и износостойкость гибкому элементу.

В варианте осуществления устройство дополнительно содержит первую часть, к которой прикреплено первое фиксирующее средство, и вторую часть, к которой прикреплено второе фиксирующее средство; при этом первая часть содержит резервуар, содержащий текучую среду и изолированный от напорной камеры, содержащей текучую среду, и поршень, делящий напорную камеру на первую камеру и вторую камеру, сообщающиеся по текучей среде через насос; и при этом вторая часть прикреплена к первой части с помощью пустотелого трубчатого элемента, проходящего из резервуара через напорную камеру; и при этом пустотелый трубчатый элемент прикреплен к поршню так, что поступательное перемещение поршня под действием перепада давления между первой камерой (В) и второй камерой (С) давления на поршень, установленного насосом, дает в результате поступательное перемещение пустотелого трубчатого элемента и второй части.

При этом устройство выполнено с возможностью перемещения вперед в трубном канале без ограничения длины и технических свойств фиксирующего средства, поскольку поступательное перемещение выполняется вдоль продольной оси устройства и фиксирующее средство является гибким.

Задачу изобретения дополнительно решает способ перемещения устройства в трубном канале, причем устройства, содержащего первое фиксирующее средство, прикрепленное к первой части, содержащей резервуар (А), содержащий текучую среду и изолированный от напорной камеры, содержащей текучую среду и поршень, делящий напорную камеру на первую камеру (В) и вторую камеру (С) давления на поршень, сообщающиеся по текучей среде через насос; и второе фиксирующее средство (С2), прикрепленное ко второй части, при этом вторая часть прикреплена к первой части с помощью пустотелого трубчатого элемента; причем способ содержит следующие повторяющиеся операции: наполнение первого фиксирующего средства перекачиванием текучей среды из второго фиксирующего средства в первое фиксирующее средство; отталкивание второй части от первой части с помощью нагнетания давления в первой камере (В) и снижения давления во второй камере (С) давления на поршень; накачивание второго фиксирующего средства перекачиванием текучей среды из первого фиксирующего средства во второе фиксирующее средство и подтягивание первой части ко второй части с помощью нагнетания давления во второй камере (С) и снижения давления в первой камере (В) давления на поршень.

Дополнительно задача изобретения решается системой для перемещения в трубном канале, причем системой, содержащей трубный канал и устройство согласно описанным вариантам осуществления.

- 3 021115

В варианте осуществления система трубного канала является стволом скважины, содержащим углеводороды нефти в форме текучей среды.

Дополнительно вариант осуществления изобретения и его преимущества описаны ниже в подробном описании и формуле изобретения.

Изобретение описано более полно ниже со ссылками на чертежи, на которых показано следующее.

На фиг. 1 показано сечение устройства 100 для перемещения в трубном канале 199.

На фиг. 2 показано сечение накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 101.

На фиг. 3 показано сечение варианта осуществления устройства 100 для перемещения в трубном канале 199, содержащее два накачиваемых и выкачиваемых фиксирующих средства 01, 02.

На фиг. 4 показана схема варианта осуществления насосного блока 308, выполненного с возможностью поступательного перемещения соединительной штанги 305.

На фиг. 5 показана схема варианта осуществления насосного блока 308, выполненного с возможностью накачивания и/или выкачивания первого и второго накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 01, 02.

На фиг. 6 показан способ перемещения устройства 100 в трубном канале 199.

На фиг. 7 показан угол между трубным каналом и вертикалью.

На фиг. 8 показано сечение варианта осуществления устройства для перемещения в трубном канале, содержащего направляющее средство.

На фиг. 1 показано сечение устройства 100 для перемещения в трубном канале 199. Выше и ниже примером трубного канала может являться ствол скважины, труба, заполненный текучей средой трубопровод и нефтяная труба.

Трубный канал 199 может содержать текучую среду, такую как углеводороды, например, углеводороды нефти, такие как парафины, нафтены, ароматические углеводороды и битуминозные углеводороды.

Устройство 100 содержит накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 101. Накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 101 может, например, представлять собой гибкий эластичный баллон, выполненный с возможностью приспосабливаться к условиям стенки трубного канала 199. Фиксирующая сила, передаваемая устройством 100 на стенку 199 трубного канала, зависит от давления гибкого эластичного баллона 101 на стенку 199 трубного канала. Устройство 100 дополнительно содержит деталь 102, к которой накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 101 может быть прикреплено и которая может быть, по меньшей мере, частично заключена в накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 101. Например, деталь 102 может иметь форму штанги, и накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 101 может иметь форму бескамерной автомобильной шины и, следовательно, при скреплении с деталью 102 в форме штанги, например, с помощью клея или т.п., заключать в себе часть детали 102 в форме штанги.

На фиг. 2 показано сечение накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 101. Гибкий эластичный баллон 101 может содержать эластичный баллон 202 с тканой текстурой, например, выполненный из тканого арамида и/или кевлара, и непроницаемый под давлением гибкий эластичный баллон 201, например, выполненный из резины или другого гибкого и воздухонепроницаемого/непроницаемого под давлением/непроницаемого для текучей среды материала. Непроницаемый под давлением гибкий эластичный баллон 201 заключен в эластичный баллон 202 с тканевой текстурой. Гибкий непроницаемый под давлением эластичный баллон 201 обеспечивает герметичность накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 101.

Непроницаемый под давлением гибкий эластичный баллон 201 может крепиться к детали 102 первым искривленным, например параболической формы, кольцом 204, создающим распределенное усилие зажима вдоль горизонтальной оси 207 детали 102, при этом предотвращается пережимание и последующий разрыв непроницаемого под давлением гибкого эластичного баллона 201 под действием внутреннего давления непроницаемого под давлением гибкого эластичного баллона 201. Первое искривленное кольцо 204 может крепиться к детали 102 таким затягивающимся средством 206, как винт, нагель или т.п. Первое искривленное кольцо 204 должно быть непроницаемым под давлением, т.е. должно создавать герметичное уплотнение непроницаемого под давлением гибкого эластичного баллона 201 к детали 102, но может иметь любую жесткость зажима.

Эластичный баллон 202 с тканевой текстурой может зажиматься между первым искривленным кольцом 204 и вторым искривленным, например параболической формы, кольцом 203. Первое и второе искривленные кольца, таким образом, создают распределенное зажимающее усилие вдоль горизонтальной оси 207 детали 102, при этом пережимание и износ эластичного баллона 202 с тканевой текстурой может предотвращаться. Второе искривленное кольцо 203 может прижиматься к детали 102 затягивающим средством 205, таким как винт, нагель или т.п. Второе искривленное кольцо 203 может быть установлено сверху первого искривленного кольца 204, как показано на фиг. 2. Второе искривленное кольцо 202 должно быть прочным для поддержания формы тканой текстуры, но может обеспечивать любую герметичность под давлением, т.е. от него не требуется непроницаемости под давлением.

Эластичный баллон 202 с тканевой текстурой может создавать форму непроницаемого под давлением гибкого эластичного баллона 201, так что непроницаемый под давлением гибкий эластичный бал- 4 021115 лон 201 не может получать чрезмерные напряжения и/или деформироваться за пределами диапазона допустимой для упругой работы. Дополнительно, эластичный баллон 202 с тканевой текстурой придает физическую прочность и стойкость к износу непроницаемому под давлением гибкому эластичному баллону 201.

Искривленные кольца могут дополнительно обеспечивать стабильность формы накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 101. Дополнительно, искривленные кольца могут не иметь острых кромок, таких, до которых может доходить надувающееся и сдувающееся фиксирующее средство 101 при надувании и сдувании.

В варианте осуществления тканевая текстура 202 может закрываться керамическими частицами для обеспечения износостойкости тканевой текстуры 202.

На фиг. 3 показано сечение варианта осуществления устройства 100 для перемещения в трубном канале 199, содержащего два накачиваемых и выкачиваемых фиксирующих средства С1, С2. Устройство 100 содержит гидрофор 301, прикрепленный к насосной секции Е, содержащей насосный блок 308 и программируемый логический контроллер (ПЛК) 309.

Гидрофор 301 может, например, представлять собой резиновый эластичный баллон, заключенный или, по существу, заключенный в стальной цилиндр. Гидрофор 301 может содержать масло (или другую перекачиваемую текучую среду). Гидрофор предотвращает выброс масла, например, когда меняется давление и/или когда меняется температура. Например, температура на входе трубного канала 199 может составлять -10°С, и в трубном канале 199 температура может составлять 100°С. Дополнительно, например, давление на входе трубного канала 199 может составлять 1 бар (7 кПа), и в трубном канале 199 давление может составлять 250 бар (1725 кПа).

Насосная секция Е может дополнительно содержать батарею, снабжающую электроэнергией устройство 100. Альтернативно или дополнительно, устройство 100 может содержать вилку/розетку для приема проводной линии электропитания устройства 100. Например, вилку/розетку можно установить на масляную емкость 301, например, на конце, обращенном от насосной секции Е.

Насосный блок 308 может, например, содержать двусторонний гидравлический насос постоянной производительности.

ПЛК 309 может соединяться линией связи, например электропроводом, с радиоблоком 310 малого радиуса действия, например, технологии В1исЮо11т

Дополнительно прикреплено к насосной секции Е и частично или полностью заключает в себе данную секцию первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство С1. Первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство С1 может иметь тип, описанный выше и показанный на фиг. 2. Первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство С1 может содержать текучую среду, такую как масло или т.п., которая может перекачиваться насосным блоком 308.

Дополнительно к насосной секции Е прикреплена секция 302 цилиндра. Секция 302 цилиндра содержит резервуар А, например масляный резервуар, и напорную камеру 303, содержащую первую камеру В давления на поршень и вторую камеру С давления на поршень.

Секция 302 цилиндра дополнительно содержит поршень 304, прикрепленный к соединительной штанге 305. Первый конец соединительной штанги 305 установлен в масляном резервуаре А, и другой конец соединительной штанги 305 прикреплен к секции 306 датчиков. Секция 306 датчиков, таким образом, прикреплена к устройству 100 соединительной штангой 305. Соединительная штанга 305 может поступательно перемещаться вдоль продольной оси 307 устройства 100. Соединительная штанга 305 может быть полой, т.е. обеспечивающей проход, например, текучей среды через нее. Поршень 304 установлен в напорной камере 303.

Масляный резервуар и первая камера В давления на поршень и вторая камера С давления на поршень могут содержать перекачиваемую текучую среду, такую как масло или т.п., которую можно перекачивать с помощью насосного блока 308. Масляный резервуар А может быть изолирован от напорной камеры 303.

Второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство С2 прикреплено к секции 306 датчиков и частично или полностью заключает ее в себе. Второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство С2 может иметь тип, описанный выше и показанный на фиг. 2. Второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство С2 может содержать текучую среду, такую как масло или т.п., которую можно перекачивать с помощью насосного блока 308.

Дополнительно, секция 306 датчиков может содержать некоторое число датчиков Р. Например, секция 306 датчиков может содержать некоторое число ультразвуковых датчиков для определения скорости текучей среды, проходящей вокруг секции 306 датчиков. Ультразвуковой датчик может представлять собой измерительный преобразователь. Ультразвуковые датчики могут содержаться в секции 306 датчиков. Ультразвуковые датчики могут передавать данные, представляющие скорость текучей среды.

Дополнительно, секция 306 датчиков может, например, включать в себя некоторое число датчиков расстояния. Несколько ультразвуковых датчиков расстояния могут предоставлять данные расстояния, например, до окружающего трубного канала 199. Ультразвуковые датчики расстояния могут содержаться в секции 306 датчиков. Ультразвуковые датчики расстояния могут предоставлять данные расстояния

- 5 021115 между секцией 306 датчиков и окружающим трубным каналом 199, т.е. данные, представляющие радиальный обзор. Дополнительно, ультразвуковые датчики расстояния могут предоставлять данные расстояния между секцией 306 датчиков и, например, потенциальными препятствиями, такими как вывалы/вымоины, перед устройством 100, т.е. данные, представляющие обзор вперед.

Ультразвуковые датчики и ультразвуковые датчики расстояния секции 306 датчиков могут зондировать текучую среду, окружающую устройство 100 и трубный канал 199, например, через стеклянные окна, защищающие датчики от текучей среды, проходящей в трубном канале 199.

Секция 306 датчиков может дополнительно иметь датчик давления. Датчик давления может содержаться в секции 306 датчиков. Датчик давления может предоставлять данные давления текучей среды, окружающей устройство 100.

Дополнительно, секция 306 датчиков может иметь измеритель удельного сопротивления текучей среды, окружающей устройство 100. Измеритель удельного сопротивления может содержаться в секции 306 датчиков. Измеритель удельного сопротивления может предоставлять данные удельного сопротивления текучей среды, окружающей устройство 100.

Дополнительно, секция 306 датчиков может иметь температурный датчик для измерения температуры текучей среды, окружающей устройство 100. Температурный датчик может содержаться в секции 306 датчиков. Температурный датчик может предоставлять данные температуры текучей среды, окружающей устройство 100.

Секция 306 датчиков может дополнительно содержать блок определения местоположения, предоставляющий данные местоположения устройства 100 и, таким образом, обеспечивающий привязку по местоположению данных от вышеупомянутых датчиков. Привязку по местоположению можно, например, выполнять относительно входа трубного канала 199.

В варианте осуществления блок определения местоположения может содержать совокупность гироскопов, например три гироскопа (по одному для каждой из тех осей координат), компас, совокупность акселерометров, например три акселерометра (по одному для каждой из тех осей координат), и наклономер (инклинометр).

Секция 306 датчиков может дополнительно содержать блок 311 радиосвязи малой дальности, такой как блок технологии В1ие1оо1Н. выполненный с возможностью установления канала радиосвязи малой дальности с ПЛК 309. Дополнительно, блок радиосвязи малой дальности может устанавливать связь, например, по проводам, с одним или несколькими вышеупомянутыми датчиками, и при этом секции 306 датчиков обеспечивается возможность передачи данных от одного или нескольких датчиков Р в ПЛК 309 через канал радиосвязи малой дальности.

ПЛК 309 может соединяться связью, например, по проводам с насосным блоком 308, при этом ПЛК может управлять насосным блоком 308, например, с помощью передачи сигналов управления насосу 400 насосного блока 308.

На фиг. 4 показана схема варианта осуществления насосного блока 308, выполненного с возможностью поступательного перемещения соединительных штанг 305. Насосный блок фиг. 4 может содержаться в устройстве, таком как описано в данном документе и показано на фиг. 3, и/или 6, и/или 8.

Насосный блок 308 содержит насос 400 насосной секции Е. Дополнительно, насосный блок 308 содержит обратный клапан 401 и масляный бак 301. Насос 400, например насос низкого давления, сообщается по текучей среде, например, по трубе 402 с обратным клапаном 401 и через клапан 401 и трубу 402 с масляным баком 301. Дополнительно, насос 400 сообщается по текучей среде, например, по трубе 403 со второй камерой С давления на поршень и, например, по трубе 404 с первой камерой В давления на поршень напорной камеры 303.

Насосный блок 308 выполнен с возможностью, например, реагируя на сигнал управления от ПЛК 309, поступательно перемещать поршень 304 и при этом соединительную штангу 305 вдоль продольной оси 307 устройства 100.

Например, для поступательного перемещения поршня 304 в направлении к первой камере В давления на поршень, т.е. влево на фиг. 4, ПЛК 309 может передать такой сигнал управления насосу 400, что насос 400 начинает перекачивать текучую среду из первой камеры В давления на поршень во вторую камеру С давления на поршень по трубе 404. При этом в первой камере В давления на поршень давление уменьшается, и во второй камере С давления на поршень давление увеличивается, и в результате поршень перемещается в направлении к первой камере В давления на поршень.

Например, для поступательного перемещения поршня 304 в направлении ко второй камере С давления на поршень, т.е. вправо на фиг. 4, ПЛК 309 может передать такой сигнал управления насосу 400, что насос 400 начинает перекачивать текучую среду из второй камеры С давления на поршень в первую камеру В давления на поршень по трубе 404. При этом во второй камере С давления на поршень давление уменьшается, и в первой камере В давления на поршень давление увеличивается, и в результате поршень перемещается в направлении ко второй камере С давления на поршень.

ПЛК 309 может передать дополнительно сигнал управления насосу 400 для остановки насоса 400, когда поршень 304 и при этом также соединительная штанга 305 поступательно переместились на расстояние, определенное ПЛК на основании данных, принятых от одного или нескольких датчиков. Аль- 6 021115 тернативно или дополнительно, насос 400 может принимать стоп-сигнал от ПЛК 309, когда поршень 304 доходит до конца стенки напорной камеры 303, например, при наличии переключателя, например нажимного переключателя, прикрепленного внутри к каждой из торцевых стенок напорной камеры 303, чувствительных к касанию поршнем 304 торцевых стенок. Переключатели могут иметь проводную связь, например, с ПЛК 309.

На фиг. 5 показана схема варианта осуществления насосного блока 308, выполненного с возможностью накачивания и/или выкачивания первого и второго накачиваемых и выкачиваемых фиксирующих средств С1, 02. Насосный блок фиг. 5 может содержаться в устройстве, таком как описано в данном документе и показано на фиг. 3, и/или 6, и/или 8.

Насосный блок 308 содержит насос 400 насосной секции Е. Дополнительно, насосный блок 308 содержит обратный клапан 401 и масляный бак 301. Дополнительно, насосный блок 308 может содержать сбрасывающий давление клапан 501, масляный резервуар, соединительную штангу 305 и первое и второе накачиваемые и выкачиваемые фиксирующие средства 01, 02.

Сбрасывающий давление клапан 501 может, например, определять давление в насосном блоке 308.

Насос 400, например насос низкого давления, сообщается по текучей среде, например, по трубе 402, с обратным клапаном 401 и через клапан 401 и трубу 406 с масляным баком 301.

Дополнительно, насос 400 сообщается по текучей среде, например, по трубе 503 с первым накачиваемым и выкачиваемым фиксирующим средством 01 и, например, по трубе 504 со вторым накачиваемым и выкачиваемым фиксирующим средством 02. Труба 504 может дополнительно осуществлять сообщение по текучей среде насоса 400 со сбрасывающим давление клапаном 501. Сбрасывающий давление клапан 501 может сообщаться по текучей среде, например, по трубе 505 с масляным баком 301.

Насосный блок 308 выполнен с возможностью, например, реагируя на сигнал управления от ПЛК 309, накачивать одно накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство, выкачивая при этом другое.

Например, для накачивания первого накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 01 ПЛК 309 может передать такой сигнал управления насосу 400, что насос 400 начинает перекачивать текучую среду из второго накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 02 в первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 01 через соединительную штангу 305, масляный резервуар А и трубу 504. При этом второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 02 выкачивается, а первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 01 накачивается.

Например, для накачивания второго накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 02 ПЛК 309 может передать такой сигнал управления насосу 400, что насос 400 начинает перекачивать текучую среду из первого накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 01 во второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 02 через трубу 504, масляный резервуар А и соединительную штангу 305. При этом первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 01 выкачивается, а второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 02 накачивается.

ПЛК 309 может передать дополнительный сигнал управления на насос 400 для остановки насоса 400, когда накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство при накачке получает объем, обеспечивающий достаточное фиксирование на стенке трубного канала. Достаточное фиксирование на стенке трубного канала можно, например, задавать сбрасывающим давлением клапаном 501, т.е. пока клапан закрыт, насос 400 осуществляет перекачку из одного накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства в другое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство. Когда сбрасывающий давление клапан 501 открывается, насос осуществляет перекачку из подлежащего выкачиванию накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства в масляный бак через сбрасывающий давление клапан 501.

Сбрасывающий давление клапан 501 может быть снабжен, например, проводной связью с ПЛК 309. После открытия сбрасывающего давление клапана 501 может передаваться сигнал управления на ПЛК 309, который затем передает сигнал управления насосу 400, останавливающий насос 400. После достижения давлением в насосном блоке 500 давления закрытия клапана, сбрасывающий давление клапан закрывается.

На первом этапе устройство 100, например, содержащее нагрузку, такую как накладка или т.п., может перемещаться в трубный канал с помощью лубрикатора каната. Устройство 100 может перемещаться в канал таким способом, пока угол α, показанный на фиг. 7, между трубным каналом 199 и вертикалью 601 меньше 60 градусов. Когда угол α становится больше или равным 60 градусам, трение между устройством 100 и трубным каналом 199 и/или текучей средой в трубном канале 199 может становиться больше гравитационной тянущей силы в устройстве 100, таким образом препятствуя дальнейшему перемещению устройства 100. При перемещении устройства 100 с помощью лубрикатора каната, как первое, так и второе накачиваемые и выкачиваемые фиксирующие средства 01, 02 могут быть сдуты для облегчения перемещения устройства 100 по трубному каналу 199.

На втором этапе включают питание устройства с включением в работу датчиков Р в секции 306 датчиков. Включение питания может дополнительно содержать испытание всех датчиков и каналов связи между блоками 310 и 311 радиосвязи малой дальности.

- 7 021115

На третьем этапе, как показано на фиг. 6А), наполняется первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 01. В случае если только включено питание устройства 100, как накачиваемое, так и выкачиваемое фиксирующие средства 01, 02 опорожнены, и поэтому наполнение выполняется перекачиванием текучей среды из масляного бака 301 по трубе 406 через обратный клапан 401, насос 308 и трубу 503 в накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 01.

На четвертом этапе секция 306 датчиков поступательно перемещается (проталкивается) вправо с помощью нагнетания давления в первой камере В давления на поршень и снижения давления во второй камере С давления на поршень, как описано выше и показано на фиг. 4.

На пятом этапе, как показано на фиг. 6В), второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 02 наполняется, и первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 01 опорожняется, как описано выше и показано на фиг. 5.

На шестом этапе, как показано на фиг. 6С), масляный бак 301, насосная секция Е и секция 302 цилиндра поступательно перемещаются (протягиваются) вправо с помощью нагнетания давления во второй камере С давления на поршень и снижения давления в первой камере В давления на поршень, как описано выше и показано на фиг. 4.

На седьмом этапе, как показано на фиг. 6Ό), первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 01 наполняется, и второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство 02 опорожняется, как описано выше и показано на фиг. 5.

Вышеописанные этапы, этап семь, этап четыре, этап пять и этап шесть, представляют способ перемещения устройства 100 в трубном канале 199 после наполнения накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 01, 02.

В варианте осуществления устройство 100 может перемещаться реверсивно вышеописанному направлению. В случае если устройство 100 получает питание по проводу и/или соединено проводной линией, проводная линия должна вытягиваться из трубного канала 199 со скоростью, одинаковой или приблизительно одинаковой (например, с отличием в пределах 1%) со скоростью перемещения устройства 100 по трубному каналу 199.

В варианте осуществления гидрофор 301, насосная секция Е, секция 302 цилиндра и секция датчика могут иметь цилиндрическое сечение. Например, устройство 100 с опорожненными накачиваемыми и выкачиваемыми фиксирующими средствами 01, 02 может иметь диаметр приблизительно 4 дюйма (приблизительно 101,6 мм).

В варианте осуществления на основании данных, принимаемых ПЛК 309 из секции 306 датчиков, например, от ультразвуковых датчиков расстояния, ПЛК 309 может определять с помощью вычисления, обеспечивает ли трубный канал 199 перед устройством 100 перемещение устройства 100 далее в трубном канале 199. Альтернативно или дополнительно, на основании данных, принимаемых ПЛК 309 из секции 306 датчиков, например, от ультразвуковых датчиков расстояния, ПЛК 309 может определять направление, в котором устройство 100 перемещается, например, в случае наличия боковых стволов или т.п. в трубном канале 199. При этом ПЛК может вычислять сигнал управления для управления устройством 100 на основании данных, принимаемых от одного или нескольких датчиков Р.

В варианте осуществления устройство 100 может дополнительно содержать акустический модем, обеспечивающий передачу устройством 100 данных, принимаемых от одного или нескольких датчиков Р, на компьютер или т.п., оборудованный акустическим модемом и установленный на входе трубного канала 199.

В варианте осуществления устройство 100 содержит два насоса, один для насосного блока фиг. 4 и один для насосного блока фиг. 5. Альтернативно, устройство 100 может содержать один насос, который через клапаны обслуживает насосный блок, показанный на фиг. 4, и насосный блок, показанный на фиг.

5.

На фиг. 8 показано сечение варианта осуществления устройства 100 для перемещения в трубном канале 199, содержащее направляющее средство Н. Устройство 100 может содержать технические элементы, описанные выше и показанные на фиг. 2, и/или 3, и/или 4, и/или 5. Направляющее средство Н может обеспечивать управление направлением перемещения устройства 100, например, изменение ориентации устройства 100 относительно продольной оси трубного канала 199, например, для перемещения устройства в боковой ствол разветвленной скважины или т.п.

Как показано на фиг. 8а), направляющее средство Н может, например, содержать цилиндрический элемент, например, стержень или т.п. Первый конец цилиндрического элемента может быть прикреплен к секции 302 цилиндра с помощью шарикоподшипника, или шаровой опоры, или шарнира и т.п. Цилиндрический элемент может действовать как рычаг и может соединяться с исполнительным механизмом 801, который может выдвигать другой конец рычага в направлении, радиальном от осевой линии секции 302 цилиндра. Длина направляющего средства Н может, например, быть приблизительно равной диаметру трубного канала 199, например, приблизительно 8,5 дюймов ±5% (216 мм).

Исполнительный механизм 801 может быть электрически соединен, например, электропроводом с ПЛК 309, обеспечивающим приведение в действие исполнительного механизма по сигналу управления от ПЛК 309.

- 8 021115

В варианте осуществления, как показано на фиг. 8Ь), направляющее средство может содержать три цилиндрических элемента Н, например, установленных под углом 120 градусов друг к другу по окружности наружной стенки цилиндрической секции 302 устройства 100. Каждый из цилиндрических элементов Н может действовать как рычаг, прикрепленный одним концом к секции цилиндра и соединенный с исполнительным механизмом 801, выполненным с возможностью выдвижения другого конца цилиндрического элемента Н в направлении, радиальном от осевой линии секции 302 цилиндра.

В варианте осуществления направляющее средство Н может содержать накачиваемый эластичный баллон для предотвращения повреждения трубного канала 199 при приведении в действие направляющего средства Н. Накачиваемый эластичный баллон может, например, наполняться, когда направляющее средство Н приводится в действие, при этом создавая наполненный эластичный баллон вокруг направляющего средства Н.

В варианте осуществления ПЛК 309 может принимать данные, на основе которых вычисляются сигналы управления, от датчиков в секции Р датчиков. Альтернативно, ПЛК 309 может принимать сигнал управления по кабельному тросу от входа трубного канала 199.

В общем, как описано выше и ниже, накачиваемые и выкачиваемые фиксирующие средства 01, 02, О устройств, описанных выше и показанных на фиг. 1, и/или 3, и/или 6, и/или 8, могут иметь тип, показанный на фиг. 2.

В варианте осуществления устройство 100 может содержать по меньшей мере один проход текучей среды для уравнивания давления с двух сторон по меньшей мере одного прохода текучей среды. Например, по меньшей мере один проход текучей среды может содержать отверстие вдоль продольной оси устройства 100 в первом накачиваемом и выкачиваемом фиксирующем средстве 01, при этом выравнивается давление с двух сторон накачиваемого и выкачиваемого фиксирующего средства 01. В варианте осуществления, содержащем два накачиваемых и выкачиваемых фиксирующих средства 01, 02, устройство может дополнительно содержать проход текучей среды, например отверстие вдоль продольной оси устройства 100 во втором накачиваемом и выкачиваемом фиксирующем средстве 02, при этом уравнивается давление с двух сторон устройства 100.

В общем, любые технические признаки и/или варианты осуществления, описанные выше и/или ниже, можно комбинировать в одном варианте осуществления. Альтернативно или дополнительно, любой из технических признаков и/или вариантов осуществления, описанных выше и/или ниже, может находиться в отдельных вариантах осуществления. Альтернативно или дополнительно, любые из технических признаков и/или вариантов осуществления, описанных выше и/или ниже, можно комбинировать с любым числом других технических признаков и/или вариантов осуществления, описанных выше и/или ниже, создавая любое число вариантов осуществления.

В формуле изобретения устройства, перечисляющей несколько средств, несколько данных средств можно реализовать с помощью одинаковых позиций аппаратного обеспечения. Сам факт, что некоторые мероприятия перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы или описаны в различных вариантах осуществления, не указывает на то, что комбинацию данных мероприятий нельзя предпочтительно использовать.

Следует отметить, что термин содержит/содержащий при использовании в данном описании задает присутствие указанных признаков, чисел, этапов или компонентов, но не исключает присутствия или дополнения одного или нескольких других признаков, чисел, этапов, компонентов или их групп.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Перемещающееся в трубном канале устройство (100), содержащее первую часть (302) и вторую часть (306);

при этом первая часть содержит резервуар (А), содержащий текучую среду и изолированный от напорной камеры (303), содержащей текучую среду и поршень (304), делящий напорную камеру (303) на первую камеру (В) и вторую камеру (С) давления на поршень, сообщающиеся по текучей среде через насос (400); и при этом вторая часть (306) прикреплена к первой части (302) с помощью пустотелого трубчатого элемента (305), проходящего из резервуара (А) через напорную камеру (303);

причем пустотелый трубчатый элемент (305) прикреплен к поршню (304) таким образом, что поступательное перемещение поршня (304), благодаря перепаду давления между первой камерой (В) и второй камерой (С) давления на поршень, устанавливаемому насосом (400), осуществляет поступательное перемещение пустотелого трубчатого элемента (305) и прикрепленной к нему второй части (306), при этом устройство дополнительно содержит первое накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство (01), прикрепленное к первой части (302), и второе накачиваемое и выкачиваемое фиксирующее средство (02), прикрепленное ко второй части (306), при этом два фиксирующих средства (01, 02) сообщены по текучей среде через насос (400);

причем первое (01) из двух фиксирующих средств содержит текучую среду;

при этом насос (400) выполнен с возможностью накачивания второго фиксирующего средства (02)

- 9 021115 перекачиванием текучей среды из первого фиксирующего средства (01) во второе фиксирующее средство (02) и наоборот; а каждое фиксирующее средство (01, 02) содержит гибкий элемент (201), содержащийся в тканом элементе (202), при этом гибкий элемент (201) обеспечивает непроницаемость для текучей среды, а тканый элемент (202) создает форму фиксирующего средства (01, 02).
2. Устройство по п.1, в котором накачивание второго фиксирующего средства (02), прикрепленного ко второй части (306), выполняется перекачиванием текучей среды из первого фиксирующего средства (01) через резервуар (А) и пустотелый трубчатый элемент (305) во второе фиксирующее средство (02).
3. Устройство по п.1 или 2, в котором устройство (100) дополнительно содержит сбрасывающий давление клапан (501), сообщающийся по текучей среде с насосом (400), определяющий максимальное давление, нагнетаемое в фиксирующем средстве (01, 02) .
4. Устройство по любому из пп.1-3, дополнительно содержащее по меньшей мере один датчик (Р), соединенный каналом связи с программируемым логическим контроллером (309), содержащимся в устройстве, и при этом программируемый логический контроллер (309) вычисляет сигнал управления для управления насосом (400) на основании данных по меньшей мере с одного датчика (Р).
5. Устройство по п.4, в котором соединение связи между датчиком (Р) и контроллером (309) осуществляется по каналу технологии В1ие1оо1й.
6. Устройство по п.4 или 5, дополнительно содержащее акустический модем, соединенный каналом связи с программируемым логическим контроллером (309) так, что программируемый логический контроллер (309) выполнен с возможностью передачи данных, принимаемых по меньшей мере с одного датчика (Р), на приемник, установленный на входе трубного канала.
7. Устройство по любому из пп.1-6, которое дополнительно содержит по меньшей мере одно направляющее средство (Н), содержащее рычаг, прикрепленный одним концом к наружной стороне устройства и приводимый в действие исполнительным устройством (801), прикрепленным одним концом к наружной стороне устройства и другим концом к рычагу.
8. Способ перемещения устройства (100) по пп.1-7 в трубном канале, содержащий операции, в которых накачивают первое фиксирующее средство (01) перекачиванием текучей среды из второго фиксирующего средства (02) в первое фиксирующее средство (01);

отталкивают вторую часть (306) от первой части (302) с помощью нагнетания давления в первой камере (В) давления на поршень и снижения давления во второй камере (С) давления на поршень;

накачивают второе фиксирующее средство (02) перекачиванием текучей среды из первого фиксирующего средства (01) во второе фиксирующее средство (02) и подтягивают первую часть (302) ко второй части (306) с помощью нагнетания давления во второй камере (С) давления на поршень и снижения давления в первой камере (В) давления на поршень.
9. Система для перемещения в трубном канале (199), содержащая трубный канал (199) и устройство по любому из пп.1-7.
10. Система по п.9, в которой трубный канал (199) является стволом скважины, содержащим углеводороды нефти в виде текучей среды.