EA025464B1 - Фильтрующее текучую среду устройство для ствола скважины и способ заканчивания ствола скважины - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а более конкретно к устройству предотвращения поступления песка в скважину для сдерживания поступления частиц из подземного пласта в трубчатый корпус в стволе скважины, причем устройство разделено на отсеки вдоль своей длины, каждый отсек содержит основную трубу. Основная труба образует удлиненный трубчатый корпус, имеющий проницаемую секцию и непроницаемую секцию в каждом отсеке, также содержащем первую фильтрующую трубу и вторую фильтрующую трубу. Фильтрующие трубы расположены так, что первая фильтрующая труба является смежной с непроницаемой секцией основной трубы, а вторая фильтрующая труба является смежной с проницаемой секцией основной трубы. Настоящее изобретение также относится к способу заканчивания ствола скважины в подземном пласте, в котором используют вышеуказанное устройство.

Description

Настоящее изобретение относится к вариантам заканчивания скважин. Конкретнее, настоящее изобретение относится к устройству борьбы с поступлением песка в скважину и способам проведения работ в стволе скважины с использованием фильтрующего текучую среду устройства.

Рассмотрение технологии

В бурении нефтяных и газовых скважин ствол скважины выполняют с использованием бурового долота, вдавливаемого вниз на нижнем конце бурильной колонны. После бурения до заданной глубины бурильную колонну и долото убирают и ствол скважины крепят обсадной колонной. При этом образуется кольцевое пространство между обсадной колонной и пластом. Обычно проводят цементирование, заполняя цементом или нагнетая цемент в кольцевое пространство. Комбинация цемента и обсадной колонны крепит ствол скважины и содействует изоляции некоторых зон пласта за обсадной колонной.

Общепринятой является установка нескольких колонн обсадных труб с последовательно уменьшающимися наружными диаметрами в ствол скважины. Процесс бурения и затем цементирования колонны обсадных труб каждый раз с уменьшающимся наружным диаметром повторяется несколько раз до достижения скважиной проектной глубины. Последнюю обсадную колонну, называемую эксплуатационной обсадной колонной, цементируют по месту и перфорируют. В некоторых случаях последней обсадной колонной является хвостовик, то есть обсадная колонна, не доходящая до поверхности.

В процессе заканчивания на поверхности устанавливают оборудование устья скважины. Оборудование устья скважины регулирует на поверхности приток добываемых текучих сред или нагнетание текучих сред в ствол скважины. Оборудование отбора и переработки текучей среды, такое как трубы, клапаны и сепараторы, также устанавливается. После этого можно начинать эксплуатацию.

В некоторых случаях заканчивание ствола скважины проводят в рыхлых или неконсолидированных пластах. Указанное означает, что при получении добываемых текучих сред в стволе скважины пластовые частицы, например песок и мелкодисперсные частицы, могут также входить в ствол скважины. Такие частицы разрушительно действуют на эксплуатационное оборудование. Более конкретно, пластовые частицы могут вызывать эрозию внутрискважинных насосов, а также труб, клапанов и оборудования сепарирования текучих сред на поверхности.

Проблема неконсолидированных пластов может возникать и для обсаженных стволов скважины, прошедших заканчивание. В данном случае пластовые частицы могут входить в перфорации, пробитые в эксплуатационной обсадной колонне и окружающей цементной оболочке. Вместе с тем, проблема неконсолидированных пластов становится более серьезной при заканчивании ствола скважины с необсаженной зоной забоя.

При заканчивании с необсаженной зоной забоя эксплуатационная обсадная колонна не проходит через продуктивные зоны и не перфорируется, вместо этого продуктивные зоны оставляют необсаженными или открытыми. Внутри ствола скважины устанавливают эксплуатационную колонну или насосно-компрессорную трубу, продолжающуюся вниз, вглубь от последней обсадной колонны и на интервале подземного пласта.

Существуют некоторые преимущества заканчивания с необсаженной зоной забоя по сравнению заканчиванием с обсаженной зоной забоя. Первое, поскольку в заканчивании с необсаженной зоной забоя нет перфорационных каналов, пластовые текучие среды могут сливаться воедино в стволе скважины радиально с окружности 360°. Здесь имеется выигрыш от исключения дополнительного падения давления, связанного со слиянием радиального потока и затем линейного потока через заполненные частицами перфорационные каналы. Уменьшение падения давления, связанное с заканчиванием с необсаженной зоной забоя, фактически гарантирует, что скважина получается более продуктивной, чем скважина с обсаженной зоной забоя без обработки для интенсификации притока в том же пласте. Второе, методики заканчивания скважины с необсаженной зоной забоя дают экономию средств по сравнению с методиками заканчивания скважины с обсаженной зоной забоя. Здесь заканчиванием скважины с необсаженной зоной забоя исключается необходимость цементирования, перфорирования и промывки после перфорирования.

Общей проблемой в заканчивании скважин с необсаженной зоной забоя является подверженность ствола скважины прямому воздействию окружающего пласта. Если пласт является неконсолидированным или сильно песчанистым, приток добываемых текучих сред в ствол скважины может приносить с собой пластовые частицы, например песок и мелкодисперсные частицы.

Для ликвидации поступления песка и других частиц можно использовать устройства борьбы с поступлением песка в скважину. Устройства борьбы с поступлением песка в скважину обычно устанавли- 1 025464 вают в скважине на интервалах пластов для задержания твердых частиц крупнее некоторого диаметра с одновременным обеспечением добычи текучих сред. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину обычно включает в себя удлиненный трубчатый корпус, известный как основная труба, имеющий многочисленные щелевые отверстия или перфорации. Основная труба обычно обматывается фильтрующим материалом, таким как скважинный фильтр, фильтр из навитой проволоки или металлический сетчатый фильтр.

В дополнение к устройствам борьбы с поступлением песка в скважину, в частности в заканчивании скважины с необсаженной зоной забоя, обычно устанавливают гравийный фильтр. Установка гравийного фильтра в скважине включает в себя укладку гравия или другого зернистого материала вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину после подвески устройства борьбы с поступлением песка в скважину или иного его размещения в стволе скважины. Для установки гравийного фильтра зернистый материал подается на забой скважины с помощью текучей среды-носителя. Текучая среда-носитель вместе с гравием образует гравийную суспензию. Суспензия дренируется на месте укладки, оставляя периферийную набивку из гравия. Гравий не только содействует фильтрованию частиц, но также помогает поддерживать целостность пласта.

Также известным решением в нефтяной и газовой отрасли является развертывание автономных фильтров. Данные фильтры устанавливаются в ствол скважины на конце эксплуатационной колонны. В общем, более экономически эффективной является установка автономного песчаного фильтра, чем гравийного фильтра. Вместе с тем, автономные фильтры уступают по прочности гравийному фильтру. Один барьер для поступления в скважину песка в автономном фильтре, открытый воздействию в первоначально открытом кольцевом пространстве ствола скважины, является более чувствительным к повреждению от эрозии во время эксплуатации скважины.

В любом случае песчаные фильтры устанавливают на интервале пластов с высоким давлением. Данные пласты могут подвергаться быстрой эрозии. Когда фильтр установлен, например, в высокопродуктивном пласте с высоким давлением, имеющем жилы с высокой проницаемостью, песчаный фильтр может являться особенно уязвимым для выхода из строя. Песчаный фильтр может также локально закупориваться остатками бурового раствора или поступающим пластовым песком, оставляя горячий участок для добываемых текучих сред. Такие горячие участки подвержены эрозии песка. Кроме того, песчаные фильтры могут повреждаться во время спуска в скважину.

Для упрочнения песчаного фильтра и его защиты от горячих участков разработана система ΜαζοΠο™ борьбы с поступлением песка в скважину. Патент И.8. Ра!. № 7464752 на данную технологию выдан в 2008 г. В одном варианте осуществления технология предлагает пару концентричных фильтрующих трубчатых корпусов с размерами, подходящими для установки в ствол скважины на интервале продуктивного пласта.

Трубчатые корпуса включают в себя первую перфорированную основную трубу. Первая основная труба создает первый путь потока текучей среды в стволе скважины. По меньшей мере одна секция первой перфорированной основной трубы является непроницаемой для текучих сред, и по меньшей мере одна секция первой перфорированной основной трубы является проницаемой для текучих сред. Проницаемая секция выполнена с возможностью удерживать частицы больше заданного размера и обеспечивать проход текучих сред через проницаемую секцию.

Трубчатые корпуса также включают в себя вторую внутреннюю перфорированную основную трубу. Вторая основная труба создает второй путь потока текучей среды в стволе скважины. По меньшей мере одна секция второй перфорированной основной трубы является непроницаемой для текучих сред, и по меньшей мере одна секция второй перфорированной основной трубы является проницаемой для текучих сред. Проницаемая секция выполнена с возможностью удерживать частицы больше заданного размера и обеспечивать проход текучих сред через проницаемую секцию.

По меньшей мере одна проницаемая секция первой основной трубы имеет гидравлическую связь с по меньшей мере одной проницаемой секцией второй основной трубы. Таким образом, создается гидравлическая связь между первым путем потока и вторым путем потока. Вместе с тем, предпочтительно по меньшей мере одна проницаемая секция первой основной трубы расположена с чередованием по меньшей мере с одной проницаемой секцией второй основной трубы.

Система ΜαζοΗο™ борьбы с поступлением песка в скважину предлагает резервирование для внутрискважинного фильтра. Таким образом, если наружный фильтр выходит из строя в любой точке, песчаные частицы должны продолжать отфильтровываться внутренним фильтром. Конструктивное решение с разбежкой между наружным фильтром и внутренним фильтром организует любой содержащий песок поток и значительно уменьшает риск эрозии на внутреннем фильтре. Патент И.8. Ра!. № 7464752 полностью включен в данный документ в виде ссылки.

Несмотря на успешное применение системы ΜαζοΠο™ борьбы с поступлением песка в скважину, существует необходимость дополнительных технических разработок в данной области. Конкретно, существует необходимость создания улучшенного инструмента фильтрования текучей среды, который можно применять как в процессе добычи углеводородов, так и в процессе нагнетания текучей среды при

- 2 025464 эксплуатации ствола скважины, и который обеспечивает резервирование фильтрующего материала. Сущность изобретения

Первым в данном документе предложено устройство борьбы с поступлением песка в скважину. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину можно использовать для сдерживания поступления частиц из подземного пласта в трубчатый корпус в стволе скважины. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину предпочтительно имеет длину между около 10 фут (3,05 м) и 40 фут (12,19 м).

Устройство борьбы с поступлением песка в скважину разделено на отсеки по длине. Например, устройство борьбы с поступлением песка в скважину может иметь один, два, три или даже больше отсеков. В одном аспекте длина каждого отсека составляет от около 5 фут (1,52 м) до 10 фут (3,05 м).

Каждый отсек первой содержит основную трубу. Основная труба образует удлиненный трубчатый корпус, имеющий по меньшей мере одну проницаемую секцию и по меньшей мере одну непроницаемую секцию в каждом отсеке. Каждая проницаемая секция может содержать (I) круглые отверстия, (II) щели, (III) фильтр из проволочной намотки (или навивки) или скважинный фильтр или (IV) их комбинацию для приема пластовых текучих сред в канал.

Альтернативно, можно использовать проемы в проницаемой секции для фильтрования текучих сред во время нагнетания в подземный пласт.

Каждый отсек также содержит первую фильтрующую трубу. Первая фильтрующая труба заключает в себя основную трубу и образует первую кольцевую зону между основной трубой и первой фильтрующей трубой. Первая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с непроницаемой секцией основной трубы. Фильтрующий материал сконструирован отфильтровывающим песок и другие пластовые частицы и обеспечивающим вход пластовых текучих сред.

Каждый отсек также имеет вторую фильтрующую трубу, продольно смежную с первой фильтрующей трубой. Вторая фильтрующая труба также заключает в себя основную трубу и образует вторую кольцевую зону между основной трубой и второй фильтрующей трубой. Вторая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с проницаемой секцией основной трубы. Фильтрующий материал сконструирован отфильтровывающим песок и другие пластовые частицы и обеспечивающим вход пластовых текучих сред.

Кроме того, каждый отсек включает в себя трубчатый кожух. Трубчатый кожух является секцией неперфорированной трубы, которая герметично заключает в себя, по меньшей мере, вторую фильтрующую трубу. Трубчатый кожух образует третью кольцевую зону между вторым фильтрующим материалом и окружающим кожухом.

Каждый отсек дополнительно содержит перепускное кольцо. Перепускное кольцо расположено продольно между первой фильтрующей трубой и второй фильтрующей трубой для направления потока текучей среды из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону. Перепускное кольцо содержит короткий трубчатый корпус, имеющий внутренний диаметр и наружный диаметр. Наружный диаметр герметично принимает неперфорированный трубчатый кожух на конце.

Перепускное кольцо также имеет по меньшей мере два внутренних гребня, проходящих радиально и разнесенных по окружности внутреннего диаметра. Перепускное кольцо дополнительно имеет каналы потока между по меньшей мере двумя внутренними гребнями. Каналы потока направляют пластовые текучие среды в третью кольцевую зону.

При необходимости устройство борьбы с поступлением песка в скважину дополнительно содержит демпфирующее кольцо. Демпфирующее кольцо также расположено продольно между перепускным кольцом и вторым фильтрующим материалом. Демпфирующее кольцо служит для распределения по окружности текучих сред, когда текучие среды перемещаются из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону. Демпфирующее кольцо имеет трубчатый корпус, с внутренним диаметром и наружным диаметром. В одном аспекте демпфирующее кольцо содержит по меньшей мере два наружных гребня, проходящих радиально и разнесенных на равные интервалы на окружности наружного диаметра через равные интервалы. Каналы потока образованы между по меньшей мере двумя наружными гребнями для распределения пластовых текучих сред при их входе в третью кольцевую зону. Наружные гребни предпочтительно ориентированы по каналам потока в перепускном в кольце.

Как необязательный вариант секции неперфорированной трубы расположены между перепускным кольцом и второй фильтрующей трубой. Например, секция неперфорированной трубы может являться удлинением непроницаемой основной трубы между перепускным кольцом и второй фильтрующей трубой.

Неперфорированная труба обеспечивает распределение по окружности текучих сред при перемещении текучих сред из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону. Указанное можно использовать в дополнение к или вместо демпфирующего кольца. В любом случае кожух также заключает в себя секцию неперфорированной трубы.

Способ заканчивания ствола скважины в подземном пласте также предложен в данном документе. В одном варианте осуществления способ вначале включает в себя создание устройства борьбы с поступлением песка в скважину. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину сконструировано, как устройство борьбы с поступлением песка, описанное выше, в различных вариантах осуществления.

- 3 025464

Способ также включает в себя спуск устройства борьбы с поступлением песка в ствол скважины. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину спускается на выбранное место под землей. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину при этом образует кольцевое пространство в стволе скважины между устройством борьбы с поступлением песка в скважину и окружающим стволом скважины.

Устройство борьбы с поступлением песка в скважину может спускаться в новый ствол скважины, как автономный фильтр. Альтернативно, устройство борьбы с поступлением песка в скважину может устанавливаться в стволе скважины вместе с гравийным фильтром. В последнем варианте способ дополнительно включает в себя нагнетание гравийной суспензии в ствол скважины. Гравийная суспензия нагнетается для образования гравийного фильтра в кольцевом пространстве между устройством борьбы с поступлением песка в скважину и окружающим пластом.

В одном аспекте устройство борьбы с поступлением песка в скважину содержит по меньшей мере одну шунтирующую трубу снаружи первой фильтрующей трубы, вторую фильтрующую трубу и кожух. По меньшей мере одна шунтирующая труба может также располагаться внутри первой фильтрующей трубы и кожуха и либо внутри или снаружи второй фильтрующей трубы. По меньшей мере одна шунтирующая труба проходит продольно, по существу, вдоль первого отсека и второго отсека и создает альтернативный канал потока для гравийной суспензии во время операции заполнения гравийного фильтра. В данном случае способ дополнительно содержит нагнетание гравийной суспензии, по меньшей мере частично, через по меньшей мере одну шунтирующую трубу для обеспечения обхода гравийной суспензией любых преждевременно возникших песчаных перемычек или устройств разобщения зон (таких как пакер) вокруг или вблизи устройства борьбы с поступлением песка в скважину, при этом ствол скважины получает более однородное заполнение гравием в кольцевом пространстве.

Основная труба предпочтительно гидравлически связана с эксплуатационной колонной насоснокомпрессорных труб. В одном варианте осуществления эксплуатационная насосно-компрессорная труба используется для получения углеводородов из ствола скважины. В данном случае каналы перепускного кольца ориентированы для направления потока текучих сред добычи из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону, затем через вторую кольцевую зону и в основную трубу и затем вверх к поверхности по эксплуатационной насосно-компрессорной трубе во время эксплуатации для добычи. В другом варианте осуществления основная труба имеет гидравлическую связь с нагнетательной колонной насоснокомпрессорных труб. Насосно-компрессорная труба здесь используется для нагнетания текучей среды на водной основе или другой текучей среды через ствол скважины в подземный пласт. В данном случае каналы перепускного кольца ориентированы для направления потока текучих сред нагнетания из основной трубы во вторую кольцевую зону, затем через третью кольцевую зону и в первую кольцевую зону во время нагнетания текучей среды или обработки пласта для интенсификации притока.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения к описанию приложены некоторые иллюстрации, схемы и/или блок-схемы последовательности операций способа. Следует отметить, что на чертежах показаны только выбранные варианты осуществления изобретений, не ограничивающие их объем, поскольку изобретения могут иметь другие равно эффективные варианты осуществления и применения.

На фиг. 1 показан пример сечения ствола скважины. Ствол скважины пробурен через три различных подземных интервала, каждый интервал находится под пластовым давлением и содержит текучие среды.

На фиг. 2 показано с увеличением сечение заканчивания с необсаженной зоной забоя ствола скважины фиг. 1. Заканчивание с необсаженной зоной забоя на глубинах трех являющихся примером интервалов показано более подробно.

На фиг. 3 показан вид в изометрии звена песчаного фильтра согласно настоящему изобретению в одном варианте осуществления. Видны два отсека звена песчаного фильтра.

На фиг. 4А показан вид в изометрии участка звена песчаного фильтра фиг. 3. Здесь разрезное кольцо, сварное кольцо, основная проницаемая секция и перепускное кольцо показаны в разобранном виде. Участок основной проницаемой секции вырезан, что открывает неперфорированную основную трубу, проходящую вдоль него.

На фиг. 4В показан другой вид в изометрии участка звена песчаного фильтра фиг. 3. Здесь перепускное кольцо, демпфирующее кольцо, сварное кольцо и вспомогательная проницаемая секция показаны в разобранном виде. Участок вспомогательной проницаемой секции вырезан, что открывает перфорированную основную трубу, проходящую вдоль нее.

На фиг. 5А показан вид в изометрии разрезного кольца, которое можно использовать для соединения компонентов звена песчаного фильтра фиг. 4А. Показанное разрезное кольцо имеет два стыка.

На фиг. 5В показан вид в изометрии разрезного кольца фиг. 5А. Разрезное кольцо показано разделенным по двум стыкам.

На фиг. 6А показан вид в изометрии перепускного кольца, которое можно использовать для гидравлического соединения основной и вспомогательной секций звена песчаного фильтра фиг. 4А и 4В. Показанное перепускное кольцо имеет два стыка.

- 4 025464

На фиг. 6В показан вид в изометрии перепускного кольца фиг. 6А. Перепускное кольцо показано разделенным по двум стыкам для иллюстрации.

На фиг. 7 показано с увеличением в изометрии демпфирующее кольцо фиг. 4В. Видно множество радиальных каналов, проходящих между демпферами, выполненными вокруг демпфирующего кольца.

На фиг. 8А и 8В показано в изометрии демпфирующее кольцо, которое можно использовать в звене песчаного фильтра фиг. 3, с альтернативным устройством. Множество окон распределения текучей среды видны по периметру демпфирующего кольца.

На фиг. 9А-9С показан песчаный фильтр, который можно использовать, как часть системы заканчивания ствола скважины с альтернативными каналами потока. В данном фильтре используются основные и вспомогательные проницаемые секции для фильтрования текучих сред в скважине.

На фиг. 9А показано сечение участка песчаного фильтра, расположенного вдоль участка необсаженной зоны ствола скважины. Гравийный фильтр установлен вокруг песчаного фильтра и в окружении необсаженного пласта.

На фиг. 9В показано сечение песчаного фильтра по линии В-В фиг. 9А. Альтернативные каналы потока видны внутри фильтра.

На фиг. 9С показано другое сечение песчаного фильтра по линии С-С фиг. 9А.

На фиг. 10 показана блок-схема последовательности операций способа заканчивания ствола скважины с использованием устройства борьбы с поступлением песка в скважину в одном варианте осуществления.

Подробное описание некоторых вариантов осуществления изобретения Определения

При использовании в данном документе термин углеводород относится к органическому соединению, включающему в себя в основном, если не исключительно, элементы водород и углерод. Углеводороды, в общем, делятся на два класса: алифатические или углеводороды с нормальной цепью и циклические углеводороды или углеводороды с замкнутой цепью, включающие в себя циклические терпены. Примеры материалов, содержащих углеводород, включают в себя любые формы природного газа, нефть, уголь и битум, которые можно использовать в качестве топлива или преобразовывать в топливо.

При использовании в данном документе термин углеводородные текучие среды относится к углеводороду или смесям углеводородов, являющихся газами или жидкостями. Например, углеводородные текучие среды могут включать в себя углеводород или смеси углеводородов, являющихся газами или жидкостями в пластовых условиях, в условиях переработки или при окружающих условиях (15°С и давление 1 атм). Углеводородные текучие среды могут включать в себя, например, нефть, природный газ, угольный метан, сланцевую нефть, пиролизное масло, нефть, пиролизный газ, продукт пиролиза угля и другие углеводороды, находящиеся в газообразном или жидком состоянии.

При использовании в данном документе термин текучая среда относится к газам, жидкостям и комбинациям газов и жидкостей, а также к комбинациям газов и твердых веществ и комбинациям жидкостей и твердых веществ.

При использовании в данном документе термин подземный относится к геологическим слоям, находящимся ниже земной поверхности.

Термин подземный интервал относится к пласту или участку пласта, в котором могут находиться пластовые текучие среды. Текучие среды могут, например, являться углеводородными жидкостями, углеводородными газами, текучими средами на водной основе или их комбинациями.

При использовании в данном документе термин ствол скважины относится к отверстию, выполненному под землей с помощью бурения и установки труб под землей. Ствол скважины может иметь, по существу, круглое сечение или сечение другой формы. При использовании в данном документе термин скважина, относящийся к отверстию в пласте, можно использовать взаимозаменяемо с термином ствол скважины.

Термин трубчатый элемент относится к любой трубе, такой как звено обсадной колонны, участок хвостовика или патрубок.

Термин устройство борьбы с поступлением песка в скважину означает любой удлиненный трубчатый корпус, обеспечивающий приток текучей среды во внутренний канал или основную трубу и отфильтровывающий песок, мелкодисперсный материал и зернистые обломки породы из окружающего пласта.

Термин альтернативные каналы потока означает любую систему манифольдов и/или шунтирующих труб, обеспечивающих гидравлическое сообщение с проходом через или вокруг скважинного устройства, такого как песчаный фильтр, пакер или модуль связи для обеспечения обхода устройства по меньшей мере частью гравийной суспензии для получения полной набивки гравийного фильтра в кольцевой зоне ниже устройства. Термин альтернативные каналы потока может также означать систему манифольдов и/или шунтирующих труб, обеспечивающих гидравлическую связь с проходом через или вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину, или трубчатый элемент (с наружным защитным экраном или без него) для обеспечения обхода гравийной суспензией любого преждевременно возникшего песчаного моста в кольцевой зоне и продолжения укладки гравийного фильтра ниже или выше и

- 5 025464 ниже преждевременно возникшего песчаного моста или любого внутрискважинного инструмента.

Описание конкретных вариантов осуществления

Изобретения описаны в данном документе для некоторых конкретных вариантов осуществления. Вместе с тем, хотя следующее подробное описание является конкретизированным для частных вариантов осуществления или применения, оно является только иллюстративным и не ограничивает объем изобретений.

Некоторые аспекты изобретений описаны с использованием различных фигур. На некоторых фигурах верх чертежа обращен к поверхности и низ чертежа - к забою скважины. Хотя скважины обычно проходят заканчивание, по существу, в вертикальной ориентации, понятно, что скважины могут также проходить заканчивание будучи наклонно-направленными и/или даже горизонтальными. Когда термины описания верх и низ или верхний и нижний или ниже используются со ссылкой на чертежи или в формуле изобретения, они указывают относительное расположение на чертеже или относительно условий формулы изобретения и необязательно ориентацию в грунте, поскольку настоящее изобретение можно использовать независимо от ориентации ствола скважины.

На фиг. 1 показано сечение примера ствола 100 скважины. Ствол 100 скважины образует канал 105, проходящий от поверхности 101 в подземное пространство 110. Ствол 100 скважины прошел заканчивание с созданием необсаженного участка 120 зоны забоя в нижнем конце ствола 100 скважины. Ствол 100 скважины выполнен для коммерческой добычи углеводородов. Эксплуатационная колонна 130 насоснокомпрессорных труб оборудована в канале 105 для подачи текучих сред добычи из необсаженного участка 120 зоны забоя к поверхности 101.

В примере ствола 100 скважины необсаженный участок 120 зоны забоя пересекает три различных подземных интервала. Интервалы указаны как верхний интервал 112, промежуточный интервал 114 и нижний интервал 116. Верхний интервал 112 и нижний интервал 116 могут, например, содержать ценные нефтеносные отложения, подлежащие добыче, а промежуточный интервал 114 может содержать в основном воду или другие текучие среды на водной основе в своем поровом объеме. Это может получаться вследствие присутствия зон природной воды, тонких прослоек высокой проницаемости, естественных трещин, соединенных с водоносным пластом или образования языков обводнения от нагнетательных скважин. В данном примере имеется вероятность поступления воды в ствол 100 скважины.

Альтернативно, верхний и промежуточный интервалы 112 и 114 могут содержать углеводородные текучие среды, подлежащие добыче, переработке и продаже, а нижний интервал 116 может содержать нефть вместе с увеличивающимся количеством воды. Увеличение может происходить вследствие образования конуса обводнения в скважине, то есть подъема вблизи скважины углеводородно-водного контакта. В данном примере также имеется вероятность поступления воды в ствол 100 скважины.

Также альтернативно, верхний и нижний интервалы 112, 116 могут являться продуктивными для добычи углеводородных текучих сред из песчаника или другой породы проницаемой матрицы, а промежуточный интервал 114 может представлять собой непроницаемый сланец или по иной причине являться, по существу, непроницаемым для текучих сред.

Ствол 100 скважины включает в себя устьевую фонтанную арматуру, показанную схематично позицией 124. Устьевая фонтанная арматура 124 включает в себя задвижку 126 закрытия скважины. Задвижка 126 закрытия скважины регулирует приток текучих сред добычи из ствола 100 скважины. Кроме того, оборудован подземный предохранительный клапан 132 для отсечки текучих сред, поступающих по эксплуатационной колонне 130 насосно-компрессорных труб в случае разрушения или катастрофического события над подземным предохранительным клапаном 132. Ствол 100 скважины может, если необходимо, иметь насос (не показано) на необсаженном участке 120 зоны забоя или непосредственно над ним для подъема при механизированной добыче текучей среды из необсаженного участка 120 зоны забоя к устьевой фонтанной арматуре 124.

Ствол 100 скважины прошел заканчивание с последовательной установкой труб в подземном пространстве 110. Данные трубы включают в себя первую обсадную колонну 102, часто называемую поверхностной обсадной колонной или направлением. Данные трубы также включают в себя, по меньшей мере, вторую и третью обсадные колонны 104 и 106. Данные обсадные колонны 104, 106 являются промежуточными обсадными колоннами, создающими крепление стенок ствола 100 скважины. Промежуточные обсадные колонны 104, 106 могут подвешиваться на поверхности, или они могут подвешиваться на предыдущей расположенной выше обсадной колонне с использованием расширяющегося хвостовика или подвески хвостовика. Понятно, что трубная колонна, не доходящая до поверхности, обычно именуется хвостовиком.

В примере устройства ствола скважины фиг. 1, промежуточная обсадная колонна 104 подвешена на поверхности 101, а обсадная колонна 106 подвешена на нижнем конце обсадной колонны 104. Могут использоваться дополнительные промежуточные обсадные колонны (не показано). Настоящие изобретения не ограничены используемым типом устройства обсадной колонны.

Каждая обсадная колонна 102, 104, 106 крепится по месту цементом 108. Цемент 108 изолирует различные пласты геологической среды 110 от ствола 100 скважины и друг от друга. Цемент 108 проходит от поверхности 101 до глубины Ь на нижнем конце обсадной колонны 106. Понятно, что некоторые

- 6 025464 промежуточные обсадные колонны могут полностью не цементироваться.

Кольцевое пространство 204 образуется между эксплуатационной колонной 130 насоснокомпрессорных труб и окружающей обсадной колонной 106. Эксплуатационный пакер 206 изолирует кольцевое пространство 204 вблизи нижнего конца Ь обсадной колонны 106 (или хвостовика).

Во многих стволах скважин конечная обсадная колонна, называемая эксплуатационной обсадной колонной, цементируется по месту на глубине, где располагаются подземные интервалы добычи. Вместе с тем, показанный ствол 100 скважины прошел заканчивание, как ствол скважины с необсаженной зоной забоя. Соответственно, ствол 100 скважины не включает в себя конечную обсадную колонну на необсаженном участке 120 зоны забоя.

При добыче углеводородных текучих сред из ствола скважины, имеющего заканчивание с необсаженной зоной забоя, необходимо ограничивать поступление частиц песка и других мелкодисперсных частиц. Для предотвращения миграции пластовых частиц в эксплуатационную колонну 130 во время эксплуатации устройства 200 борьбы с поступлением песка в скважину спущены в ствол 100 скважины.

На фиг. 2 показано с увеличением сечение необсаженного участка 120 зоны забоя ствола 100 скважины фиг. 1. Устройства 200 борьбы с поступлением песка в скважину показаны более ясно. Каждое из устройств 200 борьбы с поступлением песка в скважину также содержит удлиненный трубчатый корпус, называемый основной трубой 205. Основная труба 205 обычно выполнена из множества трубных звеньев. Основная труба 205 (или каждое трубное звено, составляющее основную трубу 205) обычно имеет небольшие перфорации или щели для обеспечения притока текучих сред добычи.

Устройства 200 борьбы с поступлением песка в скважину также содержат фильтрующий материал 207, навитый или иначе установленный радиально вокруг основной трубы 205. Фильтрующий материал 207 может являться проволочным сетчатым фильтром или проволочной намоткой, устроенной вокруг основной трубы 205. Альтернативно, фильтрующий материал песчаного фильтра содержит мембранный фильтр, раздвижной фильтр, агломерированный металлический фильтр, пористое средство из полимера с памятью формы, пористое средство с набивкой из волокнистого материала или слоя из твердых частиц предварительной набивки. Фильтрующий материал 207 предотвращает поступление песка или других частиц больше заданного размера в основную трубу 205 и эксплуатационную насосно-компрессорную трубу 130.

В дополнение к устройствам 200 борьбы с поступлением песка в скважину ствол 100 скважины включает в себя одну или несколько компоновок 210 пакеров. В примере устройства фиг. 1 и 2 ствол 100 скважины имеет верхнюю компоновку 210' пакера и нижнюю компоновку 210 пакера. Вместе с тем можно использовать дополнительные компоновки 210 пакеров или одну компоновку 210 пакера. Компоновки 210', 210 пакеров индивидуально выполнены с возможностью герметизации кольцевого пространства (см. позицию 202 фиг. 2) между различными устройствами 200 борьбы с поступлением песка в скважину и окружающей стенкой 201 необсаженного участка 120 зоны забоя ствола 100 скважины. Дополнительно показанные в качестве примера компоновки 210', 210 пакера устанавливаются для изоляции кольцевой зоны 202 выше и ниже промежуточного интервала 114.

Каждая компоновка 210', 210 пакера может иметь по меньшей мере два пакера. Пакеры предпочтительно устанавливаются с помощью комбинации механических манипуляций и гидравлических сил. Компоновки 210 пакеров представляют собой верхний пакер 212 и нижний пакер 214. Каждый пакер 212, 214 имеет расширяющийся участок или элемент, изготовленный из эластомерного или термопластичного материала, способного создавать, по меньшей мере, временную изоляцию текучей среды при уплотнении к окружающей стенке 201 ствола скважины.

Элементы для верхнего пакера 212 и нижнего пакера 214 должны выдерживать давления и нагрузки, связанные с процессом выполнения набивки гравийного фильтра. Обычно такие давления составляют от около 2000 фунт/дюйм² (13,8 МПа) до около 3000 фунт/дюйм² (20,7 МПа). Элементы для пакеров 212, 214 должны также выдерживать нагрузку от давления в стволе скважины и/или пластового давления, обусловленную естественными отказами, истощением, добычей или нагнетанием. Эксплуатация может включать в себя селективную добычу или расположение добычи, отвечающее нормативным требованиям. Нагнетание может включать в себя селективное нагнетание текучей среды для планового поддержания пластового давления. Нагнетание может также включать в себя селективную обработку пласта для интенсификации притока в виде гидроразрыва пласта с кислотной обработкой, кислотной обработки скелета или восстановления повреждения пласта.

Элементы для пакеров 212, 214 являются предпочтительно элементами манжетного типа. В одном варианте осуществления от элементов манжетного типа могут не требовать создания непроницаемости для жидкости и выдерживания многочисленных циклов изменения давления и температуры. Элементы манжетного типа должны иметь конструкцию только для однократного использования при заканчивании ствола скважины с необсаженной зоной забоя во время установки гравийного фильтра. В данном варианте промежуточный набухающий элемент 216 пакера предпочтительно создается для долгосрочной герметизации.

Применяемый при необходимости промежуточный элемент 216 пакера выполняют из набухающего эластомерного материала из компонентов на основе синтетического каучука. Подходящими примерами

- 7 025464 набухающих материалов являются Соп51псЮг® или 8\уе11Раскег® компании Баку ^е11 8о1ийоп8, и ЕΖΙΡ™ компании 8те11Р1х. Набухающий пакер 216 может включать в себя набухающий полимер или набухающий полимерный материал, известный специалистам в данной области техники, и может устанавливаться с помощью доведенных до нужной кондиции одного из следующего: буровой промывочный раствор, промывочный раствор заканчивания, текучая среда добычи, текучая среда нагнетания, текучая среда обработки пласта для интенсификации притока или любая их комбинация.

Шпиндель 215 показан проходящим через пакеры 212, 214. Набухающий элемент 216 пакера предпочтительно связан с наружной поверхностью шпинделя 215. Набухающему элементу 216 пакера обеспечивается расширение с течением времени при контакте с углеводородными текучими средами, пластовой водой или другими приводящими его в действие текучими средами. При расширении элемента 216 пакера образуется непроницаемое для текучей среды уплотнение с окружающей зоной, например интервалом 114.

Верхний пакер 212 и нижний пакер 214 устанавливаются до установки гравийного фильтра. Механически устанавливаемые пакеры 212, 214 предпочтительно устанавливаются в текучей среде на водной основе гравийного фильтра, которая должна отводится вокруг набухающего элемента 216 пакера, например, через шунтирующие трубы (не показано на фиг. 2). Если используют набухающий только в углеводороде эластомер, расширение элементов может не происходить до выхода из строя любого из элементов в механически устанавливаемых пакерах 212, 214.

Компоновки 210', 210 пакеров помогают управлять текучими средами, полученными из различных зон. Здесь компоновки 210', 210 пакеров обеспечивают оператору изоляцию интервала при добыче или нагнетании, в зависимости от функции скважины. Установка компоновок 210', 210 пакеров в начале работ заканчивания обеспечивает оператору изоляцию добычи в одной или нескольких зонах в жизненном цикле скважины для ограничения поступления воды или в некоторых случаях нежелательных несжижаемых текучих сред, таких как сероводород. Оператор может устанавливать пробку смежно компоновке 210 пакера для изоляции нижнего интервала 116. Альтернативно, оператор может устанавливать сдвоенный пакер на интервале каждой из двух компоновок 210', 210 пакеров для прекращения добычи из промежуточного интервала 114.

На фиг. 3 показан вид в изометрии звена 300 песчаного фильтра согласно настоящему изобретению в одном варианте осуществления. Показанное звено 300 песчаного фильтра представляет одно устройство для звеньев 200 песчаного фильтра фиг. 1 и 2. Звено 300 песчаного фильтра имеет удлиненный трубчатый корпус. Более конкретно, звено 300 песчаного фильтра представляет собой комплект трубных звеньев, расположенных в другом комплекте трубных звеньев для приема пластовых текучих сред.

Звено 300 песчаного фильтра предназначено отфильтровывать пластовые частицы, например частицы глины и песка, из пластовых текучих сред. Звено 300 песчаного фильтра может устанавливаться при заканчивании, по существу, в вертикальном стволе скважины, таком как ствол 100 скважины фиг. 1. Альтернативно, звено 300 песчаного фильтра может устанавливаться при заканчивании в горизонтальном или наклонно-направленном стволе скважины. При входе пластовых текучих сред в ствол скважины текучие среды проходят в звено 300 песчаного фильтра под давлением. Текучие среды затем поступают на поверхность. Поверхность может являться поверхностью земли, как показано позицией 101 на фиг. 1; альтернативно, поверхность может являться морским дном (не показано).

Вдоль звена 300 песчаного фильтра расположен фильтрующий материал. Фильтрующий материал разделен на основные секции 310 и вспомогательные секции 320. В устройстве фиг. 3 указаны две группы основных секций 310 и вспомогательных секций 320. Каждая из данных групп представляет отсек. Отсеки указаны позициями 30А и 30В.

Предпочтительно ствол скважины при заканчивании оборудуется множеством звеньев 300 песчаного фильтра, где каждое звено 300 имеет длину между 10 фут (3,05 м) и 40 фут (12,19 м). Каждое звено 300 песчаного фильтра имеет по меньшей мере один отсек, 30А или 30В. В варианте одного отсека длина отсека может достигать длины звена 300. Также предпочтительно каждое звено песчаного фильтра имеет по меньшей мере два и возможно даже шесть отсеков 30А/30В. Например, каждый отсек может иметь длину от около 5 фут (1,52 м) до 10 фут (3,05 м).

В одном предпочтительном устройстве звено 300 песчаного фильтра имеет длину 30 фут (9,14 м) и содержит первую основную секцию, за которой следует первая вспомогательная секция, затем вторая основная секция, затем вторая вспомогательная секция, где каждая из данных четырех секций имеет длину около шести футов (1,83 м). Оставшиеся шесть футов (1,83 м) занимают перепускные кольца 315, демпферы (такие как демпфер 350 фиг. 4В и 7), концы с резьбовыми соединениями (не показано) и удлинители из неперфорированной трубы. Удлинители из неперфорированной трубы должны служить для демпфирующих удлинителей, разделителей отсеков и соединений, скрепляемых в полевых условиях.

Понятно, что можно использовать многочисленные комбинации трубчатых секций. Настоящее изобретение не ограничено размерами или числом отсеков, если иное специально не указано в формуле изобретения в данном документе.

Для транспортировки текучих сред к поверхности 101, звено 300 песчаного фильтра включает в се- 8 025464 бя основную трубу. Основная труба не видна на фиг. 3; вместе с тем, основная труба показана позицией 335Ь на фиг. 4А, и позицией 335р на фиг. 4В. Как рассмотрено более подробно ниже, основная труба 335Ь представляет собой секцию неперфорированной трубы, а основная труба 335р представляет собой секцию перфорированной или щелевой трубы. Основные трубы 335Ь и 335р транспортируют пластовые текучие среды к поверхности 101.

Для осуществления транспортировки пластовых текучих сред к поверхности 101 основные трубы 335Ь, 335р имеют гидравлическую связь с трубчатым корпусом 330. Трубчатый корпус 330 представляет собой секции неперфорированных трубчатых элементов. Основные трубы 335Ь, 335р и трубчатый корпус 330 могут являться одинаковыми трубчатыми элементами. Трубчатый корпус 330 в свою очередь имеет гидравлическую связь с эксплуатационной насосно-компрессорной трубой 130 (показано на фиг. 1 и 2). Трубчатый корпус 330 свинчивается с эксплуатационной насосно-компрессорной трубой 130 на пакере 206 или под ним для образования трубопровода текучей среды, подающего текучие среды добычи к поверхности 101. На практике трубчатый корпус 330 может фактически представлять собой секции эксплуатационной насосно-компрессорной трубы 130. Трубчатый корпус 330 может альтернативно являться трубчатыми корпусными деталями, свинченными со звеном 300 фильтра.

Участки трубчатого корпуса 330 проходят от любого из двух или обоих концов отсеков 30А, 30В. Разрезные кольца 305 применены на противоположных концах отсеков 30А, 30В для создания уплотнения между отсеками 30А, 30В и трубчатым корпусом 330. Разрезные кольца 305 описаны более подробно ниже и показаны на фиг. 5А и 5В.

В звене 300 песчаного фильтра функция фильтрования звена 300, по существу, является непрерывной по длине инструмента. Вместе с тем, фильтрующие материалы звена 300 не являются непрерывными; секции неперфорированной основной трубы 335Ь и перфорированной основной трубы 33 5р чередуются с секциями фильтрующих основной трубы 310Г и вспомогательной трубы 320Г. Таким образом, если участок фильтрующего материала в основной трубе 310Г выходит из строя, перемещающийся песок должен все равно отфильтровываться перед входом в перфорированную основную трубу 335р. При этом пластовые текучие среды продолжают подаваться вдоль неперфорированной основной трубы 335Ь и к вспомогательной секции 320, где текучие среды должны затем проходить через фильтрующий материал вспомогательной фильтрующей трубы 320Г и в перфорированную основную трубу 335р.

На фиг. 4А показан в изометрии разобранный участок звена 300 песчаного фильтра фиг. 3. Конкретно, показана основная секция 310 звена 300 песчаного фильтра. Основная секция 310 первой включает в себя удлиненную основную трубу 335Ь. Как можно видеть, данная секция основной трубы 335Ь является неперфорированной трубой.

Заключает в себя основную трубу 335Ь фильтрующая труба 310Г. Фильтрующая труба 310Г имеет фильтрующий материал, по существу, вдоль всей своей длины и служит основной проницаемой секцией. Участок фильтрующей трубы 310Г вырезан, показана неперфорированная основная труба 335Ь, проходящая вдоль нее.

Фильтрующий материал для фильтрующей трубы 310Г может являться проволочным сетчатым фильтром. Альтернативно и как показано на фиг. 4А, фильтрующий материал является фильтром из проволочной обмотки. Фильтр из проволочной обмотки создает множество небольших геликоидальных отверстий 321 или щелей. Геликоидальные отверстия 321 имеют размер, обеспечивающий поступление внутрь пластовых текучих сред, задерживая проход частиц песка, превышающих некоторый диаметр.

Фильтрующая труба 310Г предпочтительно устанавливается вокруг основной трубы 335Ь, являясь, по существу, концентрической. Фильтрующая труба 310Г имеет первый конец 312 и второй конец 314. Первый конец 312 и второй конец 314, если необходимо, выполняются сужающимися до уменьшенного наружного диаметра. Таким образом, концы 312, 314 могут привариваться к соединительным частям, регулирующим поток пластовых текучих сред в кольцевой зоне 318 между неперфорированной основной трубой 335Ь и окружающей фильтрующей трубой 310Г.

На фиг. 4А геликоидальные щели показаны проходящими, по существу, по отрезку длины фильтрующей трубы 310Г. При необходимости щели проходят по всей длине между противоположными концами 312 и 314 для максимизации охвата потока.

В устройстве фиг. 4А основная секция 310 включает в себя разрезное кольцо 305. Разрезное кольцо 305 имеет размеры для размещения вокруг трубчатого корпуса 330 и с упором затем в первый конец 312 фильтрующей трубы 310Г. На фиг. 5А показано с увеличением в изометрии разрезное кольцо 305 фиг. 4А. Показанное разрезное кольцо 305 имеет короткий трубчатый корпус 510, образующий сквозной канал 505.

Разрезное кольцо 305 имеет первый конец 512 и второй конец 514. Разрезное кольцо 305 предпочтительно образуется соединением вместе двух половин кольца. На фиг. 5А показаны два стыка 530, проходящие от первого конца 512 ко второму концу 514.

На фиг. 5В показан другой изометрический вид разрезного кольца 305 фиг. 5А. Здесь разрезное кольцо 305 показано разделенным по двум стыкам 530. Во время изготовления две половины 515 кольца устанавливают поверх трубчатого корпуса 330 и упирают в фильтрующую трубу 310Г на первом конце 312. Соединенные половины 515 кольца затем сваривают вместе и могут также при необходимости сва- 9 025464 ривать с первым концом 312 первой фильтрующей трубы 310Г. Половины 515 кольца можно также сваривать с неперфорированной основной трубой 335Ь или с трубчатым корпусом 330.

Для герметизации кольцевой зоны 318 между неперфорированной основной трубой 33 5Ь и окружающей фильтрующей трубой 310Г уступ 520 размещен в канале 505 разрезного кольца 305. Уступ 520 упирается в фильтрующую трубу 310Г и имеет размер, по меньшей мере, для частичного заполнения кольцевой зоны 318. Увеличенный внутренний диаметр разрезного кольца 305 между уступом 520 и вторым концом 514 имеет величину для плотной посадки на фильтрующий материал фильтрующей трубы 310Г вблизи первого конца 312. Плотная посадка предотвращает вход частиц заданного размера в зазор (не указано) между разрезным кольцом 305 и фильтрующим средством. Разрезное кольцо 305 таким образом помогает предотвращению прохода пластовых текучих сред в кольцевую зону 318 без прохода вначале через фильтрующий материал фильтрующей трубы 310Г.

Отмечается, что каждый конец 512, 514 разрезного кольца 305 должен предпочтительно иметь уступ 520. Короткий патрубок (не показано) может вставляться в канал 505 разрезного кольца 305 противоположно фильтрующей трубе 310Г. Патрубок должен иметь снабженный резьбой конец для свинчивания с пакером, другим отсеком звена 300 борьбы с поступлением песка в скважину, секцией неперфорированной трубы или любым другим трубчатым корпусом, требуемым для заканчивания ствола скважины.

На фиг. 4А также показано сварное кольцо 307. Сварное кольцо 307 является применяемым при необходимости круглым корпусом, дающим дополнительный сварочный припуск. Таким образом фильтрующая труба 310Г может герметично соединяться со сварным кольцом 307. Сварное кольцо 307 может иметь стыки 309, обеспечивающие установку сварного кольца 307 поверх трубчатого корпуса 330 для сварки. Применяемое при необходимости сварное кольцо 307 также показано на фиг. 3 смежно с разрезным кольцом 305.

На фиг. 4А также показано перепускное кольцо 315. В режиме добычи перепускное кольцо 315 выполнено с возможностью приема пластовых текучих сред при их выходе из кольцевой зоны 318 основной секции 310 и по пути во вспомогательную секцию 320. Перепускное кольцо 315 показано в разобранном виде снятым со второго конца 314 фильтрующей трубы 310Г.

На фиг. 6А показано в изометрии с увеличением перепускное кольцо 315 фиг. 4А. Показанное перепускное кольцо 315 имеет короткий трубчатый корпус 610, образующий сквозной канал 605.

Перепускное кольцо 315 имеет первый конец 612 и второй конец 614. Перепускное кольцо 315 предпочтительно образуется соединением вместе двух половин. На фиг. 6А два стыка 630 видны проходящими от первого конца 612 ко второму концу 614.

На фиг. 6В показан другой изометрический вид перепускного кольца 315 фиг. 6А. Здесь перепускное кольцо 315 показано разделенным по двум стыкам 630. Во время изготовления две половины 615 устанавливаются поверх наружного диаметра фильтрующей трубы 310Г, смежной с основной секцией 310 на втором конце 314. Соединенные половины 615 затем сваривают вместе и также сваривают с основной трубой 335Ь или трубчатым корпусом 330 за вторым концом 314 фильтрующей трубы 310Г для образования кольцевого уплотнения.

Для герметизации кольцевой зоны 318 между неперфорированной основной трубой 33 5Ь и окружающей фильтрующей трубой 310Г на втором конце 314 фильтрующей трубы 310Г устроен уступ (не показано на фиг. 3), аналогичный позиции 520 на фиг. 5А, в канале 605 перепускного кольца 315 вблизи первого конца 612. Уступ упирается в фильтрующий материал фильтрующей трубы 310Г и имеет диаметр, по меньшей мере, для частичного открытия канала 605 в кольцевую зону 318. Увеличенный диаметр канала перепускного кольца 315 между уступом и первым концом 612 имеет величину для плотной посадки на фильтрующий материал фильтрующей трубы 310Г вблизи второго конца 314. Плотная посадка предотвращает вход частиц заданного размера в зазор между перепускным кольцом и фильтрующим средством фильтрующей трубы 310Г Перепускное кольцо 315 предотвращает проход пластовых текучих сред в кольцевую зону 318 без прохода вначале фильтрующего материала фильтрующей трубы 310Г

Перепускное кольцо 315 включает в себя множество внутренних гребней 620 вблизи второго конца 614. Гребни 620 проходят радиально и разнесены на равные интервалы по окружности с внутренним диаметром перепускного кольца 315. Внутренние гребни 620 образуют каналы 625 потока между собой. Каналы 625 потока принимают пластовые текучие среды, которые выходят из кольцевой зоны 318 основной секции 310 и входят во вспомогательную секцию 320 звена 300 песчаного фильтра.

Пластовые текучие среды входят в первый конец 612 перепускного кольца 315 и выпускаются из второго конца 614. Отсюда пластовые текучие среды проходят поверх фильтрующей трубы 320Г вспомогательной секции 320.

На фиг. 4В показан в изометрии другой разобранный участок звена 300 песчаного фильтра фиг. 3. Конкретно показана вспомогательная секция 320 звена 300 песчаного фильтра. Вспомогательная секция 320 первой включает в себя удлиненную основную трубу 335р. Как можно видеть, данная секция основной трубы 335р является перфорированной. Альтернативно, основная труба 335р может иметь щели или другие окна текучей среды. На фиг. 4В окна текучей среды показаны позицией 331.

Основная труба 335р заключена во вторую фильтрующую трубу 320Г. Фильтрующая труба 320Г

- 10 025464 также включает в себя фильтрующий материал. Фильтрующая труба 320£ служит в качестве вспомогательной проницаемой секции. Участок фильтрующей трубы 320£ вырезан, так что открывается перфорированная основная труба 335р, проходящая вдоль нее. Фильтрующий материал показанной фильтрующей трубы 320£ вновь является фильтром из проволочной обмотки, хотя может альтернативно являться проволочной сеткой. Фильтр из проволочной обмотки создает множество небольших геликоидальных отверстий 321.

Геликоидальные отверстия 321 имеют размер, обеспечивающий поступление внутрь пластовых текучих сред, задерживая проход частиц песка, превышающих некоторый размер.

Вторая фильтрующая труба 320£ имеет первый конец 322 и второй конец 324. Первый конец 322 и второй конец 324, если необходимо, выполняются сужающимися до уменьшенного наружного диаметра. Таким образом, концы 322, 324 могут привариваться к соединительным частям, 305, 307, 315, регулирующим поток пластовых текучих сред в кольцевой зоне 28 между фильтрующей трубой 320£ и окружающим кожухом 340.

На фиг. 4В также показано перепускное кольцо 315. Здесь второй конец 614 перепускного кольца 315 должен соединяться вблизи первого конца 322 фильтрующей трубы 320Т Конкретно, внутренний диаметр кожуха 340 сваривается на наружном диаметре корпуса 610 перепускного кольца 315. Таким образом, пластовые текучие среды подаются по герметичному пути из кольцевой зоны 318 через каналы 625 потока в кольцевую зону 328.

Перепускные кольца 315 герметизируют открытые концы кольцевой зоны 328. Перепускные кольца свариваются на основной трубе 338Ь и обеспечивают переход потока из кольцевой зоны 318 в кольцевую зону 328. Перепускные кольца преобразуют кольцевой поток из первой трубы в поток через разнесенные по окружности периметра окна потока числом около восьми. Перепускные кольца 315 также создают опору кожуху 340 благодаря сварке.

В режиме добычи требуется распределять пластовые текучие среды по периферии вокруг кольцевой зоны 628. Таким образом, поток текучей среды является более равномерным при проходе поверх и через фильтрующую трубу 620Т Соответственно, вторая секция 320 при необходимости включает в себя демпфирующее кольцо 350. Демпфирующее кольцо 350 может при необходимости устанавливаться до, но вблизи второй секции 320.

На фиг. 4В перепускное кольцо 315 снято и отодвинуто от фильтрующей трубы 620Т Демпфирующее кольцо 350 показано между перепускным кольцом 315 и фильтрующей трубой 620Т На фиг. 7 показано в изометрии с увеличением только демпфирующее кольцо 350 фиг. 4В. Показанное демпфирующее кольцо 350 имеет короткий трубчатый корпус 710, образующий сквозной канал 705. Текучие среды не проходят через канал 705.

Демпфирующее кольцо 350 имеет первый конец 712 и второй конец 714. Демпфирующее кольцо 350 предпочтительно образуется соединением вместе двух половин. На фиг. 7 показаны два стыка 730, проходящие от первого конца 712 ко второму концу 714. Стыки 730 обеспечивают установку демпфирующего кольца 350 поверх секции неперфорированной трубы, как удлинения перфорированной основной трубы 335р в виде двух частей во время изготовления. Стыки 730 затем свариваются вместе, и демпфирующее кольцо 350 приваривается снаружи на выбранной трубе для образования кольцевого уплотнения.

Демпфирующее кольцо 350 включает в себя множество наружных гребней или демпферов 720. Демпферы 720 проходят радиально и разнесены на равные интервалы по окружности с наружным диаметром демпфирующего кольца 350. Демпферы 720 нарушают ламинарный поток пластовых текучих сред на выходе из второго конца 614 перепускного кольца 315.

Между демпферами 720 расположено множество сквозных проточных каналов 725. Сквозные проточные каналы 725 направляют поток пластовых текучих сред более равномерно к наружному диаметру фильтрующего материала 320£ вспомогательной секции 320.

Демпфирующее кольцо 350 фиг. 7 является только одним из многих устройств демпфирования текучей среды, которые могут использоваться при необходимости. На фиг. 8А и 8В показано в изометрии демпфирующее кольцо 850, которое можно использовать в звене 300 песчаного фильтра фиг. 4А и 4В в альтернативном устройстве.

Демпфирующее кольцо 850 также имеет короткий трубчатый корпус 810. Корпус 810 имеет первый конец 812 и второй конец 814. В изометрии на фиг. 8А представлен второй конец 814, а в изометрии на фиг. 8В представлен первый конец 812. Демпфирующее кольцо 850 может содержать уступ, аналогичный позиции 520 на фиг. 5А.

Демпфирующее кольцо 850 включает в себя внутренний уступ 820. Радиально и разнесенных на равные интервалы вокруг уступа 820 расположено множество окон 825 распределения текучей среды. Окна 825 распределения текучей среды принимают пластовые текучие среды из второго конца 614 перепускного кольца 315 и подают текучие среды в кольцевую зону 328 вокруг второй фильтрующей трубы 320Г.

Отмечается что во вспомогательной секции 320 не требуется использовать определенное демпфирующее кольцо в форме кольца 350, кольца 850 или другого кольца. Вместо этого, распределение теку- 11 025464 чей среды можно получать с использованием удлинения неперфорированной трубы, такой как трубчатый корпус 330. В данном случае наружный кожух 340 проходит поверх трубчатого корпуса 330 перед соединением с перепускным кольцом 315. Например, труба длиной от 2 фут (0,61 м) до 5 фут (1,52 м) может устанавливаться в интервале между перепускным кольцом 315 и второй фильтрующей трубой 320Г.

Показанная на фиг. 4В в изометрии разобранная вспомогательная секция 320 также включает в себя сварное кольцо 307. Сварное кольцо 307 имеет круглый корпус, который сваривается с первым концом 322 фильтрующего материала второй фильтрующей трубы 320Г и трубчатым корпусом 330 для герметизации первого конца 322 второй фильтрующей трубы 320Г. Сварное кольцо 307 предотвращает достижение текучими средами в кольцевом пространстве 328 окна 331 текучей среды на основной трубе 335р без прохода вначале фильтрующего материала второй фильтрующей трубы 320Г. При необходимости сварное кольцо 307 можно заменить разрезным кольцом 305 или комбинировать с ним.

На фиг. 4В показан открытый второй конец 324 фильтрующей трубы 320Г. Фактически, при использовании данный второй конец 324 должен герметично прикрепляться к соединителю. Предпочтительно соединитель является разрезным кольцом 305. Разрезное кольцо 305 может герметизировать кольцевую зону 328 между фильтрующим средством второй фильтрующей трубы 320Г и основной трубой 335р на втором конце 324 вспомогательной секции 320. Кожух 340, сваренный на разрезном кольце 305, герметизирует кольцевую зону 328.

Как отмечается, на фиг. 3 показано в изометрии звено 300 песчаного фильтра, в одном варианте осуществления. Песчаный фильтр 300 можно устанавливать в качестве автономного инструмента для борьбы с поступлением песка в скважину. Песчаный фильтр 300 можно также устанавливать окруженным гравийным фильтром. В вариантах заканчивания с гравийным фильтром песчаный фильтр 300 при необходимости оборудуют шунтирующими трубами. Примеры шунтирующих труб для скважинного фильтра описаны в патентах И.8. Ра1. №№ 4945991, 5113935 и 5515915.

Наружные элементы звена 300 песчаного фильтра показаны на фиг. 3. Лучшее понимание функции управления потоком звена 300 песчаного фильтра дает рассмотрение сечения.

На фиг. 9А показано продольное сечение участка песчаного фильтра 900 в одном варианте осуществления. Песчаный фильтр 900 расположен вдоль участка необсаженной зоны забоя ствола 950 скважины. Ствол 950 скважины проходит через подземный пласт 960, при этом кольцевое пространство 908 образуется между песчаным фильтром 900 и окружающим пластом 960.

На фиг. 9А показано, что песчаный фильтр 900 прошел установку гравийного фильтра. Кольцевое пространство 908 показано с крапинками, указывающими присутствие гравия. Гравийный фильтр создает крепление ствола скважины в пласте 960 и помогает отфильтровывать пластовые частицы во время добычи. Дополнительно песчаный фильтр 900 сам отфильтровывает пластовые частицы при получении текучих сред из пласта 960.

В показанном в качестве примера фильтре 900 используются концентрические трубы для обеспечения подачи углеводородов при дополнительном отфильтровывании пластовых мелкодисперсных частиц. В устройстве фиг. 9А первая труба является основной трубой (представлено позициями 930р и 930Ь); вторая труба является первой фильтрующей трубой 910; третья труба является второй фильтрующей трубой 920; и четвертая труба является наружным кожухом 940.

Основная труба 930 образует внутренний канал 905, который принимает пластовые текучие среды, такие как углеводородные жидкости. Как показано на фиг. 9А, основная труба 930 имеет чередующиеся проницаемые и непроницаемые секции. Проницаемые секции показаны позицией 930р, а непроницаемые секции показаны позицией 930Ь. Проницаемые секции 930р обеспечивают вход пластовых текучих сред в канал 905, а непроницаемые секции 930Ь отводят пластовые текучие среды в проницаемые секции 930р.

Первая фильтрующая труба 910 расположена по окружности вокруг основной трубы 930. Более конкретно, первая фильтрующая труба 910 расположена концентрически вокруг непроницаемой секции 930Ь основной трубы.

Вторая фильтрующая труба 920 является смежной с первой фильтрующей трубой 910 и также расположена по окружности вокруг основной трубы. Более конкретно, вторая фильтрующая труба 910 расположена концентрически вокруг проницаемой секции 930р основной трубы. В дополнение герметичный наружный кожух 940 установлен вокруг второй фильтрующей трубы 920.

Фильтрующие трубы 910, 920 содержат фильтрующий материал. Фильтрующий материал выполнен с возможностью удерживать частицы больше заданного размера, обеспечивая сквозной проход текучих сред. Фильтрующий материал предпочтительно является фильтрами из проволочной обмотки, где зазоры между двумя смежными проволоками имеют величину, предотвращающую вход пластовых частиц больше заданного размера в канал 905.

Поперечные сечения песчаного фильтра 900 показаны на фиг. 9В и 9С. На фиг. 9В показано сечение по линии В-В фиг. 9А, а на фиг. 9С показано сечение по линии С-С фиг. 9А. Линия В-В проходит по непроницаемой или неперфорированной секции 930Ь основной трубы, а линия С-С проходит по проницаемой или щелевой секции 930р основной трубы.

На фиг. 9В первая кольцевая зона 918 показана между основной трубой 930Ь и окружающей первой

- 12 025464 фильтрующей трубой 910. Аналогично, на фиг. 9С вторая кольцевая зона 928 показана между основной трубой 930р и окружающей второй фильтрующей трубой 920. В дополнение третья кольцевая зона 938 показана между второй фильтрующей трубой 920 и окружающим наружным кожухом 940.

Как также показано на фиг. 9А, кольцо 915 перепуска установлено между первой фильтрующей трубой 910 и второй фильтрующей трубой 920. Кольцо 915 перепуска направляет пластовые текучие среды из первой кольцевой зоны 918 в третью кольцевую зону 938. Внутренний диаметр наружного кожуха 940 охватывает наружный диаметр кольца 915 перепуска, создавая уплотнение.

Также на фиг. 9В и 9С показано, что комплект небольших труб расположен радиально вокруг песчаного фильтра 900. Данные трубы являются шунтирующими трубами 945. Шунтирующие трубы 945 соединяются с альтернативными каналами потока (не показано) для переноса гравийной суспензии вдоль участка ствола 950 скважины, в котором проходят операции установки гравийного фильтра. Сопла 942 служат выпусками для гравийной суспензии для обхода любых песчаных мостов (не показано) или пакера (такого как пакеры 212, 214 фиг. 2) в кольцевом пространстве 908 ствола скважины.

Песчаный фильтр 900 фиг. 9А, 9В и 9С создает устройство фильтрующего материала с чередованием. Устройство обуславливает двукратное фильтрование текучих сред, полученных из пласта 960. Устройство дополнительно обеспечивает конструктивное резервирование в случае прорыва участка фильтрующего материала. Линии 9Р показывают перемещение пластовых текучих сред в канал 905 основной трубы 930р.

Также в сечениях фиг. 9В и 9С показано, что при необходимости создаются стенки 959. Стенки 959 являются, по существу, непроницаемыми и служат для создания камер 951, 953 в трубах 910, 920. Каждая из камер 951, 953 имеет по меньшей мере один впуск и по меньшей мере один выпуск. Камеры 951 размещаются вокруг первой трубы 910, а камеры 953 размещаются вокруг второй трубы 920. Камеры 951 и 953 гидравлически соединяются. Со стенками 959 или без стенок камеры 951, 953 связываются разрезными кольцами 305, трубами 910, 920, основной трубой 930Ь, перепускным кольцом 315 и кожухом 940. Камеры 951, 953 выполнены с возможностью накопления частиц для поступательного увеличения сопротивления проходу текучей среды через камеры 951, 953, в случае если проницаемая секция трубы и нарушена или повреждена и не препятствует входу пластовых частиц крупнее заданного размера.

Когда секция фильтрующего материала первой фильтрующей трубы прорывается, песок должен входить в кольцевую зону 918, продолжать перемещение в кольцевую зону 938 и задерживаться на второй трубе 920. Когда песок накапливается в кольцевой зоне 938 и начинает заполнять камеры 953, сопротивление потоку в находящейся под воздействием камере 953 вокруг второй трубы 920 увеличивается. Иначе говоря, потери напора от трения в заполненном песком отсеке увеличиваются, результатом является постепенно уменьшающаяся интенсивность потока текучей среды/песка, проходящего через первую трубу 910 вдоль нарушенной камеры 953. Добыча текучей среды затем, по существу, отводится в первые трубы 910 вдоль других отсеков. Аналогичная дублирующая система также работает для второй трубы 920 в режиме нагнетания. Если выходит из строя вторая труба 920 так, что пластовые частицы проходят через вторую трубу 920, то камера 951 должна, по меньшей мере частично, заполняться песком. При этом увеличиваются потери напора от трения, результатом является постепенно уменьшающаяся интенсивность потока текучей среды/песка через вторую трубу 920. Добыча текучей среды затем, по существу, отводится в другие вторые трубы 920 вдоль песчаного фильтра 900.

Число отсеков 30А, 30В или число камер 951, 953 вдоль соответствующих первой и второй фильтрующих труб 910 и 920 может зависеть от длины интервала заканчивания, темпа добычи, диаметра ствола 950 скважины и производственных издержек. Уменьшенное число отсеков дает увеличенный габарит отсека и приводит к уменьшению числа резервных путей потока, если песок попадает в камеры 951 или 953. Увеличенное число камер 953, 951 может уменьшить габариты камер, увеличить потери напора от трения и уменьшать дебит скважины. Оператор может принять решение о корректировке относительных габаритов и форм камер 951, 953.

Песчаный фильтр 900 обеспечивает техническое резервирование для устройства борьбы с поступлением песка в скважину. При эксплуатации в случае отказа в первой фильтрующей трубе 910 или второй фильтрующей трубе 920, песок должен начинать заполнение зазора между первой фильтрующей трубой 910 и второй фильтрующей трубой 920, при этом блокируется в установленном порядке часть фильтра. Таким образом, вместо поступления песка через поврежденную секцию фильтра, благодаря изобретению секция фильтра должна, по существу, блокироваться с накоплением обломков породы в ней. Таким образом, фильтр по изобретению может являться некоторым образом самовосстанавливающимся, поскольку обеспечивает блокирование потока через поврежденные секции фильтра. Конечно, одним следствием данного планируемого блокирования является незначительное уменьшение дебита скважины, что является пренебрежительно малой ценой, которую приходится платить, когда альтернативой может являться остановка скважины и подъем фильтра для дорогостоящего капремонта.

Способ заканчивания ствола скважины в подземном пласте также описан в данном документе. На фиг. 10 показана блок-схема последовательности этапов способа 1000 заканчивания ствола скважины с использованием устройства борьбы с поступлением песка в скважину в одном варианте осуществления.

Способ 1000 вначале включает в себя создание устройства борьбы с поступлением песка в скважи- 13 025464 ну. Этап показан в блоке 1010. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину разрабатывается как звено 300 борьбы с поступлением песка в скважину, описанное выше, в его различных вариантах осуществления. Звено 300 борьбы с поступлением песка в скважину может иметь один, два, три или больше отсеков. В любом случае основная труба устройства борьбы с поступлением песка в скважину имеет гидравлическую связь с эксплуатационной колонной насосно-компрессорных труб.

Устройство борьбы с поступлением песка в скважину может спускаться в новый ствол скважины, как автономный фильтр. Альтернативно, устройство борьбы с поступлением песка в скважину можно устанавливать в стволе скважины вместе с гравийным фильтром. В любом случае способ 1000 также включает в себя спуск устройства борьбы с поступлением песка в ствол скважины. Этап показан в блоке 1020, фиг. 10. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину спускается на выбранное место под землей. Устройство борьбы с поступлением песка при этом образует кольцевое пространство в стволе скважины между устройством борьбы с поступлением песка в скважину и окружающим стволом скважины.

Способ 1000 дополнительно включает в себя нагнетание гравийной суспензии в ствол скважины. Данный этап показан в блоке 1030. Гравийная суспензия нагнетается для образования гравийного фильтра в кольцевом пространстве вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину.

В одном аспекте устройство борьбы с поступлением песка в скважину содержит по меньшей мере одну шунтирующую трубу снаружи первой фильтрующей трубы и второй фильтрующей трубы. Этап показан в блоке 1040. По меньшей мере одна шунтирующая труба проходит продольно, по существу, вдоль первого отсека и второго отсека и создает альтернативный канал потока для гравийной суспензии во время операции заполнения гравийного фильтра. В данном случае способ 1000 дополнительно содержит нагнетание гравийной суспензии, по меньшей мере частично, через по меньшей мере одну шунтирующую трубу для обеспечения обхода гравийной суспензией любых преждевременно возникших песчаных перемычек или любых пакеров вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину, при этом ствол скважины получает более однородное заполнение гравием в кольцевом пространстве.

В альтернативном устройстве способа 1000 устройство борьбы с поступлением песка в скважину спускают в существующий ствол скважины. Этап показан в блоке 1025. В данном случае устройство борьбы с поступлением песка в скважину устанавливают во внутреннем диаметре существующего инструмента заканчивания.

Такой инструмент заканчивания может являться, например, перфорированной трубой или предыдущим песчаным фильтром.

В одном варианте осуществления способа 1000 пластовые текучие среды содержат углеводородные текучие среды. Способ 1000 дополнительно содержит добычу углеводородных текучих сред из подземного пласта. Этап показан в блоке 1050. Добыча углеводородных текучих сред из подземного пласта означает получение углеводородов с проходом через фильтрующий материал первой фильтрующей трубы, вдоль первой кольцевой зоны, через перепускное кольцо в третью кольцевую зону, через фильтрующий материал второй фильтрующей трубы в проницаемую секцию основной трубы и вверх по эксплуатационной насосно-компрессорной трубе.

Альтернативно, способ 1000 дополнительно включает в себя нагнетание текучей среды в подземный пласт. Этап показан в блоке 1060. Нагнетание текучей среды в подземный пласт означает нагнетание текучей среды на водной основе (или другой) в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб и далее нагнетание текучей среды на водной основе в основную трубу, через фильтрующий материал второй фильтрующей трубы, через перепускное кольцо, через фильтрующий материал первой фильтрующей трубы и в окружающий подземный пласт.

В другом варианте осуществления методики и устройство, представленные в данном документе, могут включать в себя систему для добычи текучей среды из ствола скважины, содержащую создание ствола скважины, проходящего в подземный пласт, содержащий извлекаемую текучую среду; подготовку ствола скважины для борьбы с поступлением песка в скважину с помощью спуска устройства борьбы с поступлением песка в ствол скважины на выбранное место под землей, при этом образуется кольцевое пространство в стволе скважины между устройством борьбы с поступлением песка в скважину и окружающим стволом скважины, причем устройство борьбы с поступлением песка в скважину содержит, по меньшей мере, первый отсек, при этом каждый отсек содержит основную трубу, имеющую проницаемую секцию и непроницаемую секцию, причем основная труба гидравлически связана с колонной насоснокомпрессорных труб в стволе скважины, первую фильтрующую трубу, заключающую в себя основную трубу и образующую первую кольцевую зону между основной трубой и первой фильтрующей трубой, причем первая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с непроницаемой секцией основной трубы, вторую фильтрующую трубу, также заключающую в себя основную трубу и образующую вторую кольцевую зону между основной трубой и второй фильтрующей трубой, причем вторая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с проницаемой секцией основной трубы, неперфорированный трубчатый кожух, герметично заключающий в себя, по меньшей мере, вторую фильтрующую трубу и образующий третью кольцевую зону между второй фильтрующей трубой и окружающим кожухом, и перепускное кольцо, расположенное между первой фильтрующей трубой и второй

- 14 025464 фильтрующей трубой и устанавливающее первую кольцевую зону, гидравлически связанную с третьей кольцевой зоной, причем перепускное кольцо имеет наружный диаметр, который с уплотнением принимает неперфорированный трубчатый кожух на конце; и получение текучей среды из ствола скважины с помощью пропуска текучей среды через, по меньшей мере, участок устройства борьбы с поступлением песка в скважину.

Описанные выше изобретения предлагают улучшенное устройство борьбы с поступлением песка в скважину и улучшенный способ заканчивания ствола скважины с использованием улучшенного песчаного фильтра.

Может быть подана следующая заявка на изобретение устройства борьбы с поступлением песка в скважину.

1. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину для сдерживания поступления частиц в ствол скважины, содержащее по меньшей мере первый отсек; где каждый отсек содержит основную трубу, имеющую проницаемую секцию и непроницаемую секцию, первую фильтрующую трубу, включающую в себя основную трубу и образующую первую кольцевую зону между основной трубой и первой фильтрующей трубой, причем первая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с непроницаемой секцией основной трубы, вторую фильтрующую трубу, также включающую в себя основную трубу и образующую вторую кольцевую зону между основной трубой и второй фильтрующей трубой, причем вторая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с проницаемой секцией основной трубы, неперфорированный трубчатый кожух, включающий в себя вторую фильтрующую трубу и образующий третью кольцевую зону между второй фильтрующей трубой и окружающим кожухом, и перепускное кольцо, расположенное вдоль основной трубы между первой фильтрующей трубой и второй фильтрующей трубой, причем перепускное кольцо устанавливает гидравлическую связь первой кольцевой зоны с третьей кольцевой зоной, причем перепускное кольцо имеет наружный диаметр, который с уплотнением принимает неперфорированный трубчатый кожух на конце.

2. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, в котором фильтрующий материал первой фильтрующей трубы и фильтрующий материал второй фильтрующей трубы, каждый, содержит фильтр из навитой проволоки или проволочной сетки.

3. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере одну шунтирующую трубу, смежную с первой фильтрующей трубой и второй фильтрующей трубой, причем по меньшей мере одна шунтирующая труба проходит продольно вдоль, по меньшей мере, первого отсека и создает альтернативный путь потока для гравийной суспензии во время операции заполнения гравийного фильтра.

4. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, дополнительно содержащее, по меньшей мере, второй отсек.

5. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, в котором перепускное кольцо содержит трубчатый корпус, имеющий внутренний диаметр и наружный диаметр;

по меньшей мере два внутренних гребня, проходящих радиально и разнесенных на равные интервалы на окружности внутреннего диаметра; и каналы потока между по меньшей мере двумя внутренними гребнями для направления пластовых текучих сред.

6. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.5, в котором каналы потока ориентированы для направления потока текучих сред добычи из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону во время эксплуатации для добычи.

7. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.6, дополнительно содержащее демпфирующее кольцо, расположенное между перепускным кольцом и второй фильтрующей трубой для распределения по окружности текучих сред, когда текучие среды перемещаются из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону; и при этом демпфирующее кольцо содержит трубчатый корпус, имеющий внутренний диаметр и наружный диаметр.

8. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.7, в котором демпфирующее кольцо дополнительно содержит по меньшей мере два наружных демпфера, проходящих радиально и разнесенных на равные интервалы на окружности наружного диаметра; и каналы потока между по меньшей мере двумя наружными демпферами для распределения пластовых текучих сред.

9. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.7, в котором демпфирующее кольцо дополнительно содержит внутренний уступ и множество окон распределения текучей среды, расположенных радиально и разнесенных на равные интервалы вокруг внутреннего уступа, причем окна распределения текучей среды выполнены с возмож- 15 025464 ностью принимать пластовые текучие среды из перепускного кольца и подавать пластовые текучие среды в третью кольцевую зону.

10. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.6, дополнительно содержащее секцию неперфорированной трубы, расположенную между перепускным кольцом и второй фильтрующей трубой для обеспечения радиального распределения текучих сред, когда текучие среды перемещаются из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону; и где кожух также заключает в себе секцию неперфорированной трубы.

11. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.5, в котором каналы потока ориентированы для направления потока текучих сред нагнетания из третьей кольцевой зоны в первую кольцевую зону во время операции нагнетания.

12. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере одну стенку, расположенную внутри (I) первой кольцевой зоны, (II) третьей кольцевой зоны или (III) обеих зон, для образования по меньшей мере одной камеры в (I) первой кольцевой зоне, (II) третьей кольцевой зоне или (III) обеих зонах; где камера имеет по меньшей мере один впуск и по меньшей мере один выпуск; и где по меньшей мере одна камера выполнена с возможностью накапливать частицы в камере для поступательного увеличения сопротивления потоку текучей среды, проходящему через камеру, в случае повреждения по меньшей мере одного впуска, которое делает возможным проход частиц больше заданного размера в камеру.

13. Способ заканчивания ствола скважины в подземном пласте, в котором осуществляют обеспечение устройства борьбы с поступлением песка в скважину, которое содержит по меньшей мере, первый отсек; где каждый отсек содержит основную трубу, имеющую проницаемую секцию и непроницаемую секцию, причем основная труба гидравлически связана с колонной насосно-компрессорных труб в стволе скважины, первую фильтрующую трубу, включающую в себя основную трубу и образующую первую кольцевую зону между основной трубой и первой фильтрующей трубой, причем первая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с непроницаемой секцией основной трубы, вторую фильтрующую трубу, также включающую в себя основную трубу и образующую вторую кольцевую зону между основной трубой и второй фильтрующей трубой, причем вторая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с проницаемой секцией основной трубы, неперфорированный трубчатый кожух, герметично включающий в себя, по меньшей мере, вторую фильтрующую трубу и образующий третью кольцевую зону между второй фильтрующей трубой и окружающим кожухом, и перепускное кольцо, расположенное между первой фильтрующей трубой и второй фильтрующей трубой и устанавливающее первую кольцевую зону, гидравлически связанную с третьей кольцевой зоной, причем перепускное кольцо имеет наружный диаметр, который с уплотнением принимает неперфорированный трубчатый кожух на конце; и спуск устройства борьбы с поступлением песка в ствол скважины на выбранное место под землей и образование при этом кольцевого пространства в стволе скважины между устройством борьбы с поступлением песка в скважину и окружающим стволом скважины.

14. Способ по п.13, дополнительно содержащий нагнетание гравийной суспензии в ствол скважины для образования гравийного фильтра вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину и в кольцевом пространстве.

15. Способ по п.13, в котором, по меньшей мере, первый отсек содержит, по меньшей мере, первый отсек и второй отсек.

16. Способ по п.13, в котором фильтрующий материал первой фильтрующей трубы и фильтрующий материал второй фильтрующей трубы каждый содержит фильтр из навитой проволоки или проволочной сетки.

17. Способ по п.14, в котором устройство борьбы с поступлением песка в скважину дополнительно содержит по меньшей мере одну шунтирующую трубу смежную с первой фильтрующей трубой, причем вторая фильтрующая труба и кожух по меньшей мере одной шунтирующей трубы проходит продольно, по существу, вдоль первого отсека и создает альтернативный путь потока для гравийной суспензии во время операции заполнения гравийного фильтра; и способ дополнительно содержит нагнетание гравийной суспензии, по меньшей мере частично, через по меньшей мере одну шунтирующую трубу для обеспечения обхода гравийной суспензией любых преждевременно возникших песчаных перемычек вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину, при этом ствол скважины получает более однородное заполнение гравием в кольцевом пространстве вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину.

18. Способ по п.13, в котором насосно-компрессорная труба является эксплуатационной колонной насосно-компрессорных труб, при этом основная труба имеет гидравлическую связь с эксплуатационной колонной насосно-компрессорных труб;

каналы перепускного кольца ориентированы для направления потока текучих сред добычи из пер- 16 025464 вой кольцевой зоны в третью кольцевую зону во время эксплуатации для добычи; пластовые текучие среды содержат углеводородные текучие среды; и способ дополнительно содержит получение углеводородных текучих сред из подземного пласта с проходом через фильтрующий материал первой фильтрующей трубы, вдоль первой кольцевой зоны, через перепускное кольцо в третью кольцевую зону, через фильтрующий материал второй фильтрующей трубы во вторую кольцевую зону, через проницаемую секцию основной трубы и вверх по эксплуатационной насосно-компрессорной трубе.

19. Способ по п.18, в котором устройство борьбы с поступлением песка в скважину дополнительно содержит демпфирующее кольцо, расположенное между перепускным кольцом и второй фильтрующей трубой для распределения по окружности текучих сред, когда текучие среды перемещаются из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону.

20. Способ по п.13, в котором основная труба имеет гидравлическую связь с нагнетательной колонной насосно-компрессорных труб; и каналы перепускного кольца ориентированы для направления потока текучих сред нагнетания из третьей кольцевой зоны в первую кольцевую зону во время операции нагнетания текучей среды.

21. Способ по п.20, дополнительно содержащий нагнетание текучей среды в эксплуатационную насосно-компрессорную трубу; и дополнительное нагнетание текучей среды в основную трубу с проходом через фильтрующий материал второй фильтрующей трубы в третью кольцевую зону, через перепускное кольцо в первую кольцевую зону, через фильтрующий материал первой фильтрующей трубы и в окружающий подземный пласт.

22. Способ по п.13, в котором дополнительно осуществляют спуск, по меньшей мере, первого отсека во внутренний диаметр инструмента заканчивания ранее прошедшего заканчивание ствола скважины.

23. Система для получения текучей среды из ствола скважины, содержащая создание ствола скважины, проходящего в подземный пласт, содержащий извлекаемую текучую среду;

подготовку ствола скважины для борьбы с поступлением песка в скважину с помощью спуска устройства борьбы с поступлением песка в ствол скважины на выбранное место под землей и образования при этом кольцевого пространства в стволе скважины между устройством борьбы с поступлением песка в скважину и окружающим стволом скважины, причем устройство борьбы с поступлением песка в скважину содержит по меньшей мере, первый отсек, где каждый отсек содержит основную трубу, имеющую проницаемую секцию и непроницаемую секцию, причем основная труба гидравлически связана с колонной насосно-компрессорных труб в стволе скважины, первую фильтрующую трубу, включающую в себя основную трубу и образующую первую кольцевую зону между основной трубой и первой фильтрующей трубой, причем первая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с непроницаемой секцией основной трубы, вторую фильтрующую трубу, также включающую в себя основную трубу и образующую вторую кольцевую зону между основной трубой и второй фильтрующей трубой, причем вторая фильтрующая труба имеет фильтрующий материал, смежный с проницаемой секцией основной трубы, неперфорированный трубчатый кожух, герметично включающий в себя, по меньшей мере, вторую фильтрующую трубу и образующий третью кольцевую зону между второй фильтрующей трубой и окружающим кожухом, и перепускное кольцо, расположенное между первой фильтрующей трубой и второй фильтрующей трубой и устанавливающее первую кольцевую зону, гидравлически связанную с третьей кольцевой зоной, причем перепускное кольцо имеет наружный диаметр, который с уплотнением принимает неперфорированный трубчатый кожух на конце; и получение текучей среды из ствола скважины с помощью пропуска текучей среды через, по меньшей мере, участок устройства борьбы с поступлением песка в скважину.

Хотя должно быть ясно, что изобретения, описанные в данном документе, просчитаны для достижения выгод и преимуществ, изложенных выше, также должно быть ясно, что изобретения могут претерпевать модификации, изменения и замены без отхода от их сущности. Улучшенное устройство борьбы с поступлением песка в скважину создано для сдерживания поступления частиц из подземного пласта в трубчатый корпус в стволе скважины.

Claims (24)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство предотвращения поступления песка в скважину для сдерживания поступления частиц в ствол скважины, содержащее по меньшей мере, первый отсек, где каждый отсек содержит основную трубу, имеющую проницаемую секцию и непроницаемую секцию, первую фильтрующую трубу, включающую в себя основную трубу и образующую первую кольцевую зону между основной трубой и первой фильтрующей трубой, причем первая фильтрующая труба

   - 17 025464 имеет стенку из фильтрующего материала и расположена смежно с непроницаемой секцией основной трубы, вторую фильтрующую трубу, также включающую в себя основную трубу и образующую вторую кольцевую зону между основной трубой и второй фильтрующей трубой, причем вторая фильтрующая труба имеет стенку из фильтрующего материала и расположена смежно с проницаемой секцией основной трубы, неперфорированный трубчатый кожух, включающий в себя вторую фильтрующую трубу и образующий третью кольцевую зону между второй фильтрующей трубой и окружающим кожухом, и перепускное кольцо, расположенное вдоль основной трубы между первой фильтрующей трубой и второй фильтрующей трубой, причем перепускное кольцо обеспечивает гидравлическую связь первой кольцевой зоны с третьей кольцевой зоной, при этом перепускное кольцо имеет наружный диаметр, который с уплотнением принимает неперфорированный трубчатый кожух на конце.
2. 2. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, в котором первая фильтрующая труба и вторая фильтрующая труба каждая, по существу, концентрически установлена вокруг основной трубы.
3. 3. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, в котором фильтрующий материал первой фильтрующей трубы и фильтрующий материал второй фильтрующей трубы, каждый, содержит фильтр из навитой проволоки или проволочной сетки.
4. 4. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, дополнительно содержащее, по меньшей мере, второй отсек.
5. 5. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.4, дополнительно содержащее по меньшей мере одну шунтирующую трубу, смежную с первой фильтрующей трубой и второй фильтрующей трубой, причем по меньшей мере одна шунтирующая труба проходит продольно, по существу, вдоль первого отсека и второго отсека и создает альтернативный путь потока для гравийной суспензии во время операции заполнения гравийного фильтра.
6. 6. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, в котором перепускное кольцо содержит трубчатый корпус, имеющий внутренний диаметр и наружный диаметр;

   по меньшей мере два внутренних гребня, проходящих радиально и разнесенных на равные интервалы на окружности внутреннего диаметра; и каналы потока между по меньшей мере двумя внутренними гребнями для направления пластовых текучих сред.
7. 7. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.6, в котором каналы потока ориентированы для направления потока текучих сред добычи из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону во время эксплуатации для добычи.
8. 8. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.7, дополнительно содержащее демпфирующее кольцо, расположенное между перепускным кольцом и второй фильтрующей трубой для распределения по окружности текучих сред, когда текучие среды перемещаются из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону; при этом демпфирующее кольцо содержит трубчатый корпус, имеющий внутренний диаметр и наружный диаметр.
9. 9. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.8, в котором демпфирующее кольцо дополнительно содержит по меньшей мере два наружных демпфера, проходящих радиально и разнесенных на равные интервалы на окружности наружного диаметра; и каналы потока между по меньшей мере двумя наружными демпферами для распределения пластовых текучих сред.
10. 10. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.8, в котором демпфирующее кольцо дополнительно содержит внутренний уступ и множество окон распределения текучей среды, расположенных радиально и разнесенных на равные интервалы вокруг внутреннего уступа, причем окна распределения текучей среды выполнены с возможностью принимать пластовые текучие среды из перепускного кольца и подавать пластовые текучие среды в третью кольцевую зону.
11. 11. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.7, дополнительно содержащее секцию неперфорированной трубы, расположенную между перепускным кольцом и второй фильтрующей трубой для обеспечения распределения по окружности текучих сред, когда текучие среды перемещаются из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону; и где кожух также заключает в себе секцию неперфорированной трубы.
12. 12. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.6, в котором каналы потока ориентированы для направления потока текучих сред нагнетания из третьей кольцевой зоны в первую кольцевую зону во время операции нагнетания.

    - 18 025464
13. 13. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.8, в котором вторая фильтрующая труба содержит первый конец вблизи первой фильтрующей трубы и второй конец, удаленный от первой фильтрующей трубы; и перепускное кольцо установлено вблизи первого конца второй фильтрующей трубы.
14. 14. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.13, в котором вторая и третья кольцевые зоны в первом отсеке герметизируются на втором конце второй фильтрующей трубы; и неперфорированный трубчатый кожух, включающий в себя вторую фильтрующую трубу, также герметизируется на втором конце второй фильтрующей трубы.
15. 15. Устройство борьбы с поступлением песка в скважину по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере одну стенку, расположенную внутри (I) первой кольцевой зоны, (II) третьей кольцевой зоны или (III) обеих зон для образования по меньшей мере одной камеры в (I) первой кольцевой зоне, (II) третьей кольцевой зоне или (III) обеих зонах; при этом камера имеет по меньшей мере один впуск и по меньшей мере один выпуск; причем по меньшей мере одна камера выполнена с возможностью накапливания частиц в камере для поступательного увеличения сопротивления потоку текучей среды, проходящему через камеру, в случае повреждения по меньшей мере одного впуска, делающего возможным проход частиц больше заданного размера в камеру.
16. 16. Способ заканчивания ствола скважины в подземном пласте, в котором используют устройство предотвращения поступления песка в скважину по любому из предыдущих пунктов, в котором основную трубу, имеющую проницаемую секцию и непроницаемую секцию, гидравлически соединяют с колонной насосно-компрессорных труб в стволе скважины, осуществляют спуск устройства предотвращения поступления песка в ствол скважины на выбранное место под землей для образования в результате кольцевого пространства в стволе скважины между устройством предотвращения поступления песка в скважину и окружающим стволом скважины.
17. 17. Способ по п.16, в котором дополнительно осуществляют спуск, по меньшей мере, первого отсека во внутренний диаметр инструмента заканчивания ранее прошедшего заканчивание ствола скважины.
18. 18. Способ по п.17, в котором инструмент заканчивания является перфорированной трубой или устройством борьбы с поступлением песка в скважину.
19. 19. Способ по п.16, в котором дополнительно осуществляют нагнетание гравийной суспензии в ствол скважины для образования гравийного фильтра вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину и в кольцевом пространстве.
20. 20. Способ по п.16, в котором фильтрующий материал первой фильтрующей трубы и фильтрующий материал второй фильтрующей трубы, каждый, содержит фильтр из навитой проволоки или проволочной сетки.
21. 21. Способ по п.16, в котором, по меньшей мере, первый отсек содержит, по меньшей мере, первый отсек и второй отсек.
22. 22. Способ по п.16, в котором устройство борьбы с поступлением песка в скважину дополнительно содержит по меньшей мере одну шунтирующую трубу, смежную с первой фильтрующей трубой, причем вторая фильтрующая труба и кожух по меньшей мере одной шунтирующей трубы проходит продольно, по существу, вдоль первого отсека и создает альтернативный путь потока для гравийной суспензии во время операции заполнения гравийного фильтра; и в котором дополнительно осуществляют нагнетание гравийной суспензии, по меньшей мере частично, через по меньшей мере одну шунтирующую трубу для обеспечения обхода гравийной суспензией любых преждевременно возникших песчаных перемычек или пакеров вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину, при этом ствол скважины получает более однородное заполнение гравием в кольцевом пространстве вокруг устройства борьбы с поступлением песка в скважину.
23. 23. Способ по п.16, в котором насосно-компрессорная труба является эксплуатационной колонной насосно-компрессорных труб, при этом основная труба имеет гидравлическую связь с эксплуатационной колонной насосно-компрессорных труб; и каналы перепускного кольца ориентированы для направления потока текучих сред добычи из первой кольцевой зоны в третью кольцевую зону во время эксплуатации для добычи.
24. 24. Способ по п.23, в котором дополнительно осуществляют нагнетание текучей среды в насоснокомпрессорную трубу и дополнительное нагнетание текучей среды в основную трубу, во вторую кольцевую зону через фильтрующий материал второй фильтрующей трубы, в третью кольцевую зону через перепускное кольцо, в первую кольцевую зону через фильтрующий материал первой фильтрующей трубы и в окружающий подземный пласт.