EA039961B1 - WELL MONITORING METHOD - Google Patents

WELL MONITORING METHOD Download PDF

Info

Publication number
EA039961B1
EA039961B1 EA201991596 EA039961B1 EA 039961 B1 EA039961 B1 EA 039961B1 EA 201991596 EA201991596 EA 201991596 EA 039961 B1 EA039961 B1 EA 039961B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
barrier
wellbore
pressure
container
fluid
Prior art date
Application number
EA201991596
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Шон Комптон Росс
Лесли Джарвис
Original Assignee
Метроль Текнолоджи Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Метроль Текнолоджи Лимитед filed Critical Метроль Текнолоджи Лимитед
Publication of EA039961B1 publication Critical patent/EA039961B1/en

Links

Description

Изобретение относится к способу скважинного мониторинга, в частности, но не исключительно, во время операций тампонирования и ликвидации или консервации.The invention relates to a downhole monitoring method, in particular, but not exclusively, during plugging and abandonment or conservation operations.

Традиционная конструкция скважины содержит ствол скважины, имеющий по меньшей мере одну обсадную трубу в виде трубчатого элемента, зацементированную на месте относительно геологического пласта.A conventional well design comprises a wellbore having at least one tubular casing cemented in place relative to the subsurface.

Когда скважина больше не требуется, скважину, как известно, тампонируют и ликвидируют посредством тампонирования ее цементом или альтернативой цементу. Для этой цели могут добавить барьер для управления скважиной и фрезерованным участком обсадной трубы (и любым смежным цементом) над ней. Участок пласта также может быть вырезан расширителем. Затем свежий цемент заливают в эту область для создания цементного уплотнения по всему стволу скважины, соединяя его с геологическим пластом.When the well is no longer required, the well is known to be plugged and abandoned by plugging it with cement or an alternative to cement. For this purpose, a barrier may be added to control the well and the milled section of casing (and any adjacent cement) above it. A section of the formation can also be cut with a reamer. Fresh cement is then poured into this area to create a cement seal throughout the wellbore, connecting it to the subsurface.

В альтернативном процессе тампонирования скважину могут перфорировать скважинным перфоратором, любой старый цемент в кольцевом пространстве между обсадной трубой и пластом вымывают, и новый цемент доставляют через весь ствол скважины по центру него и распространяют через перфорационные отверстия в кольцевое пространство для соединения с пластом.In an alternative plugging process, the well may be perforated with a downhole perforator, any old cement in the annulus between the casing and the formation is flushed out, and new cement is delivered through the entire wellbore and circulated through the perforations into the annulus to connect to the formation.

В любом случае образуют цементную пробку или барьер, которые, среди прочего, предназначены для предотвращения вытекания текучих сред из скважины после ликвидации.In either case, a cement plug or barrier is formed which, among other things, is intended to prevent fluids from flowing out of the well after abandonment.

Подобные способы могут быть использованы для консервации скважины.Similar methods can be used for well conservation.

В то время как это в целом соответствует требованиям, авторы настоящего изобретения отметили, что сложно оценить целостность такой цементной пробки.While this is generally adequate, the present inventors have noted that it is difficult to assess the integrity of such a cement plug.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставлен способ скважинного мониторинга, включающий:According to a first aspect of the present invention, a downhole monitoring method is provided, comprising:

установку по меньшей мере одного барьера в обсаженном стволе скважины, причем по меньшей мере один барьер содержит столб из текучего уплотнительного материала, такого так цемент, имеющий высоту по меньшей мере 2 м, так что обеспечивают противодействие гидродинамической связи и сообщению по текучей среде по всему стволу скважины, таким образом разделяя ствол скважины на нижний участок под по меньшей мере одним барьером и верхний участок над по меньшей мере одним барьером;installation of at least one barrier in a cased wellbore, the at least one barrier comprising a column of fluid sealing material, such as cement, having a height of at least 2 m, so as to counteract hydrodynamic coupling and fluid communication throughout the wellbore wells, thereby dividing the wellbore into a lower section under at least one barrier and an upper section above at least one barrier;

соединение указанного столба из текучего уплотнительного материала с частью пласта, которая определяет часть ствола скважины;connecting said column of fluid sealing material to a portion of the formation that defines a portion of the wellbore;

причем по меньшей мере часть нижнего участка обсаживают обсадной трубой, таким образом определяя кольцевое пространство между окружающим пластом и обсадной трубой;wherein at least a portion of the lower section is cased with a casing, thereby defining an annulus between the surrounding formation and the casing;

при этом в нижнем участке предусматривают узел, содержащий перфорирующее устройство;at the same time, a node containing a perforating device is provided in the lower section;

механизм управления, предназначенный для управления перфорирующим устройством и содержащий устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью приема беспроводного сигнала управления для активации перфорирующего устройства;a control mechanism for controlling the punching device and comprising a wireless communication device configured to receive a wireless control signal for activating the punching device;

датчик давления;pressure meter;

отправку в любое время беспроводного сигнала управления на устройство беспроводной связи для активации перфорирующего устройства, причем беспроводной сигнал управления передают в по меньшей мере одной из следующих форм: электромагнитной, акустической, посредством индуктивно связанных трубчатых элементов и посредством кодированных импульсов давления;sending at any time a wireless control signal to the wireless communication device to activate the perforating device, wherein the wireless control signal is transmitted in at least one of the following forms: electromagnetic, acoustic, via inductively coupled tubular elements, and via coded pressure pulses;

после установки по меньшей мере одного барьера активацию перфорирующего устройства для создания по меньшей мере одного перфорационного отверстия, проходящего через обсадную трубу;after installing at least one barrier, activating the perforating device to create at least one perforation through the casing;

после активации перфорирующего устройства:after activating the perforating device:

(i) как правило, мониторинг давления в нижнем участке под по меньшей мере одним барьером с использованием датчика давления; и (ii) как правило, отправку беспроводного сигнала данных, содержащего данные о давлении, из области по меньшей мере под одним барьером в область по меньшей мере над одним барьером с использованием по меньшей мере одной из электромагнитной связи и акустической связи.(i) typically monitoring the pressure in the lower section under at least one barrier using a pressure sensor; and (ii) generally sending a wireless data signal containing pressure data from the area below the at least one barrier to the area above the at least one barrier using at least one of electromagnetic coupling and acoustic coupling.

За счет активации перфорирующего устройства для создания перфорационного отверстия в обсадной трубе может быть создан путь из внутреннего пространства обсадной трубы к пласту.By activating the perforating device to create a perforation in the casing, a path can be created from the interior of the casing to the formation.

За счет создания по меньшей мере одного перфорационного отверстия между стволом скважины и обсадной трубой открывают путь потока текучей среды в любом уже существующем цементе, причем уже существующий цемент расположен между обсадной трубой и пластом. Таким образом, любой дополнительный путь протечки в кольцевом пространстве между пластом и обсадной трубой и, в особенности, любое повреждение соединения/уплотнения по меньшей мере одного барьера с окружающим пластом могут быть определены с использованием различных испытаний давлением, описанных в настоящем документе.By creating at least one perforation between the wellbore and the casing, a fluid flow path is opened in any pre-existing cement, the pre-existing cement being located between the casing and the formation. Thus, any additional leakage path in the annulus between the formation and the casing, and in particular any damage to the connection/seal of at least one barrier to the surrounding formation, can be determined using the various pressure tests described herein.

После этапа (ii) способ может включать (iii) оценивание того, изолирован ли нижний участок или в какой степени он изолирован.After step (ii), the method may include (iii) evaluating whether the lower section is isolated or to what extent it is isolated.

Этап (iii) может включать оценивание того, изолирован ли нижний участок или в какой степени он изолирован от верхнего участка над по меньшей мере одним барьером. Тогда как установка барьера наStep (iii) may include evaluating whether the lower section is isolated or to what extent it is isolated from the upper section over at least one barrier. Whereas setting the barrier to

- 1 039961 месте в скважине противодействует гидродинамической связи и сообщению по текучей среде и, как правило, предназначена для уплотнения или изолирования по всему барьеру, как правило, необходимо оценить, действительно ли было выполнено уплотнение и должным ли образом изолированы верхний и нижний участки.- 1 039961 location in the well opposes hydrodynamic communication and fluid communication and is usually designed to seal or isolate the entire barrier, it is usually necessary to evaluate whether the seal has actually been made and whether the upper and lower sections are properly isolated.

Способ может включать мониторинг давления в течение некоторого времени для оценивания того, изолирован ли нижний участок или в какой степени он изолирован. Время может составлять, например, более 15 мин (например, для испытания давлением), более 4 ч или намного дольше, например, более одного дня, более месяца, более года или более пяти лет (например, для долгосрочного мониторинга целостности барьера).The method may include monitoring the pressure for some time to assess whether the lower section is isolated or to what extent it is isolated. The time may be, for example, more than 15 minutes (for example, for pressure testing), more than 4 hours, or much longer, for example, more than one day, more than a month, more than a year, or more than five years (for example, for long-term monitoring of barrier integrity).

До активации перфорирующего устройства для создания перфорационных отверстий может быть проведено предшествующее испытание давлением.Prior to activating the perforating device to create perforations, a prior pressure test may be performed.

Датчик давления могут расположить на расстоянии от оставшейся части узла. В одном варианте осуществления перфорирующее устройство расположено на расстоянии от сочетания беспроводного инструмента и датчика давления, хотя возможно использование различных других сочетаний, поскольку узел может не быть предоставлен в собранном виде. Несмотря на это, узел могут называть аппаратом.The pressure sensor may be located at a distance from the remainder of the assembly. In one embodiment, the perforating device is located at a distance from the combination of cordless tool and pressure transducer, although various other combinations are possible since the assembly may not be provided assembled. Despite this, the node can be called a device.

Способ может включать этап мониторинга давления над и под указанным по меньшей мере одним барьером до, во время или после перфорирования.The method may include the step of monitoring pressure above and below said at least one barrier before, during or after perforation.

Способ может включать очистку участка пласта, таким образом обеспечивая удаление по меньшей мере части любого уже существующего цемента или других обломков, таких как грязь или фильтрационная корка, для по меньшей мере частичной очистки пласта и, следовательно, улучшения соединения с текучим уплотнительным материалом.The method may include cleaning a portion of the formation, thereby removing at least a portion of any pre-existing cement or other debris, such as mud or filter cake, to at least partially clean the formation and therefore improve bonding with the seal fluid.

Это может быть выполнено посредством одного (или более) из фрезеровки, перфорирования, плавления, кислотной обработки, или растворения, или создания взрыва. Затем устанавливают по меньшей мере один барьер по меньшей мере частично в указанном участке. Уже существующий цемент обьино расположен между обсадной трубой и стволом скважины до удаления/перфорации/плавления и т. д. обсадной трубы.This can be done through one (or more) of milling, perforating, melting, acidizing, or dissolving, or creating an explosion. Then at least one barrier is installed at least partially in the specified area. Pre-existing cement is generally placed between the casing and the wellbore prior to removal/perforation/melting, etc. of the casing.

В частности, этап очистки указанного участка может включать удаление, например, фрезерование, части обсадной трубы и по меньшей мере части любого уже существующего цемента, находящегося в контакте с пластом, в указанном участке.In particular, the step of cleaning said area may include removing, for example, milling, a portion of the casing and at least a portion of any pre-existing cement in contact with the formation in said area.

В определенных вариантах осуществления этап очистки указанного участка включает предшествующий этап перфорирования части обсадной трубы в указанном участке и вымывание по меньшей мере части любого уже существующего цемента, находящегося в контакте с окружающим пластом.In certain embodiments, the step of cleaning said area includes a prior step of perforating a portion of the casing in said area and flushing out at least a portion of any pre-existing cement in contact with the surrounding formation.

Факультативно предусматривают верхнее перфорирующее устройство, причем верхнее перфорирующее устройство предусматривают в верхнем участке над по меньшей мере одним барьером, и причем способ включает создание по меньшей мере одного перфорационного отверстия между стволом скважины и обсадной трубой над по меньшей мере одним барьером.Optionally, an upper perforating device is provided, wherein the upper perforating device is provided in the upper portion above the at least one barrier, and the method includes creating at least one perforation between the wellbore and the casing above the at least one barrier.

Верхний и нижний участки могут быть смежными верхней и нижней зонам соответственно.The top and bottom portions may be adjacent to the top and bottom zones, respectively.

Часть пласта, с которой соединен столб из текучего материала, как правило, представляет собой непроницаемую часть, т.е. через нее не проходит путь потока текучей среды, и часто имеет название перекрывающая порода. Перфорационные отверстия также могут быть смежными с подобной непроницаемой частью пласта.The portion of the formation to which the fluid column is connected is typically the impermeable portion, i.e. there is no fluid flow path through it, and is often referred to as overburden. The perforations may also be adjacent to a similar impermeable portion of the formation.

Способ могут использовать для консервации и ликвидации участка или смежной зоны ствола скважины / скважины или всей скважины / всего ствола скважины.The method can be used for the conservation and abandonment of a section or adjacent zone of the wellbore/well or the entire well/the entire wellbore.

По меньшей мере один барьер, содержащий столб из текучего уплотнительного материала (часто цемента), также может содержать другие компоненты, такие как уплотняющая или неуплотняющая подвеска, мостовая пробка или пакер. Датчик давления может быть предусмотрен между частью из текучего уплотнительного материала и другими компонентами, такими как мостовая пробка, причем при проведении испытаний давлением, описанных в настоящем документе, это может способствовать подтверждению того, является или нет это барьером из текучего уплотнительного материала, находящимся под давлением.The at least one barrier containing a column of flowable sealing material (often cement) may also contain other components such as a sealing or non-sealing hanger, bridge plug, or packer. A pressure transducer may be provided between the fluid sealing material portion and other components, such as a bridge plug, and in the pressure tests described herein, this can help confirm whether or not it is a pressurized fluid sealing material barrier. .

Текучий уплотнительный материал может включать цемент, или альтернативу цементу, или его заменитель. Текучий уплотнительный материал является текучим по меньшей мере во время доставки и может или не может застывать/затвердевать.The fluid sealing material may include cement, or an alternative to, or a substitute for, cement. The fluid sealing material is fluid, at least during delivery, and may or may not set/solidify.

Упоминания установки барьера должны рассматриваться как размещение барьера, а не застывание/затвердевание барьера.References to setting a barrier should be considered as placing the barrier, not curing/hardening the barrier.

Упоминания цемента в настоящем документе включают альтернативы цементу. Затвердевающий заменитель цемента может включать эпоксиды и смолы или незатвердевающий заменитель цемента, такой как Sandaband™.References to cement in this document include alternatives to cement. The hardening cement substitute may include epoxies and resins or a non-hardening cement substitute such as Sandaband™.

Далее в настоящем документе текучий уплотнительный материал часто называют цементом.Hereinafter, the flowable sealing material is often referred to as cement.

Дополнительным вариантом для текучего уплотнительного материала / альтернативы цементу / его заменителя для тампонирования и ликвидации является плавление (или в более широком смысле создание реакции окисления) трубчатых элементов и/или части окружающего пласта. Например, для этой цеAn additional option for a fluid sealant/alternative to cement/substitute for plugging and abandonment is to melt (or more broadly create an oxidizing reaction) the tubulars and/or part of the surrounding formation. For example, for this

- 2 039961 ли могут использовать термит. Термит может представлять собой смесь горючего из металлического порошка и оксида, например, оксида железа.- 2 039961 whether thermite can be used. Thermite may be a mixture of fuel from a metal powder and an oxide, such as iron oxide.

Тогда как беспроводной сигнал может быть отправлен до установки барьера и активации перфорирующего устройства на основе временной задержки (так что их активируют после установки барьера); как правило, барьер устанавливают до отправки беспроводного сигнала управления на устройство беспроводной связи, так что беспроводной сигнал управления отправляют из области над барьером на устройство беспроводной связи под барьером для активации перфорирующего устройства. Соответственно, в таких вариантах осуществления беспроводной сигнал проходит через / по всему / вокруг барьера.Whereas the wireless signal can be sent before the barrier is set and the perforating device is activated on a time delay basis (so that they are activated after the barrier is set); typically, the barrier is set before the wireless control signal is sent to the wireless communication device, so that the wireless control signal is sent from the area above the barrier to the wireless communication device below the barrier to activate the perforating device. Accordingly, in such embodiments, the implementation of the wireless signal passes through / around / around the barrier.

Перфорирующее устройство может быть активировано сразу после, или больше чем через неделю, или больше чем через месяц после установки барьера / консервации / ликвидации зоны. Конечно, перфорирующее устройство может быть активировано больше чем через шесть месяцев, больше чем через год или больше чем через пять лет после этого.The punching device can be activated immediately after, or more than a week, or more than a month after the installation of the barrier / preservation / liquidation of the zone. Of course, the perforating device may be activated more than six months, more than a year, or more than five years thereafter.

Барьер может законсервировать или ликвидировать нижний участок / нижнюю зону, не обязательно весь ствол скважины / всю скважину, так что проведение операций, таких как испытание скважины или разработка другой зоны, может продолжаться в другом участке / другой зоне. В качестве альтернативы, весь ствол скважины / вся скважина могут быть законсервированы или ликвидированы.The barrier may shut down or abandon a lower section/lower zone, not necessarily the entire wellbore/entire well, so that operations such as well testing or development of another zone may continue in another section/zone. Alternatively, the entire wellbore/entire well may be mothballed or abandoned.

Консервация зоны представляет собой приведение зоны в состояние, при котором фонтанирование на поверхность не происходит и при котором необходимо изолирование посредством барьера на срок по меньшей мере один месяц, факультативно более трех месяцев или более шести месяцев. Конечно, ствол скважины / скважина могут быть законсервированы на более долгий период, например, больше чем на год или больше чем на пять лет.Conservation of a zone is bringing the zone to a state in which there is no flow to the surface and in which it is necessary to isolate by means of a barrier for a period of at least one month, optionally more than three months or more than six months. Of course, the wellbore/well may be mothballed for a longer period, such as more than a year or more than five years.

Следовательно, предпочтительно барьер представляет собой, как правило, постоянный или полупостоянный барьер, так как он остается на месте в течение срока, составляющего по меньшей мере один месяц, факультативно более трех месяцев или более шести месяцев. Конечно, барьер может оставаться на месте намного дольше, например, более года или более пяти лет. Соответственно, в течение таких периодов фонтанирование на поверхность происходить не будет.Therefore, preferably the barrier is generally a permanent or semi-permanent barrier, since it remains in place for a period of at least one month, optionally more than three months or more than six months. Of course, the barrier may remain in place for much longer, such as more than a year or more than five years. Accordingly, during such periods, flowing to the surface will not occur.

Ликвидация ствола скважины / скважины представляет собой ситуацию, при которой не предполагается или не существует варианта повторения фонтанирования стволом скважины / скважиной текучих сред на поверхность. Следовательно, барьер, как правило, представляет собой постоянный барьер, так как он остается на месте на неопределенный срок.A wellbore/well abandonment is a situation in which no recurrence of the wellbore/well flowing fluids to the surface is expected or exists. Therefore, the barrier is typically a permanent barrier, as it remains in place indefinitely.

Двойной барьерdouble barrier

Два или более таких барьеров и факультативно два или более таких узлов могут быть предусмотрены в скважине. Следовательно, по меньшей мере один барьер может представлять собой основной барьер, и по меньшей мере один вспомогательный барьер, который может содержать столб из текучего уплотнительного материала, может быть установлен под узлом, так что по меньшей мере один вспомогательный барьер противодействует гидродинамической связи и сообщению по текучей среде по всему стволу скважины, таким образом изолируя участок ствола скважины между основным и вспомогательным барьерами от участка ствола скважины под вспомогательным барьером.Two or more such barriers and optionally two or more such assemblies may be provided in the well. Therefore, at least one barrier may be the primary barrier and at least one secondary barrier, which may comprise a column of fluid sealing material, may be positioned below the assembly such that the at least one secondary barrier resists fluid communication and communication. fluid throughout the wellbore, thereby isolating the section of the wellbore between the primary and secondary barriers from the section of the wellbore below the secondary barrier.

Для таких вариантов осуществления вспомогательный барьер будет, как правило, установлен первым.For such embodiments, the secondary barrier will typically be installed first.

Датчик давления может представлять собой основной датчик давления, и ствол скважины может содержать вспомогательный датчик давления под по меньшей мере одним вспомогательным барьером.The pressure sensor may be a primary pressure sensor and the wellbore may include an auxiliary pressure sensor under at least one secondary barrier.

Для таких вариантов осуществления факультативно узел представляет собой основной узел, перфорирующее устройство представляет собой основное перфорирующее устройство, механизм управления представляет собой основной механизм управления, и устройство беспроводной связи представляет собой основное устройство беспроводной связи, и вспомогательный узел может быть предусмотрен под по меньшей мере одним вспомогательным барьером, причем вспомогательный узел содержит вспомогательный датчик давления, вспомогательное перфорирующее устройство;For such embodiments, optionally, the node is the main node, the punching device is the main punching device, the control mechanism is the main control mechanism, and the wireless communication device is the main wireless communication device, and the auxiliary node can be provided under at least one auxiliary a barrier, and the auxiliary node contains an auxiliary pressure sensor, an auxiliary perforating device;

вспомогательный механизм управления, предназначенный для управления перфорирующим устройством и содержащий вспомогательное устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью приема беспроводного сигнала управления для активации перфорирующего устройства;an auxiliary control mechanism for controlling the punching device and comprising an auxiliary wireless communication device configured to receive a wireless control signal for activating the punching device;

причем способ может включать:wherein the method may include:

отправку в любое время беспроводного сигнала управления на вспомогательное устройство беспроводной связи для активации вспомогательного перфорирующего устройства, причем беспроводной сигнал управления передают по меньшей мере в одной из следующих форм: электромагнитной, акустической, посредством индуктивно связанных трубчатых элементов и посредством кодированных импульсов давления;sending at any time a wireless control signal to the accessory wireless communication device to activate the accessory punching device, the wireless control signal being transmitted in at least one of the following forms: electromagnetic, acoustic, via inductively coupled tubulars, and via coded pressure pulses;

после установки по меньшей мере одного вспомогательного барьера активацию вспомогательного перфорирующего устройства для создания по меньшей мере одного перфорационного отверстия между стволом скважины и обсадной трубой;after installing at least one secondary barrier, activating the secondary perforating device to create at least one perforation between the wellbore and the casing;

мониторинг давления в участке под вспомогательным барьером с использованием вспомогательного датчика давления; иpressure monitoring in the area under the auxiliary barrier using an auxiliary pressure sensor; And

- 3 039961 отправку беспроводного сигнала данных, содержащего данные о давлении, из области под вспомогательным барьером в область над вспомогательным барьером с использованием по меньшей мере одного из электромагнитной связи, акустической связи и индуктивно связанных трубчатых элементов.- 3 039961 sending a wireless data signal containing pressure data from the area under the auxiliary barrier to the area above the auxiliary barrier using at least one of electromagnetic coupling, acoustic coupling and inductively coupled tubular elements.

Барьер может содержать или быть выполнен из столба из текучего уплотнительного материала (например, цемента), такого как столб, имеющий высоту по меньшей мере 2 м или по меньшей мере 10 м, по меньшей мере 50 м, 200-500 м и, возможно, до 1000 м или даже больше. Короткий цементный барьер может быть предпочтительным для зонального изолирования, в то время как более длинные цементные барьеры, как правило, используются для изолирования ствола скважины / скважины.The barrier may comprise or be made of a column of flowable sealing material (e.g. cement) such as a column having a height of at least 2 m or at least 10 m, at least 50 m, 200-500 m and possibly up to 1000 m or even more. A short cement barrier may be preferred for zonal isolation, while longer cement barriers are typically used for wellbore/well isolation.

Узел может быть подвешен на основном барьере.The knot can be suspended from the main barrier.

Барьер находится, как правило, по меньшей мере на 100 м или 300 м ниже поверхности ствола скважины / скважины.The barrier is typically at least 100 m or 300 m below the wellbore/well surface.

В дополнение к обсадной трубе в определенных вариантах осуществления, особенно в тех, в которых присутствуют акустические связи, трубчатый элемент может проходить от основного барьера и/или вспомогательного барьера к поверхности ствола скважины / скважины. В других вариантах осуществления, например, в которых используют ЭМ связь, это может не требоваться.In addition to the casing, in certain embodiments, especially those in which acoustic communications are present, the tubular may extend from the primary barrier and/or secondary barrier to the wellbore/well surface. In other embodiments, such as those that use EM communication, this may not be required.

Этап мониторинга может быть выполнен до и/или после установки вспомогательного барьера, факультативно с размещением столба цемента на месте над основным барьером.The monitoring step may be performed before and/or after the secondary barrier is installed, optionally placing a cement column in place above the primary barrier.

Следовательно, компоненты узла / основного узла, описанные в настоящем документе, могут факультативно быть продублированы и включены во вспомогательный узел.Therefore, the node / main node components described herein can optionally be duplicated and included in the auxiliary node.

Мониторинг коллектораCollector monitoring

Способ также может включать мониторинг коллектора после установки по меньшей мере одного барьера путем использования дополнительного узла в стволе скважины под по меньшей мере одним барьером. Мониторинг коллектора, как правило, происходит посредством пути сообщения между стволом скважины и проницаемым участком пласта, и беспроводные связи, как описано в настоящем документе, могут быть использованы для ретрансляции сигналов и выведения данных.The method may also include monitoring the reservoir after the installation of at least one barrier by using an additional node in the wellbore under at least one barrier. Reservoir monitoring typically occurs via a communication path between the wellbore and the permeable portion of the formation, and wireless communications, as described herein, can be used to relay signals and derive data.

Дополнительный узел может содержать дополнительный датчик давления.The additional assembly may contain an additional pressure sensor.

Способ может включать предоставление дополнительного узла, смежного с коллектором, в нижнем участке, причем дополнительный узел содержит дополнительное перфорирующее устройство;The method may include providing an additional node adjacent to the manifold, in the lower section, and the additional node contains an additional perforating device;

отправку в любое время беспроводного сигнала управления на указанное или любое дополнительное устройство беспроводной связи для активации дополнительного перфорирующего устройства, причем беспроводной сигнал управления передают в по меньшей мере одной из следующих форм: электромагнитной, акустической, посредством индуктивно связанных трубчатых элементов и посредством кодированных импульсов давления;sending at any time a wireless control signal to said or any additional wireless communication device to activate the additional perforating device, wherein the wireless control signal is transmitted in at least one of the following forms: electromagnetic, acoustic, via inductively coupled tubular elements, and via coded pressure pulses;

после установки по меньшей мере одного барьера активацию дополнительного перфорирующего устройства для создания по меньшей мере одного перфорационного отверстия между скважиной и окружающим коллектором;after installing at least one barrier, activating an additional perforating device to create at least one perforation between the well and the surrounding reservoir;

после активации дополнительного перфорирующего устройства:after activating the optional punching device:

(i) мониторинг давления в нижнем участке под по меньшей мере одним барьером с использованием указанного или любого дополнительного датчика давления; и (ii) отправку беспроводного сигнала данных, содержащего данные о давлении, из области по меньшей мере под одним барьером в область по меньшей мере над одним барьером с использованием по меньшей мере одного из электромагнитной связи, акустической связи и индуктивно связанных трубчатых элементов.(i) monitoring the pressure in the lower section under at least one barrier using the specified or any additional pressure sensor; and (ii) sending a wireless data signal containing pressure data from the area below the at least one barrier to the area above the at least one barrier using at least one of electromagnetic coupling, acoustic coupling, and inductively coupled tubulars.

Дополнительный узел может содержать дополнительный механизм управления для управления дополнительным перфорирующим устройством.The additional node may include an additional control mechanism for controlling an additional perforating device.

Для таких вариантов осуществления перфорирующее устройство может быть смежным с необсаженным участком ствола скважины для улучшения возможности соединения, в частности, там, где поры в пласте могут быть по меньшей мере частично заблокированы фильтрационной коркой.For such embodiments, the perforating device may be adjacent to the open hole to improve connectivity, particularly where pores in the formation may be at least partially blocked by a filter cake.

ЕмкостьCapacity

Узел или аппарат в определенных вариантах осуществления настоящего изобретения содержит емкость, и способ включает приведение текучей среды в движение через отверстие между внутренним пространством и внешним пространством емкости. Движение текучей среды направляют предпочтительно из внутреннего пространства емкости во внешнее пространство емкости, хотя его могут обеспечивать и в обратном направлении.The assembly or apparatus in certain embodiments of the present invention comprises a container, and the method includes propelling a fluid through an opening between the interior and exterior of the container. The movement of the fluid is preferably directed from the inside of the container to the outside of the container, although it can also be provided in the opposite direction.

Емкость может быть расположена в различных частях скважины или ствола скважины, как правило, под основным (основными) (или вспомогательным (вспомогательными)) барьером (барьерами), факультативно между основным и вспомогательным барьерами.The container may be located in various parts of the well or wellbore, typically under the primary(s) (or secondary(s)) barrier(s), optionally between the primary and secondary barrier(s).

Емкость может быть особенно полезной для проведения операций в отношении давления для испытания давлением барьера. Она также может быть использована для восстановления давления после падения давления.The container may be particularly useful for carrying out pressure operations for pressure testing the barrier. It can also be used to restore pressure after a pressure drop.

Возникновение движения текучей среды между внутренним пространством и внешним пространством емкости могут обеспечивать до, во время и/или после активации перфорирующего устройства. КоThe occurrence of fluid movement between the interior and exterior of the container may be provided before, during and/or after activation of the perforating device. Co.

- 4 039961 нечно, оно может быть отложено больше чем на час, больше чем на неделю, больше чем на один месяц, факультативно больше чем на один год или больше чем на пять лет после активации перфорирующего устройства. Например, оно может быть активировано, когда проводятся работы в соседнем стволе скважины / соседней скважине.- 4 039961 Certainly, it can be delayed for more than an hour, more than a week, more than one month, optionally more than one year or more than five years after activation of the perforating device. For example, it may be activated when work is being carried out in an adjacent wellbore/adjacent well.

Аппарат может быть продолговатой формы. Он может иметь форму трубы. Как правило, он имеет цилиндрическую форму.The apparatus may be oblong. It may be in the form of a tube. As a rule, it has a cylindrical shape.

Тогда как размер емкости может изменяться в зависимости от свойств ствола скважины / скважины, как правило, емкость может иметь объем по меньшей мере 5 литров (л) или по меньшей мере 50 л, факультативно по меньшей мере 100 л. Емкость может иметь объем не более 3000 л, как правило, не более 1500 л, факультативно не более 500 л.While the size of the container may vary depending on the properties of the wellbore/well, typically the container may have a volume of at least 5 liters (L) or at least 50 L, optionally at least 100 L. The container may have a volume of not more than 3000 liters, as a rule, not more than 1500 liters, optionally not more than 500 liters.

Таким образом, аппарат может содержать трубу / трубчатый элемент (или переводник в части трубы / трубчатого элемента), вмещающий емкость и другие компоненты, или, в связи с этим, емкость может быть выполнена из трубчатых элементов, таких как насосно-компрессорная труба или бурильная труба, соединенные вместе.Thus, the apparatus may comprise a pipe/tubular element (or a sub in the pipe/tubular element part) containing a container and other components, or, in this regard, the container can be made of tubular elements, such as tubing or drill pipe. pipe connected together.

Отверстие, обеспечивающее движение текучей среды между внутренним пространством и внешним пространством емкости, может представлять собой уже существующее отверстие или канал или может быть создано на месте, например, перфорирующим устройством.The opening allowing fluid to flow between the interior and exterior of the container may be a pre-existing opening or channel, or may be created in situ, such as by a perforating device.

Отверстие обеспечивает площадь поперечного сечения для гидродинамической связи и сообщения по текучей среде. Указанная площадь может составлять менее 0,1 см2, факультативно по меньшей мере 0,25 см2 или по меньшей мере 1 см2. Площадь поперечного сечения может составлять не более 150 см2, или не более 25 см2, или не более 5 см2, факультативно не более 2 см2.The orifice provides a cross-sectional area for fluid communication and fluid communication. Said area may be less than 0.1 cm2, optionally at least 0.25 cm2 or at least 1 cm2 . The cross-sectional area may be at most 150 cm 2 , or at most 25 cm 2 , or at most 5 cm 2 , optionally at most 2 cm 2 .

В первом случае устройство управления управляет отверстием. В качестве альтернативы, емкость содержит корпус для перфорирующего устройства, и отверстие создают за счет активации указанного (или иного) перфорирующего устройства. Часто перфорирующее устройство содержит по меньшей мере один кумулятивный заряд.In the first case, the control device controls the opening. Alternatively, the container contains a housing for the perforating device, and the opening is created by activating said (or other) perforating device. Often the perforating device contains at least one shaped charge.

Может быть предусмотрено менее десяти отверстий или менее пяти отверстий.Less than ten openings or less than five openings may be provided.

Внешнее пространство емкости в целом представляет собой окружающую часть ствола скважины / скважины. Окружающая часть ствола скважины / скважины представляет собой часть ствола скважины / скважины, которая окружает аппарат, в особенности, снаружи отверстия непосредственно до перемещения устройства управления в ответ на сигнал управления или отверстия, созданного указанным или любым перфорирующим устройством.The outer space of the container as a whole is the surrounding part of the wellbore/well. The wellbore/wellbore environment is the part of the wellbore/wellbore that surrounds the apparatus, especially outside of the opening immediately prior to movement of the control device in response to a control signal or opening created by said or any perforating device.

Вход в емкость или выход из нее называют движением текучей среды.Entering or exiting a container is called fluid movement.

В определенных вариантах осуществления емкость расположена смежно с, над или под перфорационными отверстиями для очистки перфорационных отверстий. Множество емкостей могут быть использованы и предусмотрены вместе или раздельно в разных частях ствола скважины или скважины.In certain embodiments, a container is positioned adjacent to, above, or below the perforations to clean the perforations. A plurality of containers may be used and provided together or separately in different parts of the wellbore or well.

Устройство управленияControl device

Устройство управления может содержать узел механического клапана, насос и/или узел защелки. Устройство управления, как правило, отвечает на беспроводные сигналы посредством указанного или любого отдельного устройства беспроводной связи. Устройство управления может быть или может не быть расположено в отверстии. В вариантах осуществления с устройством управления и уже существующим отверстием устройство управления можно перемещать в ответ на сигнал управления по меньшей мере за 2 мин до и/или по меньшей мере за 2 мин после любой активации перфорирующего устройства. Этот период может составлять по меньшей мере 10 мин до и/или после любой активации перфорирующего устройства. Благодаря их независимому управлению можно извлечь полезную информацию между активацией перфорирующего устройства и активацией устройства управления.The control device may include a mechanical valve assembly, a pump, and/or a latch assembly. The control device typically responds to wireless signals through the specified or any separate wireless device. The control device may or may not be located in the opening. In embodiments with a control device and a pre-existing orifice, the control device may be moved in response to a control signal at least 2 minutes before and/or at least 2 minutes after any activation of the perforating device. This period may be at least 10 minutes before and/or after any activation of the perforating device. Through their independent control, it is possible to extract useful information between the activation of the perforating device and the activation of the control device.

Устройство управления может быть приспособлено для закрывания отверстия в первом положении и открывания отверстия во втором положении. Таким образом, как правило, в первом положении устройство управления уплотняет указанное внутреннее пространство емкости относительно указанного внешнего пространства емкости, и, как правило, во втором положении устройство управления обеспечивает прохождение текучей среды в емкость / из емкости. Таким образом, во втором положении может быть обеспечена гидродинамическая связь и сообщение по текучей среде между указанным внутренним пространством емкости и указанным внешним пространством емкости.The control device may be adapted to close the hole in the first position and open the hole in the second position. Thus, typically in a first position, the control device seals said interior space of the container relative to said external space of the container, and typically, in a second position, the control device allows fluid to flow into/out of the container. Thus, in the second position, fluid communication and fluid communication can be provided between said interior of the container and said outer space of the container.

Устройство управления можно вновь переместить в положение, в котором оно находилось изначально, или в следующее положение, которое может быть более открытым, или более закрытым, или частично открытым/закрытым положением. Это, как правило, происходит в ответ на прием дополнительного сигнала управления.The control device can be moved back to the position it was originally in, or to the next position, which may be more open, or more closed, or partially open/closed. This usually occurs in response to receiving an additional control signal.

Следовательно, факультативно устройство управления можно вновь переместить для противодействия движению текучей среды между емкостью и внешним пространством емкости. Например, расход можно остановить, или возобновить, или изменить, и факультативно им могут частично управлять в соответствии с параметром или временной задержкой. Как правило, устройство управления в открытом втором положении остается присоединенным к аппарату.Therefore, optionally, the control device can again be moved to counteract the movement of fluid between the container and the outer space of the container. For example, the flow may be stopped or resumed or changed and optionally may be partially controlled according to a parameter or time delay. As a rule, the control device in the open second position remains attached to the apparatus.

Устройство управления можно закрыть до выравнивания какой-либо разности давлений между емThe control device can be closed until any pressure difference between it has equalized.

- 5 039961 костью и внешним пространством емкости. Оставшуюся разность давлений могут факультативно использовать позднее. Таким образом, процедуру перемещения устройства управления для обеспечения движения текучей среды или противодействия движению текучей среды можно повторить позднее.- 5 039961 bone and outer space of the container. The remaining pressure difference can optionally be used later. Thus, the procedure for moving the control device to move the fluid or counteract the movement of the fluid can be repeated at a later time.

Устройство управления может быть расположено на одном конце аппарата. Однако оно может быть расположено в его центральной части. Одно или более устройств могут быть расположены в разных положениях.The control device may be located at one end of the apparatus. However, it can be located in its central part. One or more devices may be located in different positions.

Механизм управления может быть выполнен с возможностью перемещения устройства управления для выборочного обеспечения движения текучей среды или противодействия движению текучей среды к/из по меньшей мере части емкости при соблюдении определенного условия, например при достижении определенного давления, например, 2000 фунтов на квадратный дюйм, или после временной задержки. Таким образом, сигнал управления, вызывающий ответную реакцию в виде перемещения устройства управления, может зависеть от определенных параметров, и разные сигналы управления могут быть отправлены в зависимости от подходящих параметров для конкретных условий в стволе скважины / скважине.The control mechanism may be configured to move the control device to selectively move the fluid or resist the movement of the fluid to/from at least a portion of the container under a certain condition, such as when a certain pressure is reached, such as 2000 psi, or after time delay. Thus, the control signal causing the control device to respond may depend on certain parameters, and different control signals may be sent depending on the appropriate parameters for the specific wellbore/well conditions.

КлапанValve

Устройство управления может содержать узел механического клапана, имеющий запирающий элемент, приспособленный для перемещения для выборочного обеспечения движения текучей среды или противодействия движению текучей среды между по меньшей мере частью емкости и внешним пространством емкости через отверстие.The control device may include a mechanical valve assembly having a locking member adapted to move to selectively allow or resist fluid flow between at least a portion of the container and the exterior of the container through the opening.

Запирающим элементом можно управлять прямо или косвенно. В определенных вариантах осуществления запирающий элемент прямо приводится в действие механизмом управления, хотя, как правило, отдельный второй механизм управления предоставляют для управления запирающим элементом. Он может управляться электромеханическим или электрогидравлическим способом посредством перемещения. В других вариантах осуществления клапаном управляют косвенно, например, за счет перемещения поршня, вызывающего перемещение клапана.The locking element can be controlled directly or indirectly. In certain embodiments, the locking element is directly actuated by the control mechanism, although typically a separate second control mechanism is provided to operate the locking element. It can be controlled electro-mechanically or electro-hydraulically by moving. In other embodiments, the valve is controlled indirectly, such as by moving a piston causing the valve to move.

Узел механического клапана может содержать сплошной запирающий элемент. Узел механического клапана, как правило, имеет впускное отверстие, седло клапана и механизм уплотнения. Седло и механизм уплотнения могут содержать единый компонент (например, шланговую задвижку или механически разрывную мембрану).The mechanical valve assembly may include a solid locking element. A mechanical valve assembly typically has an inlet, a valve seat, and a sealing mechanism. The seat and sealing mechanism may comprise a single component (eg a pinch valve or a mechanical bursting disc).

Предпочтительными являются узлы поршневых, игольчатых и золотниковых клапанов.Piston, needle and spool valve assemblies are preferred.

Запирающий элемент может быть запущен по меньшей мере одним из (i) двигателя и привода, (ii) пружины, (iii) разности давлений, (iv) электромагнита и (v) винтового шпинделя.The locking element may be driven by at least one of (i) a motor and actuator, (ii) a spring, (iii) a differential pressure, (iv) an electromagnet, and (v) a screw spindle.

Приведение в действие разностью давленийOperated by differential pressure

Множество различных движущих сил могут вызвать движение текучей среды через отверстие, например, разность давлений между внутренним пространством и внешним пространством емкости и/или насос.A variety of different driving forces can cause fluid to move through the opening, such as a pressure difference between the interior and exterior of a container and/or a pump.

До перемещения текучей среды давление внутри емкости и снаружи емкости может отличаться. Эта разность давлений больше, чем моментальная, как правило, она составляет по меньшей мере одну минуту и обычно дольше.Prior to moving the fluid, the pressure inside the container and outside the container may be different. This pressure difference is greater than the instantaneous one, typically at least one minute and usually longer.

Таким образом, после создания отверстия или активации устройства управления для обеспечения сообщения через уже существующее отверстие текучая среда движется из области более высокого давления в область более низкого давления.Thus, after a hole is created or a control device is activated to communicate through an already existing hole, fluid moves from a region of higher pressure to a region of lower pressure.

Например, емкость с положительным дифференциальным давлением (имеющая давление, которое выше, чем давление снаружи емкости / окружающей части ствола скважины) может повышать давление в изолированном участке ствола скважины.For example, a positive differential pressure vessel (having a pressure that is higher than the pressure outside the vessel/surrounding the wellbore) can pressurize an isolated section of the wellbore.

Емкость с отрицательным дифференциальным давлением (имеющая давления, которое ниже, чем давление снаружи емкости / окружающей части ствола скважины) является альтернативой. Как правило, по меньшей мере 5 л текучей среды втягивают в емкость, факультативно по меньшей мере 50 л или по меньшей мере 100 л (другие емкости, такие как емкости с положительным дифференциальным давлением, могут иметь такую же величину движения текучей среды через отверстие). Это также могут использовать для проведения испытания давлением, или при использовании для способствования мониторингу коллектора это может устранить повреждение пласта, то есть по меньшей мере частично разблокировать любые заблокированные части и/или свободные части ствола скважины и/или окружающего пласта; часто этого достаточно для улучшения возможности соединения под давлением между стволом скважины и пластом.A negative differential pressure vessel (having a pressure that is lower than the pressure outside the vessel/surrounding the wellbore) is an alternative. Typically, at least 5 liters of fluid is drawn into the container, optionally at least 50 liters or at least 100 liters (other containers, such as positive differential pressure containers, may have the same amount of fluid movement through the orifice). It can also be used to perform a pressure test, or when used to assist reservoir monitoring, it can repair damage to the formation, i.e., at least partially unblock any blocked portions and/or free portions of the wellbore and/or surrounding formation; this is often sufficient to improve the pressurized connection between the wellbore and the formation.

Емкость, как правило, содержит газ, например, по меньшей мере 85 об.% газа, такого как азот, диоксид углерода или воздух. В одном варианте осуществления текучая среда может быть уплотнена в по меньшей мере части (например, более 50 об.%) емкости под атмосферным давлением до доставки, а затем аппарат доставляют в ствол скважины (который имеет более высокое скважинное давление). Таким образом, давление в указанной части емкость, давление в которой ниже, чем давление снаружи емкости, до движения текучей среды может находиться в диапазоне от 14 до 25 фунтов на квадратный дюйм, что является нормальным атмосферным давлением, которое иногда повышается при более высоких темпераThe container typically contains a gas, for example at least 85% by volume of a gas such as nitrogen, carbon dioxide or air. In one embodiment, the fluid may be compacted into at least a portion (eg, greater than 50% by volume) of the vessel at atmospheric pressure prior to delivery, and then the tool is delivered to the wellbore (which has a higher downhole pressure). Thus, the pressure in said portion of the container, which is lower than the pressure outside the container, prior to fluid movement, may be in the range of 14 to 25 psi, which is normal atmospheric pressure, which sometimes rises at higher temperatures.

- 6 039961 турах в стволе скважины. В качестве альтернативы в емкости может быть эффективно создано разрежение, то есть создано давление ниже 14 фунтов на квадратный дюйм, факультативно ниже 10 фунтов на квадратный дюйм.- 6 039961 tours in the wellbore. Alternatively, the vessel can effectively be evacuated, ie pressurized below 14 psi, optionally below 10 psi.

Разность давлений между внутренним пространством емкости со сниженным давлением и указанным внешним пространством емкости до обеспечения движения текучей среды может составлять по меньшей мере 100 фунтов на квадратный дюйм или по меньшей мере 500 фунтов на квадратный дюйм, предпочтительно по меньшей мере 1000 фунтов на квадратный дюйм.The pressure difference between the interior of the reduced pressure vessel and said exterior of the vessel prior to fluid movement may be at least 100 psi or at least 500 psi, preferably at least 1000 psi.

Приведение в действие насосомPump actuation

В качестве альтернативы или дополнения, устройство управления может содержать электрический насос для приведения текучей среды в движение через отверстие между внутренним пространством и внешним пространством емкости. Насос может быть расположен в отверстии. Факультативно насос выполнен с возможностью перекачивания текучей среды из внешнего пространства емкости во внутреннее пространство емкости.Alternatively or in addition, the control device may comprise an electric pump for driving fluid through an opening between the interior and exterior of the container. The pump may be located in the hole. Optionally, the pump is configured to pump fluid from the outside of the container to the inside of the container.

В качестве альтернативы, насос работает таким образом, что перекачивает текучую среду из емкости в окружающую часть ствола скважины. Зачастую это количество составляет по меньшей мере один литр или более пяти литров текучей среды, которую добавили в емкость на поверхности до опускания аппарата в ствол скважины. Эту текучую среду могут использовать для создания изменения давления для испытания давлением по меньшей мере одного барьера или для обработки ствола скважины / скважины / коллектора.Alternatively, the pump is operated to pump fluid from the reservoir into the surrounding wellbore. Often this amount is at least one liter or more than five liters of fluid that was added to the vessel at the surface prior to lowering the tool into the wellbore. This fluid can be used to create a pressure change to pressure test at least one barrier or to treat the wellbore/well/reservoir.

Электрический насос предпочтительно представляет собой объемный насос, такой как поршневой насос, шестеренный насос, винтовой насос, диафрагменный насос, кулачковый насос; в особенности, поршневой или шестеренный насос. В качестве альтернативы, насос может представлять собой скоростной насос, такой как центробежный насос.The electric pump is preferably a positive displacement pump such as a piston pump, a gear pump, a screw pump, a diaphragm pump, a lobe pump; especially a piston or gear pump. Alternatively, the pump may be a high speed pump such as a centrifugal pump.

Насос может быть выполнен с возможностью перекачивания текучих сред со скоростью от 0,01 см3/с до 20 см3/с.The pump may be configured to pump fluids at a rate of 0.01 cm 3 /s to 20 cm 3 /s.

Операция перекачивания или скорость могут управляться в ответ на прием дополнительного сигнала управления указанным или любым отдельным устройством беспроводной связи (или это может быть инструкцией в исходном сигнале).The pumping operation or rate may be controlled in response to the receipt of an additional control signal by said or any individual wireless communication device (or it may be an instruction in the original signal).

Другие устройства управленияOther control devices

Устройство управления может содержать узел защелки, который, в свою очередь, управляет плавающим поршнем: он может удерживать плавающий поршень на месте, противодействуя действию других сил (например, давлению в стволе скважины), и высвобождается/перемещается в ответ на инструкцию от контроллера для обеспечения движения текучей среды через отверстие.The control device may include a latch assembly which in turn controls the floating piston: it can hold the floating piston in place against other forces (e.g. wellbore pressure) and is released/moves in response to an instruction from the controller to provide movement of fluid through the orifice.

Отверстие может содержать обратный клапан, который может противодействовать движению текучей среды через него.The orifice may include a check valve that may resist movement of fluid through it.

Аппарат может содержать штуцер.The device may contain a fitting.

Штуцер может быть выполнен как одно целое с устройством управления, или он может находиться на пути потока, содержащем отверстие и устройство управления.The fitting may be integral with the control device, or it may be in the flow path containing the opening and the control device.

Указанная площадь поперечного сечения может содержать фильтр.Said cross-sectional area may contain a filter.

Запирающий элемент может выполнять функцию штуцера, факультативно регулируемого штуцера, который могут изменять по месту эксплуатации, или он может быть нерегулируемым штуцером.The locking element may function as a choke, an optionally adjustable choke that can be changed in the field, or it may be a non-adjustable choke.

Таким образом, размер площади поперечного сечения для движения текучей среды может быть достаточно небольшим, например, 0,1-0,25 см2, вследствие чего движение текучей среды эффективно блокируется.Thus, the size of the cross-sectional area for fluid movement can be sufficiently small, for example 0.1-0.25 cm 2 , whereby fluid movement is effectively blocked.

Плавающий поршеньFloating piston

Плавающий поршень может быть расположен в емкости, например, для отделения одной текучей среды от другой. Например, на одной стороне плавающего поршня может быть предусмотрена текучая среда для выпускания, а на другой стороне может быть предусмотрен газ с более высоким давлением, чем давление в окружающем стволе скважины, для вытеснения текучей среды, когда устройство управления обеспечивает гидродинамическую связь и сообщение по текучей среде между емкостью и окружающим стволом скважины.A floating piston may be located in the container, for example, to separate one fluid from another. For example, one side of the floating piston may be provided with fluid to release, and the other side may be provided with a gas at a higher pressure than the surrounding wellbore to displace the fluid when the control device is in fluid communication. environment between the reservoir and the surrounding wellbore.

В определенных вариантах осуществления присутствует емкость и указанный плавающий поршень без дополнительных камер. Давление в емкости могут нагнетать, а затем удерживать, пока окружающая часть ствола скважины / скважины не будет иметь другое давление. В определенных других вариантах осуществления емкость может содержать два участка, разделенных устройством управления, причем одна камера представляет собой камеру для текучей среды, а вторая камера представляет собой камеру пониженного давления или приводную камеру. Если присутствует разность давлений между внутренним пространством и внешним пространством емкости, вторая камера, как правило, представляет собой часть емкости, имеющую такую разность давлений.In certain embodiments, there is a container and said floating piston without additional chambers. The vessel can be pressurized and then held until the surrounding wellbore/well is at a different pressure. In certain other embodiments, the container may comprise two sections separated by a control device, with one chamber being a fluid chamber and the second chamber being a reduced pressure chamber or transfer chamber. If there is a pressure difference between the interior and exterior of the container, the second chamber is typically the portion of the container having that pressure difference.

Устройство управления может управлять движением текучей среды между камерой для текучей среды и второй камерой.The control device may control the movement of fluid between the fluid chamber and the second chamber.

Плавающий поршень может дополнительно разделять два участка в камере для текучей среды, приThe floating piston can further separate two sections in the fluid chamber, with

- 7 039961 чем один участок находится в сообщении по текучей среде с отверстием, и другой участок на противоположной стороне плавающего поршня находится в сообщении со второй камерой.- 7 039961 than one section is in fluid communication with the orifice and another section on the opposite side of the floating piston is in communication with the second chamber.

Таким образом, одна сторона плавающего поршня может подвергаться воздействию давления в стволе скважины через отверстие. Текучая среда, такая как нефть, может быть предусмотрена в камере для текучей среды со стороны второй камеры плавающего поршня.Thus, one side of the floating piston can be exposed to wellbore pressure through the orifice. Fluid, such as oil, may be provided in the fluid chamber on the side of the second chamber of the floating piston.

В вариантах осуществления в отношении второй камеры может быть представлено множество вариантов осуществления. Вторая камера может представлять собой камеру пониженного давления с давлением, которое ниже, чем давление в окружающей части ствола скважины, тогда как устройство управления содержит клапан, таким образом косвенно обеспечивая втягивание текучих сред или противодействия втягиванию текучих сред в участок камеры для текучей среды емкости.In embodiments, a plurality of embodiments may be presented with respect to the second chamber. The second chamber may be a reduced pressure chamber at a pressure that is lower than the pressure in the surrounding wellbore while the control device includes a valve, thereby indirectly drawing fluids into or counteracting fluids from being drawn into the fluid chamber portion of the container.

В качестве альтернативы, вторая камера может представлять собой приводную камеру, имеющую давление, которое выше, чем давление в окружающей части ствола скважины. В этом случае устройство управления, которое факультативно содержит клапан, может обеспечивать выталкивание текучих сред или противодействовать выталкиванию текучих сред из участка камеры для текучей среды емкости.Alternatively, the second chamber may be a transfer chamber having a pressure that is higher than the pressure in the surrounding portion of the wellbore. In this case, the control device, which optionally includes a valve, may cause fluids to be expelled or counteract fluids from being expelled from the fluid chamber portion of the container.

В обоих случаях в этих вариантах осуществления, поскольку устройство управления находится между камерой для текучей среды и второй камерой, оно косвенно управляет движением текучей среды через отверстие в камере для текучей среды.In both cases, in these embodiments, since the control device is located between the fluid chamber and the second chamber, it indirectly controls the movement of the fluid through the opening in the fluid chamber.

Таким образом, в ответ на сигнал управления устройство управления может обеспечить движение текучей среды между емкостью (участком камеры для текучей среды) и внешним пространством емкости, например, стволом скважины, для втягивания в них текучих сред или выталкивания из них текучих сред.Thus, in response to a control signal, the control device can move fluid between the container (fluid chamber portion) and the outside of the container, such as a wellbore, to draw fluids into or expel fluids therefrom.

Обратный клапан может быть предусмотрен в отверстии.A check valve may be provided in the opening.

Объем второй камеры может составлять по меньшей мере 90% от объема камеры для текучей среды, хотя в определенных вариантах осуществления объем второй камеры больше, чем объем камеры для текучей среды, с целью избежания или ограничения повышения давления во второй камере и, следовательно, достижения более однородного расхода в камере для текучей среды.The volume of the second chamber may be at least 90% of the volume of the fluid chamber, although in certain embodiments, the volume of the second chamber is larger than the volume of the fluid chamber in order to avoid or limit pressurization in the second chamber and therefore achieve greater uniform flow rate in the fluid chamber.

Как правило, плавающий поршень имеет динамическое уплотнение относительно внутреннего пространства емкости.As a rule, the floating piston has a dynamic seal against the interior of the container.

Вспомогательные емкостиAuxiliary tanks

В дополнение к емкости (которую далее иногда называют основной емкостью) может быть предоставлена одна или более вспомогательных емкостей, факультативно каждая из них содержит соответствующие устройства управления, управляющие сообщением по текучей среде между внутренним пространством соответствующей вспомогательной емкости и внешним пространством этой емкости. Она может представлять собой, например, окружающую часть ствола скважины / скважины или другую часть аппарата или пласта.In addition to the container (which is sometimes referred to as the main container hereinafter), one or more auxiliary containers can be provided, optionally each of them contains appropriate control devices that control the communication in a fluid medium between the interior of the corresponding auxiliary container and the external space of this container. It may be, for example, the surrounding part of the wellbore/well or another part of the apparatus or formation.

Таким образом, может быть предусмотрена одна, две, три или более трех вспомогательных емкостей. Дополнительные устройства управления для вспомогательных емкостей могут перемещаться или могут не перемещаться в ответ на сигнал управления, но вместо этого они могут реагировать на параметр или временную задержку. Каждое устройство управления для соответствующей вспомогательной емкости может работать независимо. Для отправки сигнала управления на множество устройств управления может использоваться общее устройство связи.Thus, one, two, three or more than three auxiliary tanks can be provided. Additional control devices for auxiliary vessels may or may not move in response to a control signal, but instead they may respond to a parameter or time delay. Each control device for the respective auxiliary vessel can operate independently. A common communication device may be used to send a control signal to a plurality of control devices.

Емкости могут иметь внутреннее давление, отличное от давления снаружи емкости, например, в окружающей части ствола скважины или пласте. Если давление ниже, чем снаружи емкости, как описано в настоящем документе в более широком смысле, такие емкости называют емкостями с отрицательным дифференциальным давлением, а если давление выше, чем снаружи емкости, их называют емкостями с положительным дифференциальным давлением.The containers may have an internal pressure different from the pressure outside the container, such as in the surrounding wellbore or formation. If the pressure is lower than outside the container, as described herein in a broader sense, such containers are called negative differential pressure tanks, and if the pressure is higher than outside the container, they are called positive differential pressure tanks.

Таким образом, можно предоставить множество основных и/или вспомогательных емкостей или аппаратов, каждый из которых имеет разные функции, при этом одна или более емкостей могут иметь отрицательное дифференциальное давление, одна или более емкостей могут иметь положительное дифференциальное давление, или одна или более емкостей управляются насосом.Thus, a plurality of main and/or auxiliary vessels or apparatuses can be provided, each having a different function, wherein one or more vessels may have a negative differential pressure, one or more vessels may have a positive differential pressure, or one or more vessels may be controlled pump.

Могут быть предоставлены вспомогательная емкость (вспомогательные емкости) с отрицательным дифференциальным давлением, с положительным дифференциальным давлением и/или управляемые насосом и связанные с ними отверстия и устройства управления, причем каждая из вспомогательных емкостей предпочтительно имеет объем, составляющий по меньшей мере пять литров, и при использовании имеет скорость перекачивания и/или давление, которые ниже/выше, чем снаружи емкости, как правило, в течение по меньшей мере одной минуты до факультативной активации устройства управления в ответ на сигнал управления. Таким образом, текучие среды, окружающие вспомогательную емкость, могут быть втянуты (для емкостей с отрицательным дифференциальным давлением), при необходимости быстро, или вытолкнуты (для емкостей с положительным дифференциальным давлением).Negative differential pressure, positive differential pressure, and/or pump-driven and associated orifices and controls may be provided, each of the auxiliary vessels preferably having a volume of at least five liters, and in use, has a pumping speed and/or pressure that is lower/higher than outside the container, typically for at least one minute before optional activation of the control device in response to a control signal. Thus, the fluids surrounding the auxiliary vessel can be drawn in (for negative differential pressure vessels), quickly if necessary, or expelled (for positive differential pressure vessels).

Это может быть полезным, например, для частичной очистки фильтрационной корки с использованием емкости с отрицательным дифференциальным давлением до доставки вещества для кислотной обработки на перфорационные отверстия, в частности, при сочетании с мониторингом коллектора, с исThis can be useful, for example, for partially cleaning the filter cake using a negative differential pressure vessel prior to delivering the acidizing agent to the perforations, particularly when combined with reservoir monitoring, using

- 8 039961 пользованием емкости, управляемой насосом.- 8 039961 using a container controlled by a pump.

В качестве альтернативы, при проведении операций в коротком интервале поверхностный барьер может быть удален из интервала за счет кислоты, доставленной из емкости с положительным дифференциальным давлением, а затем аппарат с емкостью с отрицательным дифференциальным давлением используют для втягивания текучей среды из интервала.Alternatively, when operating in a short interval, the surface barrier can be removed from the interval by acid delivered from the positive differential pressure vessel, and then the apparatus with the negative differential pressure vessel is used to draw fluid from the interval.

Текучая среда из первой камеры в емкости может переходить в другую для смешения до выпускания/выталкивания.The fluid from the first chamber in the vessel may pass to another for mixing prior to tapping/pushing.

Вспомогательное отверстие может содержать обратный клапан, который может противодействовать выпусканию текучей среды из емкости.The auxiliary port may include a check valve that may resist the release of fluid from the container.

Другие варианты аппаратаOther device options

В дополнение к беспроводному сигналу аппарат может содержать предварительно запрограммированные последовательности действий, например, открывание и повторное закрывание клапана или изменение положения запирающего элемента, на основе параметров, например, времени, обнаружения или необнаружения давления или обнаружения определенной текучей среды или газа. Например, при определенных условиях, аппарат будет выполнять определенные этапы последовательно: каждый последующий этап выполняется автоматически. Это может быть преимущественным в случаях, когда задержка на ожидание сигнала для продолжения работы может уменьшить эффективность процесса.In addition to the wireless signal, the device may contain pre-programmed sequences of actions, such as opening and reclosing a valve or changing the position of a locking element, based on parameters such as time, detection or non-detection of pressure, or detection of a specific fluid or gas. For example, under certain conditions, the machine will perform certain steps sequentially: each subsequent step is performed automatically. This can be advantageous in cases where the delay in waiting for a signal to proceed can reduce the efficiency of the process.

Как правило, отверстие предусмотрено на боковой поверхности аппарата, хотя в определенных вариантах осуществления отверстие может быть предусмотрено в торцовой поверхности.Typically, the hole is provided on the side surface of the apparatus, although in certain embodiments, the hole may be provided in the end surface.

Может быть предусмотрено более одного аппарата.More than one apparatus may be provided.

Сниженное давление в скважинеReduced pressure in the well

До установки барьера более легкие текучие среды могут циркулировать в стволе скважины, например, как часть испытания на приток или по другим причинам. Это снижает давление в стволе скважины вследствие уменьшенного гидростатического напора более легких текучих сред. В определенных вариантах осуществления барьер могут установить в то время, как давление в стволе скважины снижают аналогичным образом до давления, которое ниже давления в коллекторе. Следовательно, ствол скважины может иметь отрицательное дифференциальное давление относительно коллектора во время перфорирования.Before the barrier is installed, lighter fluids may circulate in the wellbore, for example, as part of a flow test or for other reasons. This reduces the pressure in the wellbore due to the reduced hydrostatic head of the lighter fluids. In certain embodiments, the barrier may be installed while the wellbore pressure is similarly reduced to a pressure that is below the reservoir pressure. Therefore, the wellbore may have a negative differential pressure relative to the reservoir during perforation.

Преимущество таких вариантов осуществления состоит в том, что при активации перфорирующего устройства сниженное давление способствует извлечению большего количества обломков из перфорационного отверстия (перфорационных отверстий) для улучшения возможности соединения между стволом скважины и окружающим коллектором.An advantage of such embodiments is that when the perforating device is activated, the reduced pressure assists in extracting more debris from the perforation(s) to improve connectivity between the wellbore and the surrounding reservoir.

Часто тяжелую текучую среду подают в ствол скважины для способствования управлению им.Often, a heavy fluid is injected into the wellbore to aid in wellbore control.

Эта тяжелая текучая среда может приводить к слабой возможности соединения под давлением через перфорационные отверстия между коллектором и стволом скважины. В вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрен барьер, таким образом обеспечивая перфорирование коллектора в зоне без такой тяжелой текучей среды, таким образом исключая контакт между тяжелой текучей средой и перфорационными отверстиями.This heavy fluid can result in poor pressurized connectivity through the perforations between the reservoir and the wellbore. In embodiments of the present invention, a barrier is provided, thereby allowing the reservoir to be perforated in a zone free of such heavy fluid, thus eliminating contact between the heavy fluid and the perforations.

ДатчикиSensors

Аппарат может содержать датчики для анализа текучей среды, включая оптический анализ текучей среды, плотности, обводненности и иных параметров для определения газового фактора (ГФ).The apparatus may contain sensors for fluid analysis, including optical analysis of the fluid, density, water cut, and other parameters to determine the gas factor (GOR).

Любые другие датчики предпочтительно предусмотрены под барьером, и для датчиков давления данные выводят как описано в настоящем документе. Предпочтительно также предусмотрен датчик температуры. Могут быть предусмотрены различные другие датчики, включая датчики ускорения, вибрации, крутящего момента, движения, перемещения, излучения, шума, магнетизма, для определения коррозии, для обнаружения химического или радиоактивного индикатора, для определения текучей среды, такой как гидрат, выноса парафина и песка, и для определения свойств текучей среды, таких как (но без ограничения) расход, плотность, обводненность, например, за счет емкости и проводимости, кислотность и вязкость. Дополнительно датчики могут быть приспособлены для подачи сигнала или параметра, регистрируемого за счет включения подходящих передатчиков и механизмов. Датчики также могут определять состояние других частей аппарата или другого оборудования в стволе скважины, например, статус устройства управления, такой как положение запирающего элемента.Any other sensors are preferably provided below the barrier, and for pressure sensors, data is output as described herein. Preferably, a temperature sensor is also provided. Various other sensors may be provided, including sensors for acceleration, vibration, torque, motion, displacement, radiation, noise, magnetism, corrosion detection, chemical or radioactive tracer detection, fluid such as hydrate, paraffin and sand entrainment , and to determine fluid properties such as (but not limited to) flow rate, density, water cut, such as capacitance and conductivity, acidity, and viscosity. Additionally, the sensors can be adapted to provide a signal or parameter that is registered by including suitable transmitters and mechanisms. The sensors may also determine the status of other parts of the apparatus or other equipment in the wellbore, such as the status of a control device such as the position of a locking element.

Группа дискретных датчиков температуры или распределенный датчик температуры может быть предоставлен (например, спущен) вместе с аппаратом. Таким образом, они могут располагаться под барьером, или над барьером, или даже снаружи обсадной трубы. Следовательно, предпочтительно они находятся под барьером.A group of discrete temperature sensors or a distributed temperature sensor may be provided (eg, deflated) with the apparatus. Thus, they may be located below the barrier, or above the barrier, or even outside the casing. Therefore, preferably they are under the barrier.

Эти датчики температуры могут быть расположены в трубном канате небольшого диаметра (например, '/4 дюйма) и могут быть соединены с передатчиком или приемопередатчиком. При необходимости может быть предоставлено любое количество канатов, содержащих дополнительные группы датчиков температуры. Эта группа датчиков температуры и комплексная система могут быть разнесены таким образом, что группа датчиков температуры, расположенных в трубном канате, может быть выровнена по всему пласту, например, по всем перфорационным отверстиям; либо, например, в целом параллельноThese temperature sensors may be located in a small diameter tubing (eg '/ 4 inch) and may be connected to a transmitter or transceiver. If necessary, any number of ropes containing additional groups of temperature sensors can be provided. This group of temperature sensors and the complex system can be spaced so that the group of temperature sensors located in the tubing line can be aligned throughout the formation, for example, all perforations; or, for example, in general in parallel

- 9 039961 стволу скважины, либо в форме спирали.- 9 039961 borehole, or in the form of a spiral.

Группа дискретных датчиков температуры может быть частью аппарата или может быть отделена от него.A group of discrete temperature sensors may be part of the apparatus or may be separate from it.

Датчики температуры могут представлять собой электронные датчики или оптоволоконный кабель.The temperature sensors can be electronic sensors or fiber optic cable.

Следовательно, в этом случае дополнительная группа датчиков температуры может предоставлять данные из интервала (интервалов) перфорационных отверстий и сигнализировать, если, например, перфорационные отверстия заблокированы/закупорены. Группа датчиков температуры в трубном канате также может обеспечить явное указание на поток текучей среды, в частности, когда аппарат активирован. Таким образом, например, может быть получено больше информации о реагировании перфорационных отверстий: верхняя область перфорационных отверстий может быть открыта, а другая область остается заблокирована, и это может быть определено за счет локальной температуры вдоль ряда датчиков температуры.Therefore, in this case, an additional group of temperature sensors can provide data from the range(s) of perforations and signal if, for example, the perforations are blocked/clogged. An array of temperature sensors in the tubing can also provide a clear indication of fluid flow, in particular when the apparatus is activated. In this way, for example, more information about the response of the perforations can be obtained: the top region of the perforations can be opened while the other region remains blocked, and this can be determined from the local temperature along a series of temperature sensors.

Данные можно вывести из датчика (датчиков) давления до, во время и/или после активации перфорирующего устройства и до, во время или после обеспечения движения текучей среды между внутренним пространством и внешним пространством емкости.Data can be output from the pressure sensor(s) before, during, and/or after activation of the perforating device, and before, during, or after allowing fluid to flow between the interior and exterior of the container.

Выведение данных означает извлечение данных на поверхность. Выведенные данные могут представлять собой данные в реальном времени / текущие данные и/или статистические данные. Данные предпочтительно отправляют посредством акустических и/или электромагнитных сигналов.Extracting data means extracting data to the surface. The output data may be real time/current data and/or statistical data. The data is preferably sent via acoustic and/or electromagnetic signals.

Данные могут быть выведены множеством способов. Например, они могут быть переданы беспроводным способом в реальном времени или позднее, факультативно в ответ на инструкцию на передачу.Data can be output in a variety of ways. For example, they may be transmitted wirelessly in real time or later, optionally in response to an instruction to transmit.

Запоминающее устройствоMemory device

Аппарат, в особенности, датчик (датчики), может содержать запоминающее устройство, которое может хранить данные для их выведения в более поздний период. Запоминающее устройство, в некоторых обстоятельствах, также может быть извлечено, а данные могут быть выведены после извлечения.The apparatus, especially the sensor(s), may include a storage device that can store data for recall at a later time. The storage device, in some circumstances, can also be removed, and the data can be output after removal.

Запоминающее устройство может быть частью датчика (датчиков). Если они не являются единым целым, запоминающее устройство и датчики могут быть присоединены друг к другу любым подходящим способом, факультативно беспроводным способом или физически присоединены друг к другу с помощью провода. Индуктивная связь также является одним из вариантов. Беспроводные соединения с малым радиусом действия могут быть улучшены за счет ЭМ связи в диапазоне ОНЧ.The storage device may be part of the sensor(s). If they are not integral, the storage device and sensors may be connected to each other in any suitable manner, optionally wirelessly, or physically connected to each other using a wire. Inductive coupling is also one option. Short range wireless connections can be improved with EM communications in the VLF band.

Аппарат может быть выполнен с возможностью мониторинга давления или других параметров под барьером в течение периодов времени, превышающих одну неделю, один месяц, один год или составляющих более пяти лет.The apparatus may be configured to monitor pressure or other parameters below the barrier for periods of time in excess of one week, one month, one year, or more than five years.

Запоминающее устройство может быть выполнено с возможностью хранения информации в течение по меньшей мере одной минуты, факультативно по меньшей мере одного часа, более факультативно по меньшей мере одной недели, предпочтительно по меньшей мере одного месяца, более предпочтительно по меньшей мере одного года или более пяти лет.The storage device may be configured to store information for at least one minute, optionally at least one hour, more optionally at least one week, preferably at least one month, more preferably at least one year or more than five years. .

СигналыSignals

Беспроводной сигнал управления передается по меньшей мере в одной из следующих форм: электромагнитной, акустической, посредством индуктивно связанных трубчатых элементов и посредством кодированных импульсов давления, и упоминания в настоящем документе термина беспроводной относятся к указанным формам, если не указано иное.The wireless control signal is transmitted in at least one of the following forms: electromagnetic, acoustic, via inductively coupled tubular elements, and via coded pressure pulses, and references herein to the term wireless refer to these forms unless otherwise indicated.

Сигналы могут представлять собой сигналы данных или командные сигналы, которые не должны обязательно иметь одинаковую беспроводную форму. Соответственно, варианты, изложенные в настоящем документе для разных типов беспроводных сигналов, применяются независимо к сигналам данных и командным сигналам. Сигналы управления могут управлять скважинными устройствами, включая датчики. Данные от датчиков могут передаваться в ответ на сигнал управления. Более того, параметры сбора и/или передачи данных, такие как скорость сбора и/или передачи или разрешение, могут изменяться с использованием подходящих сигналов управления.The signals may be data signals or command signals, which need not be in the same wireless form. Accordingly, the options set forth herein for different types of wireless signals apply independently to data signals and command signals. The control signals may control downhole devices, including sensors. Data from the sensors may be transmitted in response to a control signal. Moreover, data acquisition and/or transmission parameters, such as acquisition and/or transmission rate or resolution, can be changed using appropriate control signals.

Кодированные импульсы давленияCoded pressure pulses

Кодированные импульсы давления могут использовать для активации перфорирующего устройства. Стреляющая головка перфорирующего устройства может находиться над барьером.Coded pressure pulses can be used to activate the perforating device. The firing head of the perforating device may be above the barrier.

Импульсы давления предусматривают способы передачи сообщения из скважины / ствола скважины или в нее/него, из по меньшей мере одного из дополнительных местоположений в скважине / стволе скважины или в него и из поверхности скважины / ствола скважины с использованием изменений положительного и/или отрицательного давления и/или изменений расхода текучей среды в трубчатом элементе и/или кольцевом пространстве.The pressure pulses provide methods for transmitting a message out of or into the well/wellbore, from at least one of the additional locations in or into the well/wellbore, and from the surface of the well/wellbore using positive and/or negative pressure changes, and /or changes in fluid flow in the tubular element and/or the annulus.

Кодированные импульсы давления представляют собой такие импульсы давления, в которых используется схема модуляции для кодирования команд в колебаниях давления или расхода, причем преобразователь используется в скважине / стволе скважины для регистрации и/или генерирования колебаний, и/или в скважине / стволе скважины используется электронная система для кодирования и/или декодирования команд. Следовательно, импульсы давления, использующиеся с электронными устройствами сопряжения в скважине / стволе скважины, в настоящем документе определены как кодированныеEncoded pressure pulses are those pressure pulses that use a modulation scheme to encode commands in pressure or flow fluctuations, where a transducer is used in the well/wellbore to detect and/or generate the fluctuations, and/or an electronic system is used in the well/wellbore for encoding and/or decoding commands. Therefore, pressure pulses used with downhole/wellbore electronic interfaces are defined in this document as coded

- 10 039961 импульсы давления. Преимуществом кодированных импульсов давления, как определено в настоящем документе, является тот факт, что они могут быть отправлены на электронные устройства сопряжения и могут обеспечивать более высокую скорость передачи данных и/или широкую полосу пропускания, чем импульсы давления, отправляемые на механические устройства сопряжения.- 10 039961 pressure pulses. An advantage of coded pressure pulses as defined herein is the fact that they can be sent to electronic interfaces and can provide higher data rates and/or higher bandwidth than pressure pulses sent to mechanical interfaces.

В случае, когда для передачи сигналов управления используются кодированные импульсы давления, для кодирования сигналов управления могут применяться разные схемы модуляции, такие как изменение давления или скорость изменения давления, амплитудная манипуляция (АМн), фазово-импульсная модуляция (ФИМ), широтно-импульсная модуляция (ШИМ), частотная манипуляция (ЧМн), фазовая манипуляция (ФМн), амплитудно-кодовая манипуляция (АКМн), также могут применяться комбинации схем модуляции, например, АМн-ФИМ-ШИМ. Скорости передачи данных в схемах модуляций для кодированных импульсов давления в целом являются низкими, как правило, менее 10 бит/с, и могут быть менее 0,1 бит/с.When coded pressure pulses are used to transmit control signals, various modulation schemes can be used to code control signals, such as pressure change or pressure change rate, amplitude shift keying (AMn), pulse phase modulation (PPM), pulse width modulation (PWM), frequency shift keying (FMSK), phase shift keying (PSK), amplitude code keying (AMSK), combinations of modulation schemes, for example, AMn-PPM-PWM, can also be used. Data rates in modulation schemes for coded pressure pulses are generally low, typically less than 10 bps, and may be less than 0.1 bps.

Кодированные импульсы давления могут быть возбуждены в неподвижных или подвижных текучих средах и могут быть зарегистрированы путем прямого или косвенного измерения изменений давления и/или расхода. Текучие среды включают жидкости, газы и многофазные текучие среды, при этом они могут представлять собой неподвижные текучие среды для управления и/или текучие среды, добытые из ствола скважины или закаченные в него.Coded pressure pulses may be generated in stationary or moving fluids and may be recorded by direct or indirect measurement of pressure and/or flow changes. Fluids include liquids, gases, and multiphase fluids, and may be static control fluids and/or fluids produced from or injected into a wellbore.

Сигналы: общие сведенияSignals: general information

Предпочтительно беспроводные сигналы представляют собой сигналы, способные проходить через барьер, такой как пробка, когда они зафиксированы на месте. Следовательно, предпочтительно беспроводные сигналы передаются в по меньшей мере одной из следующих форм: электромагнитной, акустической и посредством индуктивно связанных трубчатых элементов.Preferably, the wireless signals are signals capable of passing through a barrier, such as a plug, when locked in place. Therefore, preferably, wireless signals are transmitted in at least one of the following forms: electromagnetic, acoustic, and via inductively coupled tubular elements.

ЭМ/акустические сигналы и кодированные импульсы давления используют скважину, ствол скважины или пласт в качестве среды передачи. ЭМ/акустический сигнал или сигнал давления может быть отправлен из ствола скважины или с поверхности. ЭМ/акустический сигнал может передаваться через барьера, хотя в определенных вариантах осуществления он может проходить непрямым путем, например, вокруг барьера.The EM/acoustic signals and coded pressure pulses use a well, wellbore, or formation as the transmission medium. The EM/acoustic or pressure signal may be sent from the wellbore or from the surface. The EM/acoustic signal may be transmitted through the barrier, although in certain embodiments it may travel indirectly, such as around the barrier.

Электромагнитные и акустические сигналы особенно предпочтительны, поскольку они могут проходить через/сквозь кольцевой барьер без применения специальной системы из индуктивно связанных трубчатых элементов, и при передаче данных объем информации, который может быть передан, как правило, выше по сравнению с кодированными импульсами давления, что в особенности касается данных из ствола скважины.Electromagnetic and acoustic signals are particularly preferred because they can pass through/through the annular barrier without the use of a special system of inductively coupled tubular elements, and in data transmission the amount of information that can be transmitted is generally higher compared to coded pressure pulses, which especially for borehole data.

Следовательно, устройство беспроводной связи может включать устройство акустической связи, а беспроводной сигнал управления включает акустический сигнал управления, и/или устройство беспроводной связи может включать устройство электромагнитной связи, а беспроводной сигнал управления включает электромагнитный сигнал управления.Therefore, the wireless communication device may include an acoustic communication device and the wireless control signal includes an acoustic control signal, and/or the wireless communication device may include an electromagnetic communication device and the wireless control signal includes an electromagnetic control signal.

Аналогично, применяемые передатчики и приемники соответствуют типу применяемых беспроводных сигналов. Например, при использовании акустических сигналов используются акустический передатчик и приемник.Likewise, the transmitters and receivers used correspond to the type of wireless signals used. For example, when using acoustic signals, an acoustic transmitter and receiver are used.

При использовании индуктивно связанных трубчатых элементов, как правило, предоставляется по меньшей мере десять, как правило, намного больше, отдельных секций индуктивно связанных трубчатых элементов, которые присоединяются друг к другу при эксплуатации, для образования колонны индуктивно связанных трубчатых элементов. Они имеют единую проводку и могут быть образованными трубчатыми элементами, такими как насосно-компрессорная труба, бурильная труба или обсадная труба. На каждом соединении между смежными секциями присутствует индуктивная связь.When using inductively coupled tubulars, typically at least ten, typically many more, individual sections of inductively coupled tubulars are provided that are joined together in operation to form a column of inductively coupled tubulars. They have a single wiring and may be formed by tubular elements such as tubing, drill pipe or casing. There is an inductive coupling on each connection between adjacent sections.

Индуктивно связанные трубчатые элементы, пригодные для использования, могут быть предоставлены компанией N О V под наименованием Intellipipe®.Suitable inductively coupled tubular elements are available from N O V under the name Intellipipe®.

Таким образом, ЭМ/акустические беспроводные сигналы или беспроводные сигналы давления могут быть переданы на относительно дальнее расстояние в качестве беспроводных сигналов, отправлены по меньшей мере на 200 м, факультативно больше чем на 400 м или дальше, что является очевидным преимуществом по сравнению с другими сигналами малого радиуса действия. В вариантах осуществления, включающих индуктивно связанные трубчатые элементы, это преимущество / этот эффект обеспечивается за счет сочетания единой проводки и индуктивных связей. Пройденное расстояние может быть значительно большим в зависимости от длины ствола скважины.Thus, EM/acoustic wireless signals or wireless pressure signals can be transmitted over a relatively long distance as wireless signals, sent at least 200m, optionally more than 400m or further, which is a clear advantage over other signals. short range. In embodiments incorporating inductively coupled tubulars, this advantage/effect is provided by a combination of single wiring and inductive couplings. The distance traveled can be significantly greater depending on the length of the wellbore.

Сигнал управления и факультативно другие сигналы могут быть отправлены в беспроводной форме из области над барьером в область под барьером. Подобным образом сигналы могут быть отправлены из области под барьером в область над барьером в беспроводной форме.The control signal and optionally other signals may be sent wirelessly from the area above the barrier to the area below the barrier. Similarly, signals can be sent from the area below the barrier to the area above the barrier in wireless form.

Данные и команды, содержащиеся в сигнале, могут быть ретранслированы или переданы другими средствами. Таким образом, беспроводные сигналы могут быть преобразованы в другие типы беспроводных или проводных сигналов, и факультативно ретранслированы, посредством подобных или других средств, таких как гидравлическая, электрическая или оптоволоконная линии. В одном варианте осуществления сигналы могут быть переданы посредством кабеля на первое расстояние, например, более 400The data and commands contained in the signal may be relayed or transmitted by other means. Thus, wireless signals can be converted to other types of wireless or wired signals, and optionally retransmitted, by similar or other means such as hydraulic, electrical or fiber optic lines. In one embodiment, the signals may be transmitted over a cable over a first distance, such as over 400

- 11 039961 м, а затем переданы посредством акустической или ЭМ связей на меньшее расстояние, такое как 200 м. В другом варианте осуществления они передаются на расстояние 500 м с использованием кодированных импульсов давления, а затем на 1000 м с использованием гидравлической линии.- 11 039961 m, and then transmitted via acoustic or EM links over a shorter distance, such as 200 m. In another embodiment, they are transmitted over a distance of 500 m using coded pressure pulses, and then over 1000 m using a hydraulic line.

Таким образом, хотя наряду с беспроводными средствами могут использоваться проводные средства для передачи сигнала, в предпочтительных конфигурациях предпочтительно используется беспроводная связь. Таким образом, хотя расстояние, пройденное сигналом, зависит от глубины ствола скважины, зачастую беспроводной сигнал, включая ретрансляторы, но не включая какую-либо проводную передачу, проходит более 1000 м или более 2000 м. В предпочтительных вариантах осуществления также присутствуют сигналы, передаваемые беспроводными сигналами (включая ретрансляторы, но не включая проводные средства) на по меньшей мере половину расстояния от поверхности ствола скважины до аппарата.Thus, although wired means may be used in addition to wireless means for signal transmission, preferred configurations preferably use wireless communication. Thus, although the distance traveled by the signal depends on the depth of the wellbore, often the wireless signal, including repeaters, but not including any wired transmission, travels more than 1000 m or more than 2000 m. signals (including repeaters, but not including wired means) for at least half the distance from the surface of the wellbore to the device.

В одном и том же стволе скважины могут быть использованы разные беспроводные сигналы для сообщений, проходящих от ствола скважины к поверхности, и для сообщений, проходящих от поверхности в ствол скважины.In the same wellbore, different wireless signals may be used for messages from the wellbore to the surface and for messages from the surface to the wellbore.

Таким образом, беспроводной сигнал может быть отправлен прямо или косвенно на устройство связи, например, с использованием ретрансляторов в стволе скважины над и/или под барьером. Беспроводной сигнал может быть отправлен с поверхности или с зонда на проволочном канате / гибкой трубе (или подъемнике) из любой точки ствола скважины над барьером. В определенных вариантах осуществления зонд можно расположить относительно близко к барьеру, например, менее чем в 30 м от него или менее чем в 15 м.Thus, the wireless signal can be sent directly or indirectly to the communication device, for example using repeaters in the wellbore above and/or below the barrier. The wireless signal can be sent from the surface or from a wireline/coiled tubing (or hoist) probe from anywhere in the wellbore above the barrier. In certain embodiments, the probe may be located relatively close to the barrier, such as less than 30 m from it or less than 15 m.

Акустический сигналAcoustic signal

Акустические сигналы и сообщение могут включать передачу посредством вибрации структуры ствола скважины, которая включает трубчатые элементы, обсадную трубу, хвостовик, бурильную трубу, утяжеленные бурильные трубы, насосно-компрессорную трубу, гибкую трубу, насосную штангу, скважинные приборы; передачу посредством текучей среды (также посредством газа), включая передачу через текучие среды в необсаженных участках ствола скважины, по трубчатым элементам и в кольцевых пространствах; передачу через неподвижные или подвижные текучие среды; механическую передачу через проволочный канат, тросовый канат или гибкую штангу; передачу через землю; передачу через устьевое оборудование. Предпочтительными являются связь посредством структуры и/или по текучей среде.Acoustic signals and communication may include vibration transmission of the wellbore structure, which includes tubular members, casing, liner, drill pipe, drill collars, tubing, coiled tubing, pump rod, downhole tools; transmission by fluid (also by gas), including transmission through fluids in open-hole sections of the wellbore, along tubular elements and in annulus; transmission through stationary or mobile fluids; mechanical transmission through a wire rope, cable rope or flexible rod; ground transmission; transmission through wellhead equipment. Structural and/or fluid communication is preferred.

Акустическая передача может происходить на инфразвуковой (<20 Гц), звуковой (от 20 Гц до 20 кГц) и ультразвуковой (от 20 кГц до 2 МГц) частотах. Предпочтительно акустическая передача является звуковой (от 20 Гц до 20 кГц).Acoustic transmission can occur at infrasonic (<20 Hz), sonic (20 Hz to 20 kHz), and ultrasonic (20 kHz to 2 MHz) frequencies. Preferably the acoustic transmission is audio (20 Hz to 20 kHz).

Акустические сигналы и сообщения могут включать способы модуляции в виде частотной манипуляции (ЧМн) и/или фазовой манипуляции (ФМн) и/или более улучшенные варианты этих способов, такие как квадратурная фазовая манипуляция (КФМн) или квадратурная амплитудная модуляция (КАМ), и предпочтительно включают методы расширения спектра. Как правило, они приспособлены для автоматической настройки частот и способов акустической передачи сигналов для соответствия условиям в стволе скважины.Acoustic signals and messages may include modulation techniques in the form of frequency shift keying (FSK) and/or phase shift keying (PSK) and/or more advanced versions of these methods, such as quadrature phase shift keying (QPSK) or quadrature amplitude modulation (QAM), and preferably include spread spectrum techniques. Typically, they are adapted to automatically adjust frequencies and acoustic signaling modes to suit wellbore conditions.

Акустические сигналы и сообщения могут быть однонаправленными или двунаправленными. Для отправки и/или приема сигнала могут быть использованы пьезоэлектрический преобразователь с подвижной катушкой или магнитострикционные преобразователи.Acoustic signals and messages can be unidirectional or bidirectional. A moving coil piezoelectric transducer or magnetostrictive transducers may be used to send and/or receive a signal.

ЭМ сигналыEM signals

Электромагнитная (ЭМ) (иногда также называемая квазистатической (КС)) беспроводная связь, как правило, осуществляется в следующих частотных диапазонах (выбраны на основании характеристик распространения):Electromagnetic (EM) (sometimes also called quasi-static (QS)) wireless communications typically operate in the following frequency bands (selected based on propagation characteristics):

суб-КНЧ (крайне низкая частота) <3 Гц (как правило, выше 0,01 Гц);sub-ELF (extremely low frequency) <3 Hz (typically above 0.01 Hz);

КНЧ от 3 до 30 Гц;ELF from 3 to 30 Hz;

СНЧ (сверхнизкая частота) от 30 до 300 Гц;VLF (extra low frequency) from 30 to 300 Hz;

УНЧ (ультранизкая частота) от 300 до 3 кГц; иULF (ultra-low frequency) from 300 to 3 kHz; And

ОНЧ (очень низкая частота) от 3 до 30 кГц.VLF (very low frequency) from 3 to 30 kHz.

Исключением из перечисленных выше частот является ЭМ связь, в которой в качестве волновода используется труба, в частности, но не исключительно, в тех случаях, когда труба заполнена газом, в таком случае, как правило, можно использовать частоты от 30 кГц до 30 ГГц в зависимости от размера трубы, текучей среды в трубе и дальности связи. Текучая среда, содержащаяся в трубе, предпочтительно является непроводящей. В документе US 5831549 описана телеметрическая система, предусматривающая передачу в гигагерцевом диапазоне по трубчатому волноводу, заполненному газом.An exception to the frequencies listed above is EM communication, which uses a pipe as a waveguide, in particular, but not exclusively, in cases where the pipe is filled with gas, in which case, as a rule, frequencies from 30 kHz to 30 GHz can be used in depending on the size of the pipe, the fluid in the pipe and the communication distance. The fluid contained in the pipe is preferably non-conductive. US 5,831,549 describes a telemetry system that transmits in the gigahertz range over a gas-filled tubular waveguide.

Для передачи сообщений из ствола скважины к поверхности (например, на расстояние более 100 м) предпочтительными являются суб-КНЧ и/или КНЧ. Для более локальных связей, например, менее 10 м, предпочтительной является ОНЧ. Номенклатура, используемая для этих диапазонов, определена Международным союзом электросвязи (ITU).For transmission of messages from the wellbore to the surface (eg, over 100 m), sub-ELF and/or ELF are preferred. For more local links, eg less than 10 m, VLF is preferred. The nomenclature used for these bands is defined by the International Telecommunication Union (ITU).

ЭМ связи могут включать передачу сообщения посредством одного или более из следующего: поEM communications may involve the transmission of a message via one or more of the following:

- 12 039961 дачи модулированного тока на продолговатый элемент и использования земли в качестве обратного пути; передачи тока в один трубчатый элемент и обеспечения обратного пути во второй трубчатый элемент; использования второго ствола скважины как части пути тока; передачи в ближнем поле или дальнем поле; создания токовой петли в части металлоконструкции ствола скважины для создания разности потенциалов между металлоконструкцией и землей; использования разнесенных контактов для создания электрического дипольного передатчика; использования тороидального трансформатора для подачи тока в металлоконструкцию ствола скважины; использования изолирующего переводника; использования рамочной антенны для создания модулированного переменного во времени магнитного поля для локальной передачи или передачи через пласт; передачи в пределах обсадной трубы ствола скважины; использования продолговатого элемента и земли в качестве коаксиальной линии передачи; использования трубчатого элемента в качестве волновода; передачи за пределами обсадной трубы ствола скважины.- 12 039961 giving a modulated current to an elongated element and using the earth as a return path; transferring current to one tubular element and providing a return path to the second tubular element; using the second wellbore as part of the current path; transmissions in the near field or far field; creating a current loop in the part of the metal structure of the wellbore to create a potential difference between the metal structure and the ground; using spaced contacts to create an electrical dipole transmitter; use of a toroidal transformer to supply current to the metal structure of the wellbore; use of an insulating sub; using a loop antenna to create a time-varying magnetic field modulated for local transmission or transmission through the formation; transmissions within the wellbore casing; using an elongated element and earth as a coaxial transmission line; using the tubular element as a waveguide; transmission outside the wellbore casing.

Особенно пригодным является подача модулированного тока на продолговатый элемент и использование земли в качестве обратного пути; создание токовой петли в части металлоконструкции ствола скважины для создания разности потенциалов между металлоконструкцией и землей; использование разнесенных контактов для создания электрического дипольного передатчика; и использование тороидального трансформатора для подачи тока в металлоконструкцию ствола скважины.Particularly suitable is the supply of modulated current to the elongated element and the use of earth as a return path; creation of a current loop in the part of the metal structure of the wellbore to create a potential difference between the metal structure and the ground; using spaced contacts to create an electrical dipole transmitter; and using a toroidal transformer to supply current to the wellbore metal structure.

Для эффективного управления током и ориентирования его направления может быть использован ряд разных методов. Например, это может быть одно или более из следующего: использование изолирующего покрытия или распорок на трубчатых элементах ствола скважины; выбор текучих сред или цементов для управления стволов скважины в пределах и за пределами трубчатых элементов для обеспечения электрической проводимости или изоляции трубчатых элементов; использование тороидального сердечника с высокой магнитной проницаемостью для создания индуктивности и, следовательно, импеданса; использование изолированного провода, кабеля или изолированного продолговатого проводника в части пути передачи или антенны; использование трубчатого элемента в качестве кругового волновода, используя частотные диапазоны СВЧ (от 3 до 30 ГГц) и УВЧ (от 300 МГц до 3 ГГц).A number of different methods can be used to effectively control the current and orient its direction. For example, it may be one or more of the following: the use of an insulating coating or spacers on the tubular elements of the wellbore; selection of fluids or cements to control wellbores within and outside the tubular elements to provide electrical conductivity or isolation of the tubular elements; using a toroidal core with high magnetic permeability to create inductance and hence impedance; the use of an insulated wire, cable or insulated elongated conductor in part of the transmission path or antenna; use of a tubular element as a circular waveguide using the microwave (3 to 30 GHz) and UHF (300 MHz to 3 GHz) frequency bands.

Также предоставляются подходящие средства приема переданного сигнала, при этом они могут предусматривать обнаружение прохождения тока; обнаружение разности потенциалов; использование дипольной антенны; использование рамочной антенны; использование тороидального трансформатора; использование детектора Холла или подобного детектора магнитного поля; использование участков металлоконструкции ствола скважины в качестве части дипольной антенны. Словосочетание продолговатый элемент, использующееся в рамках ЭМ передачи, также может означать любой продолговатый электрический проводник, включая хвостовик; обсадную трубу; насосно-компрессорную трубу или трубчатый элемент; гибкую трубу; насосную штангу; проволочный канат; бурильную трубу; тросовый канат или гибкую штангу.Suitable means for receiving the transmitted signal are also provided, which may include detecting the passage of current; potential difference detection; use of a dipole antenna; use of a loop antenna; use of a toroidal transformer; use of a Hall or similar magnetic field detector; use of sections of the metal structure of the wellbore as part of the dipole antenna. The phrase elongated element, used in the context of EM transmission, can also mean any elongated electrical conductor, including a shank; casing pipe; tubing or tubular element; flexible pipe; pump rod; wire rope; drill pipe; wire rope or flexible rod.

Средства передачи сигналов в пределах ствола скважины с помощью электропроводной обсадной трубы раскрыты в документе US 5394141 автором Soulier и в документе US 5576703 автором MacLeod и соавторами, при этом оба из этих документов включены в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте. Передатчик, содержащий генератор и усилитель мощности, присоединен к разнесенным контактам на первом участке внутри обсадной трубы с конечным удельным сопротивлением для образования электрического диполя за счет разности потенциалов, созданной током, протекающим между контактами, в качестве основной нагрузки на усилитель мощности. Эта разность потенциалов создает электрическое поле за пределами диполя, которое может быть обнаружено либо посредством второй пары разнесенных контактов и усилителя на втором участке вследствие протекания результирующего тока в обсадную трубу, либо альтернативно на поверхности между устьем скважины и заземляющим контрольным электродом.Means of transmitting signals within a wellbore using an electrically conductive casing is disclosed in US 5,394,141 by Soulier and US 5,576,703 by MacLeod et al., both of which are incorporated herein by reference in their entirety. The transmitter, containing the generator and power amplifier, is connected to spaced contacts at the first section inside the casing with finite resistivity to form an electric dipole due to the potential difference created by the current flowing between the contacts, as the main load on the power amplifier. This potential difference creates an electric field outside the dipole, which can be detected either by the second pair of spaced contacts and the amplifier in the second section due to the resultant current flowing into the casing, or alternatively at the surface between the wellhead and the ground reference electrode.

РетрансляторRepeater

Ретранслятор содержит приемопередатчик (или приемник), который может принимать сигнал, и усилитель, который может усиливать сигнал для приемопередатчика (или передатчика) с целью его передачи далее.The repeater contains a transceiver (or receiver) that can receive a signal, and an amplifier that can amplify the signal for the transceiver (or transmitter) in order to transmit it further.

Может присутствовать по меньшей мере один ретранслятор. По меньшей мере один ретранслятор (и приемопередатчики или передатчики, связанные с аппаратом или расположенные на поверхности) может быть выполнен с возможностью передачи сигнала на расстояние по меньшей мере 200 м через ствол скважины. Один или более ретрансляторов могут быть выполнены с возможностью передачи на расстояние более 300 м или более 400 м.At least one relay may be present. At least one repeater (and transceivers or transmitters associated with the tool or located on the surface) can be configured to transmit a signal at a distance of at least 200 m through the wellbore. One or more repeaters may be configured to transmit over 300 m or over 400 m.

Для акустической связи могут быть предоставлены более пяти или более десяти ретрансляторов в зависимости от глубины ствола скважины и расположения аппарата.More than five or more than ten repeaters may be provided for acoustic communication, depending on the depth of the wellbore and the location of the device.

Для ЭМ связей в целом требуется меньшее количество ретрансляторов. Например, может быть предоставлен только один ретранслятор. Следовательно, факультативно ЭМ ретранслятор (и приемопередатчики или передатчики, связанные с аппаратом или расположенные на поверхности) может быть выполнен с возможностью передачи на расстояние более 500 м или более 1000 м.EM links generally require fewer repeaters. For example, only one relay may be provided. Therefore, optionally, the EM repeater (and transceivers or transmitters associated with the vehicle or located on the surface) can be configured to transmit over a distance of more than 500 m or more than 1000 m.

В некоторых областях ствола скважины передача может быть более затруднена, например, при передаче через пакер. В этом случае ретранслированный сигнал может проходить более короткое расстоя- 13 039961 ние. Однако, если предоставляется множество акустических ретрансляторов, предпочтительно по меньшей мере три из них выполнены с возможностью передачи сигнала на по меньшей мере 200 м вглубь ствола скважины.In some areas of the wellbore, transfer may be more difficult, such as when transferring through a packer. In this case, the relayed signal can travel a shorter distance. However, if a plurality of acoustic repeaters are provided, preferably at least three of them are configured to transmit a signal at least 200 m downhole.

Индуктивно связанные трубчатые элементы также можно оснастить ретранслятором, например, на каждые 300-500 м ствола скважины.Inductively coupled tubular elements can also be equipped with a repeater, for example, for every 300-500 m of the wellbore.

Ретрансляторы могут удерживать по меньшей мере часть данных для последующего извлечения в подходящие запоминающие средства.The repeaters may retain at least a portion of the data for later retrieval into suitable storage media.

Принимая во внимания эти факторы, а также свойства ствола скважины, ретрансляторы, следовательно, могут быть разнесены в стволе скважины соответствующим образом.Taking into account these factors, as well as the properties of the wellbore, the repeaters can therefore be spaced appropriately in the wellbore.

Сигналы управления могут по существу вызвать непосредственную активацию или могут быть выполнены с возможностью активации аппарата после временной задержки и/или при соблюдении других условий, таких как определенное изменение давления.The control signals may substantially cause immediate activation, or may be configured to activate the apparatus after a time delay and/or other conditions such as a certain change in pressure.

Электронные устройстваElectronic devices

Аппарат может содержать по меньшей мере одну батарею, факультативно перезаряжаемую батарею. Батарея может представлять собой по меньшей мере одно из высокотемпературной батареи, литиевой батареи, литиевой оксигалогенидной батареи, литий-тионилхлоридной батареи, литийсульфурилхлоридной батареи, литий-фторуглеродной батареи, литий-диоксид-марганцевой батареи, литий-ионной батареи, батареи из литиевого сплава, натриевой батареи и батареи из натриевого сплава. Высокотемпературные батареи выполнены с возможностью работы при температуре более 85°C, иногда более 100°C. Система батарейного питания может содержать первую батарею и дополнительные резервные батареи, которые включаются после длительного периода нахождения в стволе скважины. Резервные батареи могут содержать батарею, в которой электролит удерживается в резервуаре и взаимодействует с анодом и/или катодом при достижении действующей батареей порога напряжения или использования.The apparatus may include at least one battery, optionally a rechargeable battery. The battery may be at least one of a high temperature battery, a lithium battery, a lithium oxyhalide battery, a lithium thionyl chloride battery, a lithium sulfuryl chloride battery, a lithium fluorocarbon battery, a lithium manganese dioxide battery, a lithium ion battery, a lithium alloy battery, a sodium batteries and sodium alloy batteries. High temperature batteries are designed to operate at temperatures greater than 85°C, sometimes greater than 100°C. The battery system may include a first battery and additional backup batteries that are activated after a long period in the wellbore. Backup batteries may comprise a battery in which the electrolyte is held in a reservoir and interacts with the anode and/or cathode when the active battery reaches a voltage or usage threshold.

Механизм управления, как правило, представляет собой электронный механизм управления. Устройство связи, как правило, представляет собой электронное устройство связи.The control mechanism is typically an electronic control mechanism. The communication device is typically an electronic communication device.

Аппарат, в особенности, механизм управления, предпочтительно содержит микропроцессор. Электронные устройства в аппарате, необходимые для питания различных компонентов, таких как микропроцессор, системы управления и связи и факультативно клапан, предпочтительно представляют собой электронные устройства с низким энергопотреблением. Электронные устройства с низким энергопотреблением могут включать такие признаки, как низковольтные микроконтроллеры, и использование режимов ожидания на время отключения большинства электронных систем, и низкочастотный генератор, такой как работающий на частоте 10-100 кГц, например, 32 кГц, генератор, используемый для поддержания временных параметров системы и функций пробуждения. Синхронизированные беспроводные методы связи с малым радиусом действия (например, ЭМ связь в диапазоне ОНЧ) могут быть использованы между разными компонентами системы для сведения к минимуму времени, в течение которого отдельные компоненты должны находиться в рабочем состоянии, и, следовательно, максимального увеличения времени режима ожидания и экономии энергии.The apparatus, in particular the control mechanism, preferably comprises a microprocessor. The electronic devices in the apparatus required to power the various components such as the microprocessor, the control and communication systems and optionally the valve are preferably low power electronic devices. Low power electronic devices may include features such as low voltage microcontrollers and the use of standby modes during the shutdown of most electronic systems, and a low frequency oscillator such as a 10-100 kHz, such as 32 kHz, oscillator used to maintain temporary system settings and wake-up functions. Synchronized short range wireless communication techniques (e.g. VLF EM communication) can be used between different system components to minimize the time that individual components need to be awake and therefore maximize standby time. and energy savings.

Электронные устройства с низким энергопотреблением способствуют долгосрочному использованию различных компонентов аппарата. Механизм управления может быть выполнен с возможностью управления сигналом управления после спуска в ствол скважины в течение вплоть до более чем 24 ч, факультативно более чем 7 дней, более чем 1 месяца, или более чем 1 года, или вплоть до пяти лет. Он может быть выполнен с возможностью нахождения в спящем режиме до и/или после активации.Electronic devices with low power consumption contribute to the long-term use of the various components of the machine. The control mechanism may be configured to control the control signal after running into the wellbore for up to more than 24 hours, optionally more than 7 days, more than 1 month, or more than 1 year, or up to five years. It may be configured to be in sleep mode before and/or after activation.

ИспытанияTests

Способ, описанный в настоящем документе, можно применять для проведения гидропрослушивания и/или испытания на интерференцию.The method described herein can be used to conduct a test and/or an interference test.

Изменения давления могут быть вызваны за счет эксплуатации, закачивания, перфорирования, проведения испытаний без вывода текучей среды на поверхность или других скважинных испытаний в первом стволе скважины. Как правило, они вызваны краткосрочной или долгосрочной эксплуатацией. За изменениями давления, которые они вызывают, можно наблюдать или нельзя наблюдать в наблюдательном стволе скважины.Pressure changes may be caused by production, pumping, perforating, dry testing, or other downhole testing in the first wellbore. As a rule, they are caused by short-term or long-term operation. The pressure changes they cause may or may not be observed in the observation wellbore.

Как правило, ствол скважины, описанный в настоящем документе, представляет собой наблюдательный ствол скважины, в которой происходит мониторинг/наблюдение с помощью датчика давления.Typically, the wellbore described herein is an observation wellbore that is being monitored/surveilled by a pressure transducer.

ДоставкаDelivery

Аппарат может быть доставлен с барьером за счет размещения на той же колонне, что и барьер, и доставлен в ствол скважины вместе с ним. Он может быть модернизирован в стволе скважины и проведен сквозь кольцевое уплотнение. Он, как правило, присоединен к пробке или подвеске, при этом пробка или подвеска, в свою очередь, присоединены прямо или косвенно, например, трубчатыми элементами, к кольцевому уплотнению. Пробка может представлять собой мостовую пробку, барьер, устанавливаемый в зафиксированном на проволочном канате трубчатом элементе / бурильной трубе, инструмент для закрывания или стопорное приспособление, например, цементировочный фонарь. Пробка может представлять собой временную или постоянную пробку.The tool can be delivered with the barrier by being placed on the same string as the barrier and delivered to the wellbore with it. It can be retrofitted in the wellbore and passed through the annulus. It is generally connected to a plug or hanger, the plug or hanger in turn being connected directly or indirectly, for example by tubular members, to the O-ring. The plug can be a bridge plug, a wireline-fixed tubular/drill pipe barrier, a closure tool, or a locking device such as a cementing lantern. The plug may be a temporary or permanent plug.

- 14 039961- 14 039961

Также аппарат может быть предоставлен в стволе скважины, а затем барьер доставлен и установлен на нем сверху, а затем после спуска барьера выполнен способ, описанный в настоящем документе.Also, the apparatus may be provided in the wellbore, and then the barrier is delivered and installed on top of it, and then after the barrier is lowered, the method described herein is performed.

В некоторых вариантах осуществления аппарат может быть доставлен в центральный канал уже существующего трубчатого элемента в стволе скважины, а не в уже существующее кольцевое пространство в стволе скважины. Кольцевое пространство может быть определено между аппаратом и уже существующим трубчатым элементом в стволе скважины.In some embodiments, the apparatus may be delivered into the center channel of an already existing tubular in the wellbore rather than into an already existing annulus in the wellbore. An annulus may be defined between the apparatus and an already existing tubular in the wellbore.

Емкость, если она присутствует, может быть уплотнена на поверхности и затем доставлена в ствол скважины. Таким образом, аппарат перемещают с поверхности и размещают под барьером с уплотненной емкостью до активации устройства управления.The container, if present, may be compacted at the surface and then delivered to the wellbore. Thus, the apparatus is moved from the surface and placed under the sealed container barrier until the control device is activated.

Отверстие емкости может быть предусмотрено в пределах 100 м перфорационного отверстия между стволом скважины и коллектором, факультативно в пределах 50 или 30 м. Если присутствует более одного перфорационного отверстия, то ближайшее перфорационное отверстие используют для определения расстояния от отверстия аппарата. Следовательно, факультативно отверстие в емкости может быть расположено на расстоянии ниже перфорационных отверстий в стволе скважины. Это может способствовать извлечению обломков после перфорации из перфорационного отверстия (перфорационных отверстий), чтобы способствовать их очистке.The container opening may be provided within 100 m of the perforation between the wellbore and the reservoir, optionally within 50 or 30 m. If more than one perforation is present, the nearest perforation is used to determine the distance from the apparatus opening. Therefore, optionally, the opening in the container may be located at a distance below the perforations in the wellbore. This can assist in removing perforated debris from the perforation(s) to assist in their cleaning.

Множество аппаратов и факультативно барьеры, описанные в настоящем документе, могут спускать на одной и той же колонне, например, разносить друг от друга и размещать смежно с одной зоной или отдельными зонами. Таким образом, аппарат могут спустить в ствол скважины со множеством разных зон. В таком случае может отсутствовать непосредственный доступ из области под перфорирующими устройствами к нижней зоне (нижним зонам). Таким образом, при спуске с такой колонной в вариантах осуществления настоящего изобретения предлагаются средства проведения операций в отношении такой зоны.The plurality of apparatuses and optional barriers described herein may be run on the same string, eg spaced apart and placed adjacent to the same zone or separate zones. Thus, the tool can be run into a wellbore with many different zones. In such a case, there may be no direct access from the area under the perforating devices to the lower zone(s). Thus, when running such a string, embodiments of the present invention provide a means of operating on such a zone.

Дополнительная информацияAdditional Information

Ствол скважины может представлять собой ствол подводной скважины. Беспроводные связи могут быть особенно полезными в стволах подводных скважин, поскольку проведение кабелей в стволы подводных скважин является более сложным по сравнению со стволами континентальных скважин. Ствол скважины может представлять собой наклонный или горизонтальный ствол скважины, и варианты осуществления настоящего изобретения могут быть особенно подходящими для таких стволов скважин, поскольку благодаря им можно избежать проведения проволочного каната, кабелей или гибкой трубы, которые может быть сложно или невозможно использовать в таких стволах скважин. Например, ствол скважины может представлять собой боковой участок ствола скважины, например, многоствольной скважины.The wellbore may be a subsea wellbore. Wireless communications can be particularly useful in subsea wellbores, since the routing of cables into subsea wellbores is more difficult than in continental wellbores. The wellbore may be a deviated or horizontal wellbore, and embodiments of the present invention may be particularly suitable for such wellbores because they avoid the passage of wire rope, cables, or coiled tubing, which may be difficult or impossible to use in such wellbores. . For example, the wellbore may be a lateral portion of a wellbore, such as a multilateral wellbore.

Упоминания в настоящем документе перфорирующего устройства включают скважинные перфораторы, пуансоны или буры, причем все они используются для создания перфорационного отверстия между обсадной трубой и стволом скважины.References herein to a perforating device include downhole perforators, punches, or drills, all of which are used to create a perforation between the casing and the wellbore.

Объемом емкости является ее вместимость по текучей среде.The volume of a container is its fluid capacity.

Приемопередатчики, которые имеют функциональную возможность передачи и функциональную возможность приема, могут быть использованы вместо передатчиков и приемников, описанных в настоящем документе.Transceivers that have transmit functionality and receive functionality can be used in place of the transmitters and receivers described herein.

Если не указано иное, любые упоминания в настоящем документе термина заблокированный или разблокированный включают частичную блокировку и частичную разблокировку.Unless otherwise noted, any references herein to the terms locked or unlocked include partial lock and partial unlock.

Все давления, указанные в настоящем документе, являются абсолютными давлениями, если не указано иное.All pressures in this document are absolute pressures unless otherwise noted.

Ствол скважины часто представляет собой по меньшей мере частично вертикальный ствол скважины. Тем не менее, он может представлять собой наклонный или горизонтальный ствол скважины. Упоминания таких терминов, как над и под, когда они применяются относительно наклонных или горизонтальных стволов скважин, должны рассматриваться как их эквивалент в стволах скважин с некоторой вертикальной ориентацией. Например, термин над означает ближе к поверхности ствола скважины.The wellbore is often an at least partially vertical wellbore. However, it may be a deviated or horizontal wellbore. References to terms such as over and under when applied to deviated or horizontal wellbores should be considered equivalent in wellbores with some vertical orientation. For example, the term above means closer to the surface of the wellbore.

Термин зона определяют в настоящем документе как пласт, смежный с самыми нижними барьерами или находящийся под ним, или часть пласта, смежную со стволом скважины, которая частично изолирована между барьерами и которая имеет, или будет иметь, по меньшей мере один путь сообщения (например, перфорационное отверстие) между стволом скважины и окружающим пластом между барьерами. Таким образом, каждый дополнительный барьер, установленный в стволе скважины, определяет отдельную зону, кроме областей между двумя барьерами (например, двойного барьера), в которых путь сообщения к окружающему пласту не представлен и его образование не предполагается.The term zone is defined herein as the formation adjacent to or below the lowest barriers, or the portion of the formation adjacent to the wellbore that is partially isolated between the barriers and that has, or will have, at least one communication path (e.g., perforation) between the wellbore and the surrounding formation between the barriers. Thus, each additional barrier installed in the wellbore defines a separate zone, except for areas between two barriers (eg, a double barrier) in which a communication path to the surrounding formation is not present and is not expected to be formed.

Поверхность скважины представляет собой верхнюю часть самой верхней обсадной трубы скважины. Эта поверхность находится выше поверхности скважины.The well surface is the top of the uppermost well casing. This surface is above the well surface.

Термин текучая среда для глушения означает любую текучую среду, иногда также называемую утяжеленной текучей средой для глушения, которая используется для обеспечения гидростатического напора, как правило, достаточного для преодоления давления коллектора.The term killing fluid means any fluid, sometimes also referred to as weighted killing fluid, that is used to provide a hydrostatic head, typically sufficient to overcome reservoir pressure.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны далее только в качестве примераEmbodiments of the present invention will be described below by way of example only.

- 15 039961 и со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых на фиг. 1 представлен схематический вид в разрезе участка ствола скважины и узла согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, который осуществляет мониторинг герметичности под давлением цементного барьера; и на фиг. 2 представлен схематический вид в разрезе участка ствола скважины и узла, образованного способом, отличающимся от способа по фиг. 1, который осуществляет мониторинг двух цементных барьеров; и на фиг. 3a-3c представлены схематические виды различных аппаратов с разными емкостями, использованных в определенных вариантах осуществления.- 15 039961 and with reference to the accompanying drawings, in which in FIG. 1 is a schematic sectional view of a portion of a wellbore and a first embodiment of the present invention that monitors pressure tightness of a cement barrier; and in FIG. 2 is a schematic sectional view of a section of a wellbore and an assembly formed in a manner different from that of FIG. 1, which monitors two cement barriers; and in FIG. 3a-3c are schematic views of various apparatuses with different capacities used in certain embodiments.

На фиг. 1 показан участок ствола скважины и узел/аппарат согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, предусматривающий мониторинг герметичности под давлением цементного барьера, соединенного с пластом.In FIG. 1 shows a section of a wellbore and a first embodiment of the present invention for monitoring pressure tightness of a cement barrier connected to the formation.

На фиг. 1 показан участок ствола 114 ликвидированной скважины, содержащий верхний участок колонны 112 обсадных труб и нижний участок колонны 118 обсадных труб, разделенные цементным барьером 120. Узел/аппарат 150 предусмотрен под цементным барьером со скважинным перфоратором 154, механизмом 151 мониторинга, содержащим датчик 131 давления, беспроводным приемопередатчиком 164 и батареей 133.In FIG. 1 shows a section of an abandoned wellbore 114 comprising an upper section of a casing string 112 and a lower section of a casing string 118 separated by a cement barrier 120. An assembly/tool 150 is provided below the cement barrier with a downhole perforator 154, a monitoring mechanism 151 comprising a pressure sensor 131, wireless transceiver 164 and battery 133.

Скважина дополнительно содержит колпак 113 на верхней части ствола 114 скважины, и кабель 115, и соединительную коробку 119 для образования разнесенного контакта на верхней части ствола 114 скважины для определения и передачи электромагнитных сигналов. Эти сигналы могут быть приняты с различных скважинных устройств связи / отправлены на них, включая беспроводной приемопередатчик 164 аппарата 150 и/или контроллер перфоратора, причем эти устройства более подробно описаны ниже. Соединительную коробку 119 используют в качестве интерфейса для системы сбора локальных и удаленных данных и/или управления ими.The well further includes a cap 113 on the top of the wellbore 114 and a cable 115 and junction box 119 for forming a spaced contact on the top of the wellbore 114 for detecting and transmitting electromagnetic signals. These signals may be received from/sent to a variety of downhole communication devices, including the wireless transceiver 164 of the tool 150 and/or the gun controller, which devices are described in more detail below. Junction box 119 is used as an interface to a system for collecting and/or managing local and remote data.

Мониторинг герметичности под давлением цементного барьера 120 осуществляют в изолированном участке 190B внутри колонны 118 обсадных труб между мостовой пробкой 122a и цементным барьером 120. Информация о давлении, определенная механизмом 151, может быть передана на поверхность (не показана) ствола 114 скважины посредством сигналов, переданных с беспроводного приемопередатчика 164 аппарата 150. В этом варианте осуществления аппарат 150 соединен с обсадной трубой 118 посредством соединителя 153 ЭМ связи, который обеспечивает передачу ЭМ сигналов от изолированного участка 190B на поверхность.Pressure tightness monitoring of the cement barrier 120 is performed in an isolated section 190B within the casing string 118 between the bridge plug 122a and the cement barrier 120. The pressure information determined by the mechanism 151 may be transmitted to the surface (not shown) of the wellbore 114 via signals transmitted from the wireless transceiver 164 of the apparatus 150. In this embodiment, the apparatus 150 is connected to the casing 118 via an EM coupler 153 that allows transmission of EM signals from the isolated portion 190B to the surface.

Цементный барьер 120 расположен непосредственно над дополнительной мостовой пробкой или якорем 122b. Цементный барьер 120 может быть образован с использованием традиционного способа, который включает добавление первичного барьера (пробки 122a) для управления стволом скважины и фрезерование участка обсадной трубы (и любого смежного цемента) над ним. Участок пласта также может быть вырезан с использованием расширителя. Пробка или якорь 122b установлены для обеспечения основы для свежего цемента, который затем размещают в этой области для создания цементного барьера 120, который обеспечивает уплотнение по всему стволу 114 скважины и соединяется с окружающим геологическим пластом 168. Таким образом, ствол 114 скважины уплотняют цементным барьером 120, таким образом ликвидируя участок ствола 114a скважины под ним.The cement barrier 120 is located directly above the additional bridge plug or anchor 122b. The cement barrier 120 may be formed using a conventional method that includes adding a primary barrier (plug 122a) to control the wellbore and milling a section of casing (and any adjacent cement) above it. A section of the formation may also be cut using a reamer. The plug or anchor 122b is set to provide a base for fresh cement, which is then placed in this area to create a cement barrier 120 that seals throughout the wellbore 114 and connects to the surrounding subterranean formation 168. Thus, the wellbore 114 is sealed with cement barrier 120 , thus eliminating the portion of the wellbore 114a below it.

Скважинный перфоратор 154 установлен в колонне 118 обсадных труб. При использовании контроллер (не показан) перфоратора принимает ЭМ сигнал управления для активации скважинного перфоратора 154, за счет которого затем создают радиально и вертикально разнесенные перфорационные отверстия 156 в обсадной трубе 118 и уже существующем цементе 167 в кольцевом пространстве 191 между колонной 118 обсадных труб и пластом 168. Это обеспечивает гидродинамическую связь между кольцевым пространством 191 и изолированным участком 190B.Downhole perforator 154 is installed in the string 118 casing. In use, a gun controller (not shown) receives an EM control signal to activate the downhole gun 154, which then creates radially and vertically spaced perforations 156 in the casing 118 and pre-existing cement 167 in the annulus 191 between the casing string 118 and the formation. 168. This provides hydrodynamic communication between the annular space 191 and the isolated section 190B.

Уже существующий цемент 167 в кольцевом пространстве 191 (который может находиться там десятилетиями) может обеспечивать путь протечки, через который могут проходить текучие среды. Следовательно, цементный барьер 120 должен быть уплотнен относительно пласта. Создание перфорационных отверстий 156 означает, что цементный барьер 120 проверяют на его целостность, как описано ниже, не только в центральной области ствола скважины, но и в месте его соединения с пластом 168, для гарантирования того, чтобы какие-либо протечки, которые могут присутствовать в уже существующем цементе 167 и под ним, не могли распространиться на область между цементным барьером 120 и пластом 168. Следовательно, испытывают в полной мере уплотнение цементного барьера.The already existing cement 167 in the annulus 191 (which may have been there for decades) may provide a leak path through which fluids may pass. Therefore, the cement barrier 120 must be sealed against the formation. The creation of the perforations 156 means that the cement barrier 120 is tested for its integrity, as described below, not only in the central region of the wellbore, but also at its junction with the formation 168, to ensure that any leaks that may be present in and below the already existing cement 167 could not extend into the area between the cement barrier 120 and formation 168. Therefore, full sealing of the cement barrier is experienced.

Затем создают разность давлений между изолированным участком 190B и стволом 114b скважины над цементным барьером 120. Это может быть достигнуто, например, за счет прикладывания более высокого давления с поверхности на верхнюю сторону цементного барьера 120 и/или за счет создания роста или падения давления в изолированном участке 190B. Такие изменения давления могут быть созданы путем использования насоса или емкости с подходящим избыточным/пониженным давлением в изолированном участке 190B, например, как показано на фиг. 3a-3c, описанных ниже. Альтернативным способом является использование падения давления, возникающего при выстреле перфораторов. После детонирования кумулятивных зарядов и создания отверстий 155 текучая среда выбрасывается в скважинный перA pressure difference is then created between the isolated section 190B and the wellbore 114b above the cement barrier 120. This can be achieved, for example, by applying a higher pressure from the surface to the upper side of the cement barrier 120 and/or by creating a pressure increase or decrease in the isolated section 190B. Such pressure changes can be created by using a pump or vessel with a suitable positive/reduced pressure in the isolated section 190B, for example, as shown in FIG. 3a-3c described below. An alternative way is to use the pressure drop that occurs when the perforators are fired. After the shaped charges are detonated and holes 155 are created, the fluid is ejected into the downhole lane.

- 16 039961 форатор 154 (и факультативно связанную с ним емкость, например, показанную на фиг. 3a), таким образом создавая отрицательное дифференциальное давление в изолированном участке 190B.- 16 039961 gun 154 (and optional associated container, for example, shown in Fig. 3a), thus creating a negative differential pressure in the isolated area 190B.

Следовательно, если в так называемом изолированном участке 190B присутствует путь утечки, то это, как правило, приведет к изменению давления, мониторинг которого осуществляли, отличному от любого изменения давления, которое ожидается, например, при выстреле перфорирующего устройства. Следует отметить, что вследствие наличия перфорационных отверстий 156, если существует какое-либо повреждение соединения между цементным барьером 120 и пластом (и путем протечки в кольцевом пространстве 191 под ним), то это также можно наблюдать посредством мониторинга давления в изолированном участке 190B.Therefore, if a leak path is present in the so-called isolated area 190B, this will typically result in a pressure change being monitored that is different from any pressure change that is expected, for example, when a perforating device is fired. It should be noted that due to the presence of the perforations 156, if there is any damage to the connection between the cement barrier 120 and the formation (and by leakage in the annulus 191 below), then this can also be observed by monitoring the pressure in the isolated section 190B.

Изменение давления при таких обстоятельствах обычно свидетельствует о некотором повреждении цементного барьера 120, хотя в качестве дополнения или альтернативы может указывать на протечку в подвеске 129 хвостовика или других частях так называемого изолированного участка 190B, например, в уже существующем цементе в кольцевом пространстве 191 под перфорационными отверстиями 156. Если существуют сомнения, для определения того, в какой части изолированного участка 190B происходит протечка, могут быть проведены оба испытания давлением, описанные выше.A change in pressure under these circumstances is usually indicative of some damage to the cement barrier 120, although in addition or alternatively it may indicate a leak in the liner hanger 129 or other parts of the so-called isolated section 190B, for example, in the already existing cement in the annulus 191 below the perforations. 156. When in doubt, both of the pressure tests described above can be performed to determine which portion of containment 190B is leaking.

Скважинный перфоратор 154 может быть улучшен для создания перфорационных отверстий в обсадной трубе 118 и смежном цементе в кольцевом пространстве 191, которые не проходят в пласт 168, в той же мере, которая необходима при обеспечении путей потока для сообщения по текучей среде от коллектора, таких как перфорационные отверстия 177. Тогда как перфорационные отверстия 156 могут проходить на определенную глубину в пласт, пласт, как правило, является непроницаемым в этой области (если не является, то он непроницаем вокруг цементного барьера), и, следовательно, в пласте между верхним и нижним участками не существует пути протечки.The downhole gun 154 can be improved to create perforations in the casing 118 and the adjacent cement in the annulus 191 that do not extend into the formation 168 to the same extent necessary to provide flow paths for fluid communication from the reservoir, such as perforations 177. While the perforations 156 may extend to a certain depth into the formation, the formation is generally impermeable in that area (if not, it is impermeable around the cement barrier), and hence in the formation between the top and bottom areas there is no leakage path.

Авторы настоящего изобретения отметили, что использование датчика давления под барьером обеспечивает получение информации о целостности уплотнения барьера, что улучшает известный способ мониторинга давления над уплотнением барьера, где объем ствола 114b скважины над цементным барьером 120 может быть больше, следовательно, небольшие протечки создадут малозаметное изменение давления, которое сложно сразу обнаружить и распознать.The present inventors have noted that the use of a pressure transducer below the barrier provides information on the integrity of the barrier seal, which improves the known method of monitoring pressure above the barrier seal, where the volume of the wellbore 114b above the cement barrier 120 may be larger, hence small leaks will create a subtle change in pressure. , which is difficult to immediately detect and recognize.

Более того, предоставление датчика 131 давления под барьером 120 также может обеспечить подтверждение того, что любой нижний барьер, такой как подвеска 129 хвостовика, также уплотнен, тогда как мониторинг давления с верхней части не обеспечивает предоставление этой информации. Дополнительный датчик давления (не показан) может быть предусмотрен между мостовой пробкой / якорем 122b и цементным барьером 120 выше, что может способствовать подтверждению посредством испытаний, описанных ниже, что этот цементный барьер является долгосрочным и находится под давлением.Moreover, providing a pressure sensor 131 below the barrier 120 can also provide confirmation that any lower barrier, such as the liner hanger 129, is also sealed, while pressure monitoring from the top does not provide this information. An additional pressure transducer (not shown) may be provided between the bridge plug/anchor 122b and the cement barrier 120 above, which may assist in confirming, through the tests described below, that this cement barrier is long term and under pressure.

Дополнительное преимущество заключается в том, что испытание положительным давлением под барьером испытывает барьер в направлении, в котором барьер должен обеспечивать уплотнение, тем самым обеспечивая более точное испытание давлением. Подобным образом, за счет испытания отрицательным давлением под барьером выполняют испытание любого нижнего барьера, такого как подвеска 129 хвостовика, в направлении, в котором нижний барьер должен обеспечивать уплотнение.An additional benefit is that the positive pressure test under the barrier tests the barrier in the direction in which the barrier is supposed to seal, thereby providing a more accurate pressure test. Similarly, the barrier negative pressure test tests any lower barrier, such as the liner hanger 129, in the direction in which the lower barrier would seal.

Для определенных вариантов осуществления испытание давлением могу проводить до, а также после активации перфорирующего устройства 154 для создания перфорационных отверстий 156 в обсадной трубе 118 и цементе. Это может обеспечить исходный показатель для проведения испытания цементного барьера 120 в центральной области до испытания оставшейся цементной пробки и, в частности, ее соединения с пластом 168, как описано выше. Например, различные емкости, показанные на фиг. 3a-3c, могут быть использованы для создания изменения давления в нижнем участке до создания перфорационных отверстий.For certain embodiments, pressure testing may be performed before as well as after activation of the perforating device 154 to create perforations 156 in the casing 118 and cement. This may provide a baseline for testing the cement barrier 120 in the central region prior to testing the remaining cement plug, and in particular its connection to formation 168, as described above. For example, the various containers shown in FIG. 3a-3c can be used to create a change in pressure in the lower region prior to creating the perforations.

Цемент для цементной пробки могут размещать различными способами, включая циркуляцию, продавливание и/или сброс цементного раствора. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы заменители цемента, такие как Sandaband™, или даже термит или другой процесс плавления, используемые вместо цемента.The cement for the cement plug can be placed in a variety of ways, including circulation, punching, and/or slurry discharge. In alternative embodiments, cement substitutes such as Sandaband™ can be used, or even thermite or other smelting process used in place of cement.

В измененных вариантах осуществления дополнительное перфорирующее устройство может быть предусмотрено над цементной пробкой и активировано для обеспечения пути потока через смежную обсадную трубу. Это обеспечивает дополнительное оценивание целостности цементной пробки и ее соединения с пластом.In modified embodiments, an additional perforating device may be provided above the cement plug and activated to provide a flow path through the adjacent casing. This provides an additional assessment of the integrity of the cement plug and its connection to the formation.

На фиг. 2 показано дополнительное усовершенствование варианта осуществления по фиг. 1 с подобными признаками, иллюстрирующее две цементные пробки. Части, подобные частям варианта осуществления по фиг. 1, детально не описаны, однако у них в начале стоит цифра 2, а не 1. В этом варианте осуществления проводят испытание на герметичности под давлением множества цементных барьеров по сравнению с испытанием одного цементного барьера, как было описано в варианте осуществления по фиг. 1.In FIG. 2 shows a further refinement of the embodiment of FIG. 1 with similar features, illustrating two cement plugs. Parts similar to those of the embodiment of FIG. 1 are not described in detail, but they are preceded by a 2 rather than a 1. In this embodiment, a pressure leak test of a plurality of cement barriers is performed versus a single cement barrier as described in the embodiment of FIG. 1.

На фиг. 2 показан ствол 214 скважины, содержащий соответственно верхний и нижний цементные барьеры 220b и 220a, узлы/аппараты 250b и 250a и скважинные перфораторы 254b и 254a. Как и в варианте осуществления, описанном на фиг. 1, аппарат по фиг. 2, как правило, расположен смежно с непроIn FIG. 2 shows a wellbore 214 comprising top and bottom cement barriers 220b and 220a, assemblies/tools 250b and 250a, and downhole guns 254b and 254a, respectively. As in the embodiment described in FIG. 1, the apparatus of FIG. 2, as a rule, is located adjacent to the

- 17 039961 ницаемым для текучей среды пластом 268 перекрывающей породы.- 17 039961 permeable to the fluid layer 268 of the overburden.

Также, как и в варианте осуществления по фиг. 1, в варианте осуществления по фиг. 2 в верхней части ствола 214 скважины предусмотрены колпак (не показан), и кабель (не показан), и соединительная коробка (не показан), образующие разнесенный контакт для определения и передачи электромагнитных сигналов. Эти сигналы могут быть приняты с различных объектов внутри ствола 214 скважины / отправлены на них, включая скважинные перфораторы 254b и/или 254a, и/или приняты с механизмов 251b и/или 251a мониторинга, которые более подробно описаны ниже.Also, as in the embodiment of FIG. 1, in the embodiment of FIG. 2, a cap (not shown) and a cable (not shown) and a junction box (not shown) are provided at the top of the wellbore 214 to form a spaced contact for sensing and transmitting electromagnetic signals. These signals may be received from/sent to various objects within the wellbore 214, including perforators 254b and/or 254a, and/or received from monitoring mechanisms 251b and/or 251a, which are described in more detail below.

Осуществляют мониторинг герметичности под давлением изолированного участка, определенного внутри каждого участка колонны обсадных труб, причем изолированный участок 290B определен между мостовой пробкой 222a и цементным барьером 220a; и причем изолированный участок 290B' определен между цементными барьерами 220a и 220b.Carry out pressure tightness monitoring of the isolated section defined within each section of the casing string, and the isolated section 290B is defined between the bridge plug 222a and the cement barrier 220a; and moreover, an isolated area 290B' is defined between the cement barriers 220a and 220b.

Цементные барьеры 220a и 220b образованы с использованием способа, отличного от способа, описанного относительно варианта осуществления по фиг. 1, включая перфорирование ствола скважины скважинными перфораторами (не показаны) и вымывание по меньшей мере части любого цемента и других обломков в кольцевом пространстве 291 между обсадной трубой 212c, 212f и пластом 268. Затем до размещения цемента в кольцевое пространство 291 закачивают буферную текучую среду. Цемент размещают внутри обсадной трубы 212c, 212f, и через перфорационные отверстия 256a и 256b он проходит в кольцевое пространство 291.The cement barriers 220a and 220b are formed using a method different from the method described with respect to the embodiment of FIG. 1, including perforating the wellbore with downhole perforators (not shown) and flushing out at least a portion of any cement and other debris in the annulus 291 between the casing 212c, 212f and the formation 268. A buffer fluid is then pumped into the annulus 291 before the cement is placed. The cement is placed inside the casing 212c, 212f and passes through the perforations 256a and 256b into the annulus 291.

Скважинные перфораторы 254b и 254a могут активировать независимо, факультативно посредством использования беспроводных сигналов, создавая перфорационные отверстия 256b' и 256a' соответственно. Перфорационные отверстия, как в варианте осуществления по фиг. 1, обеспечивают испытание целостности каждого цементного барьера 220a, 220b, причем не только в центральной области ствола 214 скважины, но и по всей его ширине и в месте его соединения с обсадной трубой 212c, 212f и пластом 268.Downhole perforators 254b and 254a can be activated independently, optionally through the use of wireless signals, creating perforations 256b' and 256a', respectively. Perforations, as in the embodiment of FIG. 1 provide a test of the integrity of each cement barrier 220a, 220b, not only in the central region of the wellbore 214, but across its entire width and at its junction with the casing 212c, 212f and formation 268.

Затем между изолированными участками 290B' и 290B создают разность давлений. Любые изменения давления в изолированных участках 290B' и 290B определяют с использованием механизмов 251b и/или 251a мониторинга, тем самым обеспечивая испытание и мониторинг целостности верхнего и нижнего цементных барьеров 220a, 220b в стволе 214 скважины. Затем полученные данные выводят беспроводным способом, например, посредством ЭМ связи.Then between the isolated areas 290B' and 290B create a pressure difference. Any pressure changes in the isolated areas 290B' and 290B are detected using the monitoring mechanisms 251b and/or 251a, thereby allowing the integrity of the upper and lower cement barriers 220a, 220b in the wellbore 214 to be tested and monitored. The received data is then output wirelessly, for example, via EM communication.

Преимущество варианта осуществления по фиг. 2 заключается в том, что это подтверждает тот факт, что в стволе скважины находятся два отдельных уплотнения. В определенных вариантах осуществления по фиг. 2 каждое из двух цементных уплотнений может иметь меньшую длину (например, 25 метров каждое), причем вместе их длина составляет длину, использованную в варианте осуществления по фиг. 1 с одним цементным уплотнением (например, 50 м).An advantage of the embodiment of FIG. 2 is that it confirms that there are two separate seals in the wellbore. In certain embodiments of FIG. 2, each of the two cement seals may have a shorter length (eg, 25 meters each), and together their length is the length used in the embodiment of FIG. 1 with one cement seal (eg 50m).

Два цементных барьера, проиллюстрированные на фиг. 2, являются предпочтительными для более долгосрочного мониторинга, поскольку соединение между верхними цементными барьерами 220b и пластом 268 может быть подтверждено (как правило, с использованием датчика давления между цементными барьерами), даже если в области под цементными барьерами, например, под перфорационными отверстиями 256a, существуют протечки. В отличие от этого, для вариантов осуществления с одним цементным барьером является более сложным / невозможным подтверждение соединения между цементным барьером и пластом, если в области под цементным барьером, например, под перфорационными отверстиями 256, существуют дополнительные протечки, как на фиг. 1.The two cement barriers illustrated in FIG. 2 are preferred for longer term monitoring because the connection between the top cement barriers 220b and the formation 268 can be confirmed (typically using a pressure transducer between the cement barriers) even if in the area below the cement barriers, such as under the perforations 256a, leaks exist. In contrast, for single cement barrier embodiments, it is more difficult/impossible to confirm the connection between the cement barrier and the formation if additional leaks exist in the area below the cement barrier, such as perforations 256, as in FIG. 1.

Факультативно дополнительный мониторинг, например, коллектора, могут осуществлять посредством дополнительных перфорационных отверстий 256c в коллекторе с использованием подходящего аппарата, описанного в настоящем документе.Optionally, additional monitoring of, for example, a manifold may be accomplished through additional perforations 256c in the manifold using the appropriate apparatus described herein.

Для других вариантов осуществления аппарат может быть расположен в скважине посредством ряда средств, например, посредством подвешивания неуплотнительных компонентов, таких как цементный скребок; или на верхней части подвески хвостовика или мостовой пробки.For other embodiments, the apparatus may be positioned in the wellbore by a number of means, for example, by hanging non-compacting components such as a cement scraper; or on top of a liner hanger or bridge plug.

Таким образом, может возникнуть некоторое количество разных этапов перфорирования: перфорирование под образованным цементным барьером для упрощения его испытания, перфорирование над цементным барьером также для способствования его испытанию, перфорирование для обеспечения очистки участка до размещения цементного барьера и перфорирование для доступа к мониторингу коллектора.Thus, a number of different perforating steps may occur: perforating below the formed cement barrier to facilitate its testing, perforating above the cement barrier also to facilitate its testing, perforating to ensure the site is cleared prior to placing the cement barrier, and perforating to access reservoir monitoring.

Вместо скважинного перфоратора со множеством зарядов могут использовать другие перфорирующие устройства, например, скважинный пуансон, который может выпустить один заряд и образовать одно перфорационное отверстие, особенно для перфорирования между образованными цементными барьерами.Other perforating devices may be used instead of a multi-charge downhole perforator, such as a downhole punch that can release one charge and form a single perforation, especially for perforating between the formed cement barriers.

Следовательно, для определенных вариантов осуществления могут быть предусмотрены два цементных барьера, как показано на фиг. 2 в качестве примера. В других вариантах осуществления второй цементный барьер может быть добавлен после установки и испытания одного цементного барьера (например, по фиг. 1).Therefore, for certain embodiments, two cement barriers may be provided, as shown in FIG. 2 as an example. In other embodiments, a second cement barrier may be added after one cement barrier has been installed and tested (eg, in FIG. 1).

В альтернативных вариантах осуществления второй аппарат 250b не является обязательным, дажеIn alternative embodiments, the second apparatus 250b is optional, even

- 18 039961 если предоставлены два цементных барьера.- 18 039961 if two cement barriers are provided.

Два способа образования цементной пробки, описанные относительно фиг. 1 и 2 соответственно, могут быть использованы в вариантах осуществления либо с одним (фиг. 1), либо с двойным (фиг. 2) барьером.The two methods of cement plug formation described with respect to FIG. 1 and 2, respectively, can be used in either single (FIG. 1) or dual (FIG. 2) barrier embodiments.

Более того, несмотря на то, что проиллюстрирована система ЭМ связи, могут использовать системы акустической или других беспроводных связей. Например, в ствол 114/214 скважины может быть спущен зонд на проволочном канате с поверхностной установки, такой как буровая установка, до верхней области цементного барьера 120/220, например, на расстояние приблизительно 10 метров до верхней области.Moreover, although an EM communication system is illustrated, acoustic or other wireless communication systems may be used. For example, the wellbore 114/214 can be run from a surface installation, such as a drilling rig, to the top region of the cement barrier 120/220, for example, approximately 10 meters away from the top region.

Действие по созданию двойного цементного барьера могут осуществить за счет разового спуска трубы в ствол скважины. Например, как указано в варианте осуществления по фиг. 2, может быть создано два набора перфорационных отверстий 256a, 256b, и перфорирующие устройства факультативно опускают в ствол скважины, и перфорационные отверстия промывают. Нижний аппарат 250a может быть высвобожден из трубы и закреплен посредством якоря 222b. Нижний цементный барьер 220a может быть затем размещен до установки верхнего аппарата 250b посредством якоря 222c и размещения верхнего цементного барьера 220b. Управление аппаратом 250a/250b и его высвобождение, а также работа перфораторов для образования перфорационных отверстий 256a и 256b могут быть осуществлены беспроводным способом или выполнены посредством традиционных механизмов сброса шара/штанги или поворота.The act of creating a double cement barrier can be accomplished by running a pipe into the wellbore once. For example, as indicated in the embodiment of FIG. 2, two sets of perforations 256a, 256b may be created, and the perforations are optionally lowered into the wellbore and the perforations flushed. The lower apparatus 250a can be released from the pipe and secured by means of an anchor 222b. The lower cement barrier 220a may then be placed prior to the installation of the upper apparatus 250b by means of an anchor 222c and the placement of the upper cement barrier 220b. The control and release of the apparatus 250a/250b and the operation of the perforating guns 256a and 256b can be performed wirelessly or by traditional ball/rod release or pivot mechanisms.

Тогда как ссылку выше делают на уже существующий цемент, колонны обсадных труб часто имеют участок, где они не соединены с пластом посредством цемента. Следовательно, в определенных вариантах осуществления уже существующего цемента нет в кольцевом пространстве между колонной обсадных труб и пластом, где образуют перфорационные отверстия, такие как 256a', 256b' по фиг. 2, или новое цементное уплотнение, такое как 256a, 256b.While reference is made above to pre-existing cement, casing strings often have a section where they are not connected to the formation by cement. Therefore, in certain embodiments, there is no pre-existing cement in the annulus between the casing string and the formation where perforations such as 256a', 256b' of FIG. 2, or a new cement seal such as 256a, 256b.

Как отмечено выше, аппарат 250a в изолированном участке 290B' может содержать емкость для понижения (или повышения, если необходимо) давления в нем для проведения испытания давлением в отношении изолированного участка, в частности, цементного барьера 220a. Аппарат по фиг. 3a содержит емкость 357, отверстие 355, клапан 362 и механизм управления с многофункциональным устройством 366 управления и беспроводным приемником (или приемопередатчиком) 364. Клапан 362 расположен в отверстии 355 аппарата, и причем отверстие ведет к камере 371 для текучей среды внутри емкости 357. Другие компоненты аппарата, такие как скважинный перфоратор и механизм мониторинга, не показаны на фиг. 3a-3c.As noted above, the apparatus 250a in the isolated area 290B' may contain a container to reduce (or increase, if necessary) the pressure in it for pressure testing in relation to the isolated area, in particular, the cement barrier 220a. The apparatus according to Fig. 3a includes a container 357, an opening 355, a valve 362, and a control mechanism with a multifunction control device 366 and a wireless receiver (or transceiver) 364. The valve 362 is located in the device opening 355, and the opening leads to a fluid chamber 371 within the container 357. Others apparatus components such as the downhole gun and the monitoring mechanism are not shown in FIG. 3a-3c.

Клапан 362 выполнен с возможностью уплотнения емкости 357 от окружающей части скважины в закрытом положении и обеспечения гидродинамической связи и сообщения по текучей среде между камерой 357 для текучей среды и окружающей частью скважины посредством отверстия 355 в открытом положении.The valve 362 is configured to seal the reservoir 357 from the wellbore environment in the closed position and provide fluid communication and fluid communication between the fluid chamber 357 and the wellbore environment through the opening 355 in the open position.

В некоторых вариантах осуществления камера 371 для текучей среды заполнена газом, таким как воздух, изначально под атмосферным давлением. В таких вариантах осуществления газ герметизируют в емкости на поверхности до спуска в скважину с целью создания отрицательного дифференциального давления между емкостью и изолированным участком (давление в котором выше атмосферного давления на поверхности).In some embodiments, the fluid chamber 371 is filled with a gas, such as air, initially at atmospheric pressure. In such embodiments, the gas is sealed in a vessel at the surface prior to being run into the well to create a negative differential pressure between the vessel and the isolated area (which is above atmospheric pressure at the surface).

В других вариантах осуществления камера 371 для текучей среды может быть заполнена газом или текучей средой, предусматривая более высокое давление, чем на изолированном участке, таким образом создавая в ней положительное дифференциальное давление.In other embodiments, the fluid chamber 371 may be filled with a gas or fluid at a higher pressure than the isolated portion, thereby creating a positive differential pressure therein.

В дополнение к клапану 362 или вместо него, насос может быть предусмотрен для перемещения текучих сред между камерой 371 для текучей среды и окружающей частью скважины независимо от относительных давлений между камерой 371 для текучей среды и окружающей частью скважины.In addition to or instead of the valve 362, a pump may be provided to move fluids between the fluid chamber 371 and the well environment, regardless of the relative pressures between the fluid chamber 371 and the well environment.

Например, как показано на фиг. 3b, внутри отверстия 355 емкости 357 расположен электроприводной насос 363. Камера 371 для текучей среды заполнена жидкостью 390 и газом 392.For example, as shown in FIG. 3b, an electrically driven pump 363 is located within opening 355 of container 357. Fluid chamber 371 is filled with liquid 390 and gas 392.

Насос 362 выкачивает текучие среды из емкости 357 в окружающую часть скважины / закачивает их в емкость из окружающей части скважины (снаружи аппарата), таким образом обеспечивая выборочное сообщение по текучей среде между частью емкости 357 и изолированным участком. Газ 392 может быть подходящим образом сжат для упрощения перекачивания или предусмотрен для прекращения втягивания насосом 362 во избежание вакуума.The pump 362 pumps fluids from the reservoir 357 into the wellbore environment/injects them into the reservoir from the wellbore environment (outside the apparatus), thus providing selective fluid communication between the reservoir portion 357 and the isolated area. Gas 392 may be suitably compressed to facilitate pumping, or provided for pump 362 to stop being drawn in to avoid a vacuum.

Факультативно плавающий поршень, эквивалентный поршню 375 по фиг. 3c, может разделять газовую 392 и жидкую 390 фазы, как показано на фиг. 3b.An optional floating piston, equivalent to piston 375 of FIG. 3c can separate the gas 392 and liquid 390 phases as shown in FIG. 3b.

В альтернативном варианте осуществления аппарат емкости, показанный на фиг. 3b, представляет собой узел или аппарат по фиг. 3c. Аппарат по фиг. 3c содержит отверстие 355; клапан 362; штуцер 376; механизм управления с многофункциональным устройством 366 управления и беспроводным приемником (или приемопередатчиком) 364; и емкость 357. Клапан 362 и штуцер 376 размещены в центральной части аппарата в отверстии 379 между двумя участками емкости 357: камерой 371 для текучей среды и камерой 381 пониженного давления.In an alternative embodiment, the container apparatus shown in FIG. 3b is the assembly or apparatus of FIG. 3c. The apparatus according to Fig. 3c contains hole 355; valve 362; fitting 376; a control mechanism with a multifunction control device 366 and a wireless receiver (or transceiver) 364; and container 357. The valve 362 and fitting 376 are located in the central part of the device in the hole 379 between two sections of the container 357: the chamber 371 for the fluid and the chamber 381 reduced pressure.

- 19 039961- 19 039961

В некоторых вариантах осуществления камера 381 пониженного давления заполнена газом, таким как воздух, изначально под атмосферным давлением. В таких вариантах осуществления газ герметизируют в емкости 357 на поверхности до опускания в скважину. Это способствует созданию отрицательного дифференциального давления, например, от 1000 фунтов на квадратный дюйм до 10000 фунтов на квадратный дюйм, между емкостью 357 и окружающей частью скважины (давление в которой выше атмосферного давления на поверхности).In some embodiments, the reduced pressure chamber 381 is filled with a gas, such as air, initially at atmospheric pressure. In such embodiments, the gas is sealed in reservoir 357 at the surface prior to being lowered into the well. This contributes to the creation of a negative differential pressure, for example, from 1000 psi to 10,000 psi, between the reservoir 357 and the surrounding part of the well (which has a pressure above atmospheric pressure at the surface).

Плавающий поршень 375 размещен в камере 371 для текучей среды. Камера 371 для текучей среды изначально заполнена нефтью ниже плавающего поршня 375 через заливное отверстие (не показано). Если плавающий поршень 375 расположен на верхней части камеры 371 для текучей среды, он изолирует/закрывает камеру 371 для текучей среды от окружающей части скважины, а если плавающий поршень 375 перемещается вниз камеры 371 для текучей среды, отверстие 355 обеспечивает прохождение текучей среды в камеру 371 для текучей среды через отверстие 359 для потока из внешнего пространства емкости, как правило, окружающей части скважины. Положение плавающего поршня 375 управляется косвенно потоком текучей среды через клапан 362, которым, в свою очередь, управляют через сигналы, отправляемые на многофункциональное устройство 366 управления.The floating piston 375 is housed in the fluid chamber 371. The fluid chamber 371 is initially filled with oil below the floating piston 375 through a fill port (not shown). If the floating piston 375 is located on top of the fluid chamber 371, it isolates/closes the fluid chamber 371 from the surrounding wellbore, and if the floating piston 375 moves down the fluid chamber 371, the opening 355 allows fluid to pass into the chamber 371 for fluid through the opening 359 to flow from the outside of the container, typically the surrounding portion of the well. The position of the floating piston 375 is controlled indirectly by the flow of fluid through the valve 362, which, in turn, is controlled through signals sent to the multifunction control device 366.

При использовании последовательность начинается с клапана 362 в закрытом положении и плавающего поршня 375, расположенного вблизи верхней части камеры 371 для текучей среды. Прохождению текучей среды в скважине в камеру 371 для текучей среды через отверстие 355 противодействует плавающий поршень 375 и нефть, находящаяся под ним, в то время, как клапан 362 находится в закрытом положении. Затем на многофункциональное устройство 366 управления отправляется сигнал, который дает клапану 362 инструкцию на открывание. При открывании клапана 362 нефть из камеры 371 для текучей среды направляется в камеру 381 пониженного давления за счет давления в скважине, действующего на плавающий поршень 375, и текучие среды из окружающей части скважины втягиваются в камеру 371 для текучей среды. Скорость, с которой нефть в камере 371 для текучей среды выталкивается в камеру 381 пониженного давления, и, следовательно, скорость, с которой текучие среды из скважины могут втягиваться в емкость 357, управляются поперечным сечением штуцера 376.In use, the sequence begins with the valve 362 in the closed position and the floating piston 375 located near the top of the fluid chamber 371. The flow of fluid in the well into the fluid chamber 371 through the opening 355 is opposed by the floating piston 375 and the oil below it while the valve 362 is in the closed position. A signal is then sent to the multifunction controller 366 which instructs the valve 362 to open. When valve 362 is opened, oil from fluid chamber 371 is directed into reduced pressure chamber 381 by well pressure acting on floating piston 375, and fluids from the surrounding wellbore are drawn into fluid chamber 371. The rate at which the oil in the fluid chamber 371 is pushed into the reduced pressure chamber 381, and therefore the rate at which wellbore fluids can be drawn into the reservoir 357, is controlled by the cross section of the choke 376.

Преимущество варианта осуществления по фиг. 3c заключается в том, что плавающий поршень и штуцер могут способствовать управлению скоростью прохода скважинных текучих сред из окружающей части скважины в емкость, что может обеспечить получение более точных данных и проведение более точного анализа скважины и коллектора.An advantage of the embodiment of FIG. 3c is that the floating piston and choke can help control the rate of passage of well fluids from the wellbore environment into the reservoir, which can provide more accurate data and more accurate well and reservoir analysis.

Как показано на фиг. 3c, аппарат может быть перекомпонован для выталкивания текучей среды из камеры 371 для текучей среды в окружающую часть скважины. В таком варианте осуществления камера 381 представляет собой приводную камеру, содержащую газ с более высоким давлением, чем давление в окружающей части скважины, и при открывании клапана 362 более высокое положительное дифференциальное давление из приводной камеры 381 приводит плавающий поршень 375 в движение для поднятия из нижней части камеры 371 для текучей среды к отверстию 355. По мере уменьшения рабочего объема камеры 371 для текучей среды хранящаяся текучая среда выталкивается из камеры 371 для текучей среды через отверстие 355 и в окружающую часть скважины.As shown in FIG. 3c, the apparatus can be reconfigured to push fluid out of fluid chamber 371 into the surrounding wellbore. In such an embodiment, chamber 381 is a transfer chamber containing gas at a higher pressure than the surrounding wellbore, and when valve 362 is opened, the higher positive differential pressure from transfer chamber 381 drives floating piston 375 to rise from the bottom of the well. fluid chamber 371 to opening 355. As the working volume of fluid chamber 371 decreases, stored fluid is pushed out of fluid chamber 371 through opening 355 and into the surrounding wellbore.

Клапан 362 может быть предусмотрен там, где указано: между приводной камерой 381 и камерой 371 для текучей среды, или вместо этого расположен в отверстии 355.Valve 362 may be provided where indicated between transfer chamber 381 and fluid chamber 371, or located in opening 355 instead.

В качестве дополнительного варианта насос используют вместо клапана 362.As an alternative, a pump is used in place of the 362 valve.

В некоторых вариантах осуществления емкость может иметь положительное дифференциальное давление или иметь часть с положительным дифференциальным давлением, так что область с повышенным давлением сравнивают с окружающей частью скважины. В таких вариантах осуществления после открывания клапана происходит выброс текучей среды из емкости в окружающую часть скважины.In some embodiments, the vessel may have a positive differential pressure, or have a positive differential pressure portion such that the area of increased pressure is compared to the surrounding portion of the well. In such embodiments, upon opening of the valve, fluid is released from the reservoir into the surrounding wellbore.

В определенных вариантах осуществления клапан могут открыть непосредственно после активации скважинных перфораторов. В других вариантах осуществления открывание клапана может быть отложено на некоторое время после выстрела скважинного перфоратора. Подобным образом, активация скважинных перфораторов может быть отложена после установки барьера. Активация скважинных перфораторов также может происходить после извлечения буровой установки, присоединенной к скважине.In certain embodiments, the valve may be opened immediately upon activation of the perforators. In other embodiments, the opening of the valve may be delayed some time after the perforator is fired. Similarly, activation of the perforators may be delayed after the barrier has been installed. Activation of downhole perforators may also occur after the rig attached to the well is retrieved.

В некоторых альтернативных вариантах осуществления одна или первая группа кумулятивных зарядов, расположенная в скважинном перфораторе, может детонировать до вторых или второй группы кумулятивных зарядов.In some alternative embodiments, one or a first set of shaped charges located in a downhole gun may be detonated to a second or second set of shaped charges.

В дополнительных вариантах осуществления может присутствовать множество скважинных перфораторов, при этом каждый скважинный перфоратор может быть разделен барьером, таким как мостовая пробка или пакер.In further embodiments, a plurality of perforators may be present, with each perforator being separated by a barrier such as a bridge plug or packer.

Емкости 357 могут иметь вместимость, например, 1000 л.Tanks 357 may have a capacity of, for example, 1000 liters.

Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, могут быть объединены. Например, способы, описанные относительно любой из фиг. 1-2, могут использовать для одного ствола скважины с емкостями, описанными относительно фиг. 3a-3c.The embodiments described herein may be combined. For example, the methods described with respect to any of FIGS. 1-2 may be used for a single wellbore with the reservoirs described with respect to FIGS. 3a-3c.

Claims (23)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ скважинного мониторинга состояния барьера, включающий размещение по меньшей мере одного барьера в обсаженном стволе скважины, причем по меньшей мере один барьер содержит столб из текучего уплотнительного материала, такого так цемент, имеющий высоту по меньшей мере 2 м, так что обеспечивают противодействие гидродинамической связи и сообщению по потоку по всему стволу скважины, таким образом разделяя ствол скважины на нижний участок по меньшей мере под одним барьером и верхний участок по меньшей мере над одним барьером;1. A method for downhole monitoring of a barrier condition, comprising placing at least one barrier in a cased wellbore, wherein at least one barrier contains a column of flowable sealing material, such as cement, having a height of at least 2 m, so as to resist hydrodynamic communication and communication along the flow throughout the wellbore, thereby dividing the wellbore into a lower section under at least one barrier and an upper section above at least one barrier; соед инение указанного текучего уплотнительного материала столба с частью пласта, которая определяет часть ствола скважины;connecting said column fluid sealing material to a portion of the formation that defines a portion of the wellbore; приче м по меньшей мере часть нижнего участка обсаживают обсадной трубой, таким образом определяя кольцевое пространство между окружающим пластом и обсадной трубой;wherein at least a portion of the lower portion is cased with a casing, thereby defining an annular space between the surrounding formation and the casing; при этом в нижнем участке размещают скважинное устройство, содержащее перф орирующее устройство;at the same time, a downhole device containing a perforating device is placed in the lower section; мех анизм управления, предназначенный для управления перфорирующим устройством и содержащий устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью приема беспроводного сигнала управления для активации перфорирующего устройства;a control mechanism for controlling the perforating device and comprising a wireless communication device configured to receive a wireless control signal for activating the perforating device; датч ик давления;pressure meter; отпра вку в произвольный момент времени беспроводного сигнала управления на устройство беспроводной связи для активации перфорирующего устройства, причем беспроводной сигнал управления передают по меньшей мере в одной из следующих форм: электромагнитной, акустической, посредством индуктивно связанных трубчатых элементов и посредством кодированных импульсов давления;sending at an arbitrary point in time a wireless control signal to the wireless communication device to activate the perforating device, wherein the wireless control signal is transmitted in at least one of the following forms: electromagnetic, acoustic, via inductively coupled tubular elements, and via coded pressure pulses; после размещения по меньшей мере одного барьера активацию перфорирующего устройства для создания по меньшей мере одного перфорационного отверстия, проходящего через обсадную трубу;after placement of at least one barrier, activating the perforating device to create at least one perforation through the casing; после активации перфорирующего устройства:after activating the perforating device: (i) мониторинг давления в нижнем участке по меньшей мере под одним барьером с использованием датчика давления; и (ii) отправку беспроводного сигнала данных, содержащего данные о давлении, из области по меньшей мере под одним барьером в область по меньшей мере над одним барьером с использованием по меньшей мере одной из электромагнитной связи и акустической связи; и после этапа (ii) (iii) оценивание того, изолирован ли нижний участок от верхнего участка или в какой степени он от него изолирован, основываясь на данных мониторинга давления завремя.(i) monitoring the pressure in the lower section of at least one barrier using a pressure sensor; and (ii) sending a wireless data signal containing pressure data from the area below the at least one barrier to the area above the at least one barrier using at least one of electromagnetic communication and acoustic communication; and after step (ii)(iii) judging whether the lower section is isolated from the upper section or to what extent it is isolated from it, based on pressure monitoring data over time. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что за счет активации перфорирующего устройства создают путь из внутреннего пространства обсадной трубы к пласту.2. The method according to claim 1, characterized in that by activating the perforating device, a path is created from the interior of the casing to the formation. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что часть пласта, с которой соединен текучий материал столба, представляет собой непроницаемую часть.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the part of the formation to which the fluid column material is connected is an impermeable part. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что перфорационные отверстия создают смежно с непроницаемой частью пласта.4. The method according to claim 3, characterized in that the perforations are created adjacent to the impermeable part of the formation. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает этап мониторинга давления над и под указанным по меньшей мере одним барьером.5. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises the step of monitoring the pressure above and below said at least one barrier. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает очистку участка пласта, таким образом обеспечивая удаление по меньшей мере части любого уже существующего цемента, находящегося в контакте с пластом, затем размещение по меньшей мере одного барьера по меньшей мере частично в указанном участке.6. A method according to any of the preceding claims, characterized in that it includes cleaning a section of the formation, thereby removing at least a portion of any already existing cement in contact with the formation, then placing at least one barrier at least partially in said plot. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что этап очистки указанного участка включает удаление части обсадной трубы и по меньшей мере части любого уже существующего цемента, находящегося в контакте с пластом, в указанном участке.7. The method of claim 6, wherein the step of cleaning said area includes removing a portion of the casing and at least a portion of any pre-existing cement in contact with the formation in said area. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что этап очистки указанного участка включает предшествующий этап перфорирования части обсадной трубы в указанном участке и вымывание по меньшей мере части любого уже существующего цемента, находящегося в контакте с пластом.8. The method of claim 6, wherein the step of cleaning said area includes a prior step of perforating a portion of the casing in said area and flushing out at least a portion of any pre-existing cement in contact with the formation. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что предусматривают верхнее перфорирующее устройство, причем верхнее перфорирующее устройство предусматривают в верхнем участке по меньшей мере над одним барьером, и причем способ включает создание по меньшей мере одного перфорационного отверстия между стволом скважины и обсадной трубой по меньшей мере над одним барьером.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an upper perforating device is provided, wherein the upper perforating device is provided in the upper section of at least one barrier, and the method includes creating at least one perforation hole between the wellbore and the casing at least one barrier. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один барьер размещают до отправки беспроводного сигнала управления на устройство беспроводной связи, так что беспроводной сигнал управления отправляют из области по меньшей мере над одним барьером на устройство беспроводной связи по меньшей мере под одним барьером для активации перфорирующего устройства.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one barrier is placed prior to sending the wireless control signal to the wireless communication device, so that the wireless control signal is sent from a region above at least one barrier to the wireless communication device at least under one barrier to activate the perforating device. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает мониторинг коллектора после размещения по меньшей мере одного барьера путем использования дополнительного дат11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it includes monitoring the reservoir after the placement of at least one barrier by using additional dates - 21 039961 чика давления в стволе скважины по меньшей мере под одним барьером.- 21 039961 pressure gauge in the wellbore at least under one barrier. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один барьер оставляют на месте на срок, составляющий по меньшей мере 1 месяц, по меньшей мере 3 месяца, по меньшей мере 6 месяцев, по меньшей мере 1 год или более 5 лет.12. The method according to any of the preceding claims, characterized in that at least one barrier is left in place for a period of at least 1 month, at least 3 months, at least 6 months, at least 1 year or more 5 years. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что скважинное устройство выполнено с возможностью мониторинга давления или других параметров по меньшей мере под одним барьером в течение периодов времени, превышающих одну неделю, один месяц, один год или составляющих более пяти лет.13. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the downhole device is configured to monitor pressure or other parameters under at least one barrier for periods of time greater than one week, one month, one year, or more than five years. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один барьер представляет собой основной барьер, и по меньшей мере один вспомогательный барьер, который содержит столб из текучего уплотнительного материала, размещают под скважинным устройством, так что за счет по меньшей мере одного вспомогательного барьера обеспечивают противодействие гидродинамической связи и сообщению по потоку по всему стволу скважины, таким образом изолируя участок ствола скважины между основным и вспомогательным барьерами от участка ствола скважины под вспомогательным барьером.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one barrier is a main barrier and at least one secondary barrier, which contains a column of fluid sealing material, is placed under the downhole device, so that due to at least at least one secondary barrier provides resistance to hydrodynamic communication and communication throughout the wellbore, thus isolating the section of the wellbore between the main and auxiliary barriers from the section of the wellbore under the auxiliary barrier. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что датчик давления представляет собой основной датчик давления, и ствол скважины содержит вспомогательный датчик давления по меньшей мере под одним вспомогательным барьером.15. The method of claim 14, wherein the pressure sensor is a primary pressure sensor and the wellbore comprises an auxiliary pressure sensor below at least one secondary barrier. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что скважинное устройство представляет собой основное скважинное устройство, перфорирующее устройство представляет собой основное перфорирующее устройство, механизм управления представляет собой основной механизм управления, и устройство беспроводной связи представляет собой основное устройство беспроводной связи, и вспомогательное скважинное устройство размещают по меньшей мере под одним вспомогательным барьером, причем вспомогательное скважинное устройство содержит вспомогательный датчик давления;16. The method of claim 15, wherein the downhole device is the main downhole device, the perforating device is the main perforating device, the control mechanism is the main control mechanism, and the wireless communication device is the main wireless communication device, and the auxiliary downhole the device is placed under at least one auxiliary barrier, and the auxiliary downhole device contains an auxiliary pressure sensor; вспомогательное перфорирующее устройство;auxiliary punching device; вспомогательный механизм управления, предназначенный для управления перфорирующим устройством и содержащий вспомогательное устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью приема беспроводного сигнала управления для активации перфорирующего устройства;an auxiliary control mechanism for controlling the punching device and comprising an auxiliary wireless communication device configured to receive a wireless control signal for activating the punching device; причем способ включает отправку в произвольный момент времени беспроводного сигнала управления на вспомогательное устройство беспроводной связи для активации вспомогательного перфорирующего устройства, причем беспроводной сигнал управления передают по меньшей мере в одной из следующих форм: электромагнитной, акустической, посредством индуктивно связанных трубчатых элементов и посредством кодированных импульсов давления;wherein the method includes sending at an arbitrary point in time a wireless control signal to an auxiliary wireless communication device to activate the auxiliary perforating device, wherein the wireless control signal is transmitted in at least one of the following forms: electromagnetic, acoustic, via inductively coupled tubular elements, and via coded pressure pulses ; после размещения по меньшей мере одного вспомогательного барьера активацию вспомогательного перфорирующего устройства для создания по меньшей мере одного перфорационного отверстия между стволом скважины и обсадной трубой;after placing at least one secondary barrier, activating the secondary perforating device to create at least one perforation between the wellbore and the casing; мониторинг давления в участке под вспомогательным барьером с использованием вспомогательного датчика давления; и отправку беспроводного сигнала данных, содержащего данные о давлении, из области под вспомогательным барьером в область над вспомогательным барьером с использованием по меньшей мере одного из электромагнитной связи, акустической связи и индуктивно связанных трубчатых элементов.pressure monitoring in the area under the auxiliary barrier using an auxiliary pressure sensor; and sending a wireless data signal containing pressure data from the region below the secondary barrier to the region above the secondary barrier using at least one of electromagnetic coupling, acoustic coupling, and inductively coupled tubular members. 17. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что скважинное устройство содержит емкость, и способ включает приведение текучей среды в движение через отверстие между внутренним пространством и внешним пространством емкости, при этом емкость имеет объем по меньшей мере 5 л или по меньшей мере 50 л, факультативно по меньшей мере 100 л; и факультативно при этом емкость имеет объем не более 3000 л, факультативно не более 1500 л и факультативно не более 500 л.17. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the downhole device contains a container, and the method includes setting the fluid in motion through an opening between the interior and exterior of the container, while the container has a volume of at least 5 liters or at least 50 l, optionally at least 100 l; and optionally, the container has a volume of not more than 3000 liters, optionally not more than 1500 liters and optionally not more than 500 liters. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что непосредственно до движения текучей среды через отверстие давление внутри по меньшей мере части емкости по меньшей мере на 500 фунтов на квадратный дюйм ниже или по меньшей мере на 500 фунтов на квадратный дюйм выше, чем давление снаружи емкости.18. The method according to claim 17, characterized in that immediately prior to the movement of the fluid through the hole, the pressure inside at least a portion of the container is at least 500 psi lower or at least 500 psi higher than the pressure outside of the container. 19. Способ по любому из пп.17-18, отличающийся тем, что движение текучей среды направляют из внутреннего пространства емкости во внешнее пространство емкости.19. Method according to any one of claims 17-18, characterized in that the movement of the fluid medium is directed from the interior of the container to the exterior of the container. 20. Способ по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что емкость уплотняют на поверхности и затем доставляют в ствол скважины, так что скважинное устройство перемещают с поверхности в ствол скважины с уплотненной емкостью.20. The method according to any one of claims 17-19, characterized in that the container is compacted at the surface and then delivered to the wellbore, so that the downhole tool is moved from the surface to the wellbore with the compacted container. 21. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что нижний участок консервируют или ликвидируют, и факультативно при этом весь ствол скважины консервируют или ликвидируют.21. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the lower section is preserved or liquidated, and optionally the entire wellbore is preserved or liquidated. 22. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что беспроводной сигнал управления передают в виде по меньшей мере одного из электромагнитных сигналов и акустических 22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the wireless control signal is transmitted in the form of at least one of electromagnetic signals and acoustic - 22 039961 сигналов.- 22 039961 signals. 23. Способ по п.22, отличающийся тем, что по меньшей мере один из беспроводного сигнала данных и беспроводного сигнала управления включает электромагнитный сигнал в частотных диапазонах суб-КНЧ или КНЧ.23. The method of claim 22, wherein at least one of the wireless data signal and the wireless control signal includes an electromagnetic signal in the sub-ELF or ELF frequency bands.
EA201991596 2016-12-30 2017-12-19 WELL MONITORING METHOD EA039961B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1622440.4 2016-12-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA039961B1 true EA039961B1 (en) 2022-04-01

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017271004B2 (en) Method to manipulate a well using an underbalanced pressure container
EP3464790B1 (en) An apparatus and method for pumping fluid in a borehole
US11542768B2 (en) Method to manipulate a well using an overbalanced pressure container
US11852009B2 (en) Downhole monitoring method
EP3464797B1 (en) Method of monitoring a reservoir
US20190128113A1 (en) Method of pressure testing
US11286746B2 (en) Well in a geological structure
EP3688273B1 (en) A well with two casings
EA039961B1 (en) WELL MONITORING METHOD
EA042605B1 (en) MANIFOLD PRESSURE MONITORING METHOD
OA19347A (en) A downhole monitoring method
OA19322A (en) Method to manipulate a well using an underbalanced pressure container
EA041661B1 (en) A WELL WITH A PRESSURE-ACTIVATED ACOUSTIC OR ELECTROMAGNETIC TRANSMITTER
OA19035A (en) Method of monitoring a reservoir