EA044330B1

EA044330B1 - DEVICE AND METHOD OF ACTIVATING A DOWNHOLE TOOL

Info

Publication number: EA044330B1
Application number: EA202190437
Authority: EA
Inventors: Сергий Арабский; Эндрю Барабаш
Original assignee: Интерра Энерджи Сервисиз Лтд.
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2023-08-16

Description

Область техникиField of technology

В целом настоящее изобретение относится к операциям скважинного инструмента, а более конкретно к приводящим в действие устройствам и способам избирательного приведения в действие скважинных инструментов в различных секциях ствола скважины.Generally, the present invention relates to downhole tool operations, and more particularly to actuating devices and methods for selectively actuating downhole tools in different sections of a wellbore.

Уровень техникиState of the art

Для добычи углеводородов из подземных углеводородных пластов, таких как битумные пласты, одна или несколько скважин могут быть пробурены в пласте, и жидкость для обработки может быть закачана в пласт по скважине для облегчения или повышения добычи углеводородов. Например, жидкость для гидравлического разрыва пласта может быть избирательно закачана через различные секции ствола скважины для обработки соответствующих зон в пласте. При выполнении типичной операции гидравлического разрыва пласта перфорированную насосно-компрессорную колонну вводят в ствол скважины и жидкость для обработки закачивают в насосно-компрессорную колонну и подводят к окружающему пласту через перфорации для вскрытия или расширения дренажных каналов в пласте.To produce hydrocarbons from subterranean hydrocarbon formations, such as bitumen formations, one or more wells may be drilled into the formation, and a treatment fluid may be pumped into the formation through the well to facilitate or enhance hydrocarbon production. For example, hydraulic fracturing fluid may be selectively pumped through different sections of a wellbore to treat appropriate zones in the formation. In a typical hydraulic fracturing operation, a perforated tubing string is inserted into the wellbore and treatment fluid is pumped into the tubing string and introduced into the surrounding formation through perforations to open or widen drainage channels in the formation.

Иногда желательно выполнять поэтапно обработку стволов скважин и окружающих пластов в многочисленных изолированных зонах или секциях на всем протяжении насосно-компрессорной колонны. Для этого скользящие гильзы могут быть предусмотрены в насосно-компрессорной колонне, чтобы осуществлять избирательное открывание и закрывание соответствующих секций перфораций, а скользящие гильзы могут приводиться в действие шаром или дротиком.Sometimes it is desirable to treat wellbores and surrounding formations in stages in multiple isolated zones or sections throughout the tubing string. To this end, sliding sleeves may be provided in the tubing string to selectively open and close respective sections of the perforations, and the sliding sleeves may be actuated by a ball or dart.

Например, предлагавшийся приводящий в действие дротик для приведения в действие заданного инструмента в насосно-компрессорной колонне включает в себя корпус, транспортируемый по насоснокомпрессорной колонне до достижения заданной гильзы, модуль управления, выполненный с возможностью в ответ на соприкосновение с гильзой в насосно-компрессорной колонне определения местоположения заданной гильзы, и исполнительный механизм для приведения в действие заданной гильзы, когда ее местоположение определено. Модуль управления включает в себя переключатель, кнопка которого нажимается посадочным местом гильзы, когда дротик проходит мимо посадочного места. В ответ на нажатие кнопки переключатель генерирует выходной сигнал, который позволяет дротику регистрировать и учитывать прохождение мимо посадочных мест.For example, a proposed actuating dart for actuating a predetermined tool in a tubing string includes a housing transported along the tubing string until a predetermined sleeve is reached, a control module configured to respond to contact with the sleeve in the tubing string, determining location of a predetermined sleeve, and an actuator for actuating the predetermined sleeve when its location is determined. The control module includes a switch whose button is pressed by the cartridge seat as the dart passes the seat. In response to a button press, the switch generates an output signal that allows the dart to register and account for its passage past the seats.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Согласно аспекту настоящего изобретения предложено устройство, содержащее корпус, выполненный с возможностью перемещения в скважинной насосно-компрессорной колонне, при этом множество посадочных структур установлены в скважинной насосно-компрессорной колонне, каждая одна из посадочных структур содержит посадочное место для размещения устройства на нем; поверхностную структуру на внешней поверхности корпуса, имеющую неактивное состояние и активированное состояние и выполненную с возможностью (i) разрешения перемещения устройства через посадочные структуры, когда поверхностная структура находится в неактивном состоянии, или (ii) размещения на выбранном одном из посадочных мест в скважинной насосно-компрессорной колонне, когда поверхностная структура находится в активированном состоянии, при этом устройство выполнено с возможностью восприятия физического соударения, имеющего уровень соударения, превышающий пороговый уровень, при прохождении через каждую одну из множества посадочных структур; датчик, заключенный в корпус, выполненный с возможностью генерации сигнала в ответ на физическое соударение, воспринимаемое устройством; контроллер, размещенный в корпусе и поддерживающий связь с датчиком для приема сигнала от датчика, при этом контроллер выполнен с возможностью определения на основании сигналов, принимаемых от датчика, количества физических соударений, воспринимаемых устройством, в случае уровней соударений, превышающих пороговый уровень, и активации поверхностной структуры, когда количество физических соударений достигает заданного значения.According to an aspect of the present invention, there is provided a device comprising a housing configured to move in a downhole tubing string, wherein a plurality of seating structures are installed in the downhole tubing string, each one of the landing structures includes a seat for placing the device thereon; a surface structure on an outer surface of the housing, having an inactive state and an activated state, and configured to (i) allow movement of the device through the seating structures when the surface structure is in the inactive state, or (ii) placement on a selected one of the seats in the downhole pump- the compressor string when the surface structure is in an activated state, the device being configured to receive a physical impact having an impact level exceeding a threshold level when passing through each one of the plurality of landing structures; a sensor housed in a housing configured to generate a signal in response to a physical impact sensed by the device; a controller located in the housing and in communication with the sensor to receive a signal from the sensor, wherein the controller is configured to determine, based on the signals received from the sensor, the number of physical impacts perceived by the device in the event of impact levels exceeding a threshold level, and activation of the surface structures when the number of physical collisions reaches a specified value.

В одном варианте осуществления датчик содержит датчик ударов. В другом варианте осуществления датчик представляет собой акселерометр.In one embodiment, the sensor includes a shock sensor. In another embodiment, the sensor is an accelerometer.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен способ, содержащий обнаружение физического соударения, воспринимаемого приводящим в действие устройством в то время, когда устройство перемещается вниз по скважине в скважинной насосно-компрессорной колонне, при этом приводящее в действие устройство выполнено с возможностью размещения на скважинном посадочном месте в скважинной насосно-компрессорной колонне; определение количества физических соударений, воспринимаемых приводящим в действие устройством, при этом каждое из физических соударений имеет уровень соударения, который превышает выбранный пороговый уровень соударения; и размещение приводящего в действие устройства на скважинном посадочном месте, если количество физических соударений достигает заданного значения, или пропускание приводящего в действие устройства мимо скважинного посадочного места, если количество физических соударения меньше, чем заданное значение.According to another aspect of the present invention, there is provided a method comprising detecting a physical impact sensed by an actuation device while the device is being moved downhole in a downhole tubing string, wherein the actuation device is configured to be located on a downhole seat. in a well tubing string; determining a number of physical impacts sensed by the actuating device, each of the physical impacts having an impact level that exceeds a selected threshold impact level; and placing the actuator on the well seat if the number of physical impacts reaches a predetermined value, or passing the actuator past the well seat if the number of physical impacts is less than the predetermined value.

Другие аспекты, особенности и варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники при рассмотрении нижеследующего описания конкретных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами.Other aspects, features, and embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the following description of specific embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

- 1 044330- 1 044330

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На чертежах только для примера показаны варианты осуществления настоящего изобретения. На чертежах:The drawings show embodiments of the present invention by way of example only. On the drawings:

фиг. 1А - схематичный общий вид рассматриваемого в качестве примера приводящего в действие устройства, показанного в неактивном состоянии, согласно варианту осуществления изобретения;fig. 1A is a schematic overview view of an exemplary actuating device, shown in an inactive state, according to an embodiment of the invention;

фиг. 1В - схематичный вид с переднего торца устройства из фиг. 1А;fig. 1B is a schematic front end view of the device of FIG. 1A;

фиг. 1С - схематичный вид с заднего торца устройства из фиг. 1А;fig. 1C is a schematic view from the rear end of the device of FIG. 1A;

фиг. 1D - схематичный разрез устройства из фиг. 1А;fig. 1D is a schematic section through the device of FIG. 1A;

фиг. 1E - схематичный общий вид в разрезе устройства из фиг. 1А;fig. 1E is a schematic cross-sectional view of the device of FIG. 1A;

фиг. 2А - схематичный общий вид в разрезе устройства из фиг. 1 в активированном состоянии;fig. 2A is a schematic cross-sectional view of the device of FIG. 1 in activated state;

фиг. 2В - схематичный разрез устройства из фиг. 2А;fig. 2B is a schematic sectional view of the device of FIG. 2A;

фиг. 2С - схематичный общий вид в разрезе устройства из фиг. 2А;fig. 2C is a schematic general cross-sectional view of the device of FIG. 2A;

фиг. 3 - схематичная структурная схема, иллюстрирующая схему управления, предназначенную для использования в устройстве из фиг. 1;fig. 3 is a schematic block diagram illustrating a control circuit for use in the apparatus of FIG. 1;

фиг. 4А - схематичная структурная схема, иллюстрирующая рассматриваемую в качестве первого примера схему управления, предназначенную для использования в устройстве из фиг. 1;fig. 4A is a schematic block diagram illustrating a first example control circuit for use in the apparatus of FIG. 1;

фиг. 4В - схематичная структурная схема, иллюстрирующая рассматриваемую в качестве второго примера схему управления, предназначенную для использования в устройстве из фиг. 1;fig. 4B is a schematic block diagram illustrating a second example control circuit for use in the apparatus of FIG. 1;

фиг. 5 - схематичный разрез рассматриваемой в качестве примера скважинной системы;fig. 5 is a schematic section of the well system considered as an example;

фиг. 6 - общий вид сверху секции скважинной насосно-компрессорной колонны в скважинной системе из фиг. 5;fig. 6 is a top view of a section of a well tubing string in the well system of FIG. 5;

фиг. 7 - общий вид сверху гильзы в секции скважинной насосно-компрессорной колонны из фиг. 6;fig. 7 is a general top view of the liner in the well tubing section of FIG. 6;

фиг. 8 - разрез секции скважинной насосно-компрессорной колонны из фиг. 6, когда гильза перемещена в положение закрывания;fig. 8 is a cross-section of a section of a well tubing string from FIG. 6 when the sleeve is moved to the closing position;

фиг. 9 - разрез секции скважинной насосно-компрессорной колонны из фиг. 6, когда гильза перемещена в положение открывания;fig. 9 is a cross-section of a section of a well tubing string from FIG. 6 when the sleeve is moved to the opening position;

фиг. 10 - блок-схема последовательности действий, иллюстрирующая способ действия устройства из фиг. 1 в скважинной системе из фиг. 5;fig. 10 is a flowchart illustrating a method of operation of the apparatus of FIG. 1 in the well system of FIG. 5;

фиг. 11А-11Е - схематичные разрезы устройства из фиг. 1 в скважинной системе из фиг. 5;fig. 11A-11E are schematic sections through the device of FIGS. 1 in the well system of FIG. 5;

фиг. 12 и 13 - схематичные разрезы, иллюстрирующие прохождение устройства из фиг. 1 через незаданную гильзу в скважинной системе из фиг. 5, когда устройство находится в неактивном состоянии; и фиг. 14 и 15 - разрезы, иллюстрирующие размещение устройства из фиг. 1 в заданной гильзе в скважинной системе из фиг. 5 и приведение в действие заданной гильзы для перемещения из положения закрывания в положение открывания, когда устройство находится в активированном состоянии.fig. 12 and 13 are schematic sections illustrating the passage of the device of FIG. 1 through an unspecified sleeve in the well system of FIG. 5 when the device is in an inactive state; and figs. 14 and 15 are sectional views illustrating the arrangement of the device of FIG. 1 in a given sleeve in the well system of FIG. 5 and actuating a predetermined sleeve to move from a closing position to an opening position while the device is in an activated state.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDescription of Preferred Embodiments of the Invention

В одном варианте осуществления, описанном в этой заявке, представлено устройство, такое как приводящий в действие дротик, для избирательного приведения в действие выбранного одного из скважинных инструментов в скважинной насосно-компрессорной колонне. Например, каждый из скважинных инструментов может иметь соответствующие посадочные структуры для размещения на них приводящего в действие устройства, так что размещенное устройство может быть использовано для приведения в действие скважинного инструмента. Приводящее в действие устройство выполнено с возможностью определения местоположения заданной посадочной структуры в скважинной насоснокомпрессорной колонне и размещения на ней на основании некоторого количества физических соударений, воспринимаемых устройством при перемещении по скважинной насосно-компрессорной колонне, при этом уровень каждого из физических соударений превышает пороговый уровень соударения, такой как уровень удара или уровень гравитационной силы (динамической нагрузки). В корпусе приводящего в действие устройства предусмотрен датчик для обнаружения таких физических соударений.In one embodiment described in this application, a device, such as a dart actuator, is provided for selectively actuating a selected one of the downhole tools in a downhole tubing string. For example, each of the downhole tools may have corresponding mounting structures for receiving an actuation device thereon, such that the mounted device can be used to operate the downhole tool. The actuating device is configured to locate and place a predetermined seating structure in the downhole tubing string based on a number of physical impacts experienced by the device as it moves along the downhole tubing string, wherein the level of each of the physical impacts exceeds a threshold impact level, such as impact level or gravitational force (dynamic load) level. A sensor is provided within the housing of the actuator to detect such physical impacts.

На фиг. 1А-1Е и фиг. 2А-2С схематично показан приводящий в действие дротик 100 согласно примеру варианта осуществления приводящего в действие устройства. Дротик 100 имеет два состояния, неактивное состояние, показанное на фиг. 1А-1Е, и активированное состояние, показанное на фиг. 2А-2С.In fig. 1A-1E and FIG. 2A-2C schematically illustrate a driving dart 100 according to an example embodiment of the driving device. The dart 100 has two states, the inactive state shown in FIG. 1A-1E, and the activated state shown in FIG. 2A-2C.

Дротик 100 имеет корпус 117, задающий внешнюю поверхность 112 и имеющий находящийся выше по стволу скважины конец 150 и скважинный конец 152. Корпус 117 может иметь удлиненную цилиндрическую форму.The dart 100 has a body 117 defining an outer surface 112 and having an uphole end 150 and a downhole end 152. The body 117 may have an elongated cylindrical shape.

Корпус 117 может образовывать жидкостный трубопровод 138. Жидкостный трубопровод 138 может быть цилиндрическим трубопроводом, который проходит через центр корпуса 117. Жидкостный трубопровод 138 позволяет жидкости протекать на протяжении корпуса 117 для исключения возрастания давления жидкости при развертывании дротика 100.The housing 117 may define a fluid conduit 138. The liquid conduit 138 may be a cylindrical conduit that extends through the center of the housing 117. The liquid conduit 138 allows fluid to flow throughout the housing 117 to prevent fluid pressure from increasing when the dart 100 is deployed.

Кроме того, жидкостный трубопровод 138 может иметь один или несколько выступающих элементов 154 на скважинном конце 152. Выступающие элементы 154 вытянуты в продольном направлении за пределы конца жидкостного трубопровода 138, так что жидкость может протекать в стороны от дротика 100. Поэтому, когда скважинный конец 152 дротика 100 должен быть закрыт, жидкость все же может протекать в стороны от дротика 100.In addition, the liquid conduit 138 may have one or more extensions 154 at the well end 152. The extensions 154 extend longitudinally beyond the end of the liquid conduit 138 so that liquid can flow laterally from the dart 100. Therefore, when the well end 152 The dart 100 must be closed; liquid may still flow to the sides of the dart 100.

- 2 044330- 2 044330

На поверхности корпуса 117 может иметься первый вырез 160. В вырезе 160 может размещаться контроллер, такой как схема 114 управления (фиг. 3 и 4А-4В). Вырез 160 может быть заполнен водонепроницаемым и теплоизолирующим материалом для покрытия схемы 114 управления, таким как резина, водонепроницаемая смола или эпоксидный материал. Водонепроницаемый и теплоизолирующий материал может защищать схему 114 управления от неблагоприятных условий в стволе скважины, через который размещают дротик 100.A first cutout 160 may be provided on the surface of the housing 117. The cutout 160 may house a controller, such as a control circuit 114 (FIGS. 3 and 4A-4B). The cutout 160 may be filled with a waterproof and thermally insulating material to cover the control circuit 114, such as rubber, waterproof resin, or epoxy material. The waterproof and thermally insulating material may protect the control circuit 114 from adverse conditions in the wellbore through which the dart 100 is deployed.

Кроме того, на второй поверхности корпуса 117 может иметься второй вырез 161. Во втором вырезе может размещаться один или несколько элементов схемы 114 управления. Согласно одному примеру в вырезе 161 помещен исполнительный механизм 126 (фиг. 3 и 4А-4В). Вырез 161 также может быть заполнен водонепроницаемым и теплоизолирующим материалом для покрытия этих элементов схемы 114 управления, таким как резина, водонепроницаемая смола или эпоксидный материал.In addition, a second cutout 161 may be provided on the second surface of the housing 117. The second cutout may accommodate one or more elements of the control circuit 114. In one example, the cutout 161 houses an actuator 126 (FIGS. 3 and 4A-4B). The cutout 161 may also be filled with a waterproof and thermally insulating material to cover these control circuit elements 114, such as rubber, waterproof resin, or epoxy material.

Как схематично показано на фиг. 3, при использовании проводов 310, 311 исполнительный механизм 126 может быть соединен с одним или несколькими элементами схемы 114 управления, помещенной в вырезе 160.As schematically shown in FIG. 3, using wires 310, 311, actuator 126 may be coupled to one or more elements of control circuitry 114 housed in cutout 160.

Корпус 117 может иметь некоторое количество канавок 158 для удержания уплотнений (непоказанных) между поверхностью 112 корпуса 117 и поверхностной структурой 110. Уплотнения могут удерживаться вследствие наличия давления и трения между корпусом 117 и поверхностной структурой 110. Кроме того, уплотнения могут защищать схему 114 управления от неблагоприятных условий среды, воздействию которых подвергается дротик 100, включая высокую температуру, высокое давление и вызывающие коррозию жидкости. Уплотнения могут быть выполнены из любого из некоторого количества эластомеров, например из резинового материала. Уплотнениям может быть придана любая из некоторого количества форм, например, они могут быть уплотнительными кольцами или D-образными уплотнениями.The housing 117 may have a number of grooves 158 to retain seals (not shown) between the surface 112 of the housing 117 and the surface structure 110. The seals may be retained due to pressure and friction between the housing 117 and the surface structure 110. In addition, the seals may protect the control circuit 114 from adverse environmental conditions to which the dart 100 is exposed, including high temperature, high pressure and corrosive liquids. The seals may be made from any of a number of elastomers, such as rubber material. The seals can be given any of a number of shapes, for example, they can be O-rings or D-rings.

В одном примере варианта осуществления водонепроницаемый и теплоизолирующий материал и уплотнения действуют совместно для поддержания схемы 114 управления сухой и при соответствующей рабочей температуре, например ниже чем 85°С.In one example embodiment, the waterproof and thermally insulating material and seals act together to keep the control circuit 114 dry and at an appropriate operating temperature, for example, lower than 85°C.

Корпус 117 может иметь выступ 155 для удержания стабилизатора 156. Стабилизатор 156 имеет первый конец, прикрепленный к корпусу 117 вблизи скважинного конца 152. Первый конец может быть приклеен к корпусу 117 или в ином случае может быть получен прессованием на месте. Кроме того, стабилизатор 156 имеет незакрепленный второй конец, который продолжается наружу от корпуса 117. Согласно одному примеру стабилизатор 156 изогнут так, что второй конец стабилизатора 156 обращен к находящемуся выше по стволу скважины концу 150. Согласно одному примеру стабилизатор 156 является кольцевым по форме, продолжающимся вокруг корпуса 117. Стабилизатор 156 может быть выполнен из мягкого каучукового материала, пригодного для использования совместно с жидкостями для гидравлического разрыва пласта, такого как Viton™, гидрогенизированный нитрилбутадиеновый каучук (ГНБК) или нитрильный каучук (НК). В одном примере варианта осуществления стабилизатор 156 может иметь несколько больший диаметр, чем корпус 117.Housing 117 may have a projection 155 to support stabilizer 156. Stabilizer 156 has a first end attached to housing 117 near the well end 152. The first end may be bonded to housing 117 or otherwise molded in place. In addition, the stabilizer 156 has a loose second end that extends outward from the housing 117. In one example, the stabilizer 156 is curved such that the second end of the stabilizer 156 faces the uphole end 150. In one example, the stabilizer 156 is annular in shape, extending around the housing 117. The stabilizer 156 may be made of a soft rubber material suitable for use with hydraulic fracturing fluids, such as Viton™, hydrogenated nitrile butadiene rubber (HNBR), or nitrile rubber (NR). In one example embodiment, stabilizer 156 may have a slightly larger diameter than housing 117.

Дротик 100 имеет поверхностную структуру 110 на внешней поверхности 112 корпуса 117. Поверхностная структура 110 может включать в себя подвижную структуру, которая может перемещаться на внешней поверхности, такую как показанная втулка 118, которая с возможностью перемещения установлена на внешней поверхности 112 корпуса 117 и окружает участок внешней поверхности 112. Один или несколько пальцев 115 могут быть предусмотрены и вытянуты в продольном направлении от конца втулки 118. Втулка 118 может быть изготовлена из такого же материала, какой используется для изготовления корпуса 117, хотя может использоваться другой материал.The dart 100 has a surface structure 110 on the outer surface 112 of the body 117. The surface structure 110 may include a movable structure that can move on the outer surface, such as the illustrated sleeve 118, which is movably mounted on the outer surface 112 of the body 117 and surrounds the area outer surface 112. One or more fingers 115 may be provided and extend longitudinally from the end of the sleeve 118. The sleeve 118 may be made of the same material as is used to make the housing 117, although a different material may be used.

Каждый палец 115 может иметь гибкий контактный наконечник 116 и выступающую часть 111, продолжающуюся от него, для увеличения диаметра дротика 100. На конце каждый палец 115 имеет кромку 171.Each finger 115 may have a flexible contact tip 116 and a projection 111 extending therefrom to increase the diameter of the dart 100. At the end, each finger 115 has a lip 171.

В начальном положении (фиг. 1) пальцы 115 могут отстоять от конца втулки 118, располагаясь вокруг и выше внешней поверхности 112, при этом остается зазор между контактными наконечниками 116 и внешней поверхностью 112. Поэтому в этом начальном положении контактные наконечники 116 не поддерживаются корпусом 117. Пальцы 115 могут быть выполнены из упругого материала, чтобы контактные наконечники 116 пальцев 115 могли изгибаться под действием давления по направлению к корпусу, когда они не поддерживаются, и это позволяет дротику 100 проходить мимо препятствий в насосно-компрессорной колонне, по которой дротик 100 перемещается. В этом начальном состоянии дротик 100 находится в неактивном состоянии, так что дротик 100 может проходить мимо препятствий в насосно-компрессорной колонне.In the initial position (FIG. 1), the pins 115 may extend from the end of the sleeve 118, positioned around and above the outer surface 112, while leaving a gap between the contact tips 116 and the outer surface 112. Therefore, in this initial position, the contact tips 116 are not supported by the housing 117 The fingers 115 may be made of an elastic material so that the contact tips 116 of the fingers 115 can flex under pressure toward the body when not supported, and this allows the dart 100 to move past obstructions in the tubing string along which the dart 100 is moving. . In this initial state, the dart 100 is in an inactive state so that the dart 100 can move past obstacles in the tubing string.

Втулка 118 может скользить из начального (первого) положения во второе положение, в котором контактные наконечники 116 поддерживаются участком корпуса 117, в частности выступами 134, и поэтому больше не могут изгибаться по направлению к поверхности корпуса. Кроме того, корпус 117 может включать в себя стопорные механизмы для закрепления втулки 118 в каждом положении. Как будет также описано ниже, когда втулка 118 находится во втором положении, она находится в активированномThe sleeve 118 can slide from an initial (first) position to a second position in which the contact tips 116 are supported by a portion of the housing 117, particularly the projections 134, and therefore can no longer flex toward the surface of the housing. In addition, housing 117 may include locking mechanisms to secure sleeve 118 in each position. As will also be described below, when the sleeve 118 is in the second position, it is in the activated

- 3 044330 состоянии, так что дротик 100 больше не может проходить мимо выбранного посадочного места.- 3 044330 condition so that dart 100 can no longer pass the selected seat.

Для закрепления втулки 118 в начальном положении втулка 118 может включать в себя отверстие 131' и корпус 117 может включать в себя соответствующее глухое отверстие 131 на скважинном конце 152 (фиг. 2А-2С) для приема срезного винта 132, предназначенного для прикрепления втулки 118 к корпусу 117 в начальном положении, соответствующем неактивному состоянию. Срезной винт 132 может быть изготовлен из хрупкого, разрушающегося материала, чтобы сделать возможным выход втулки 118 из начального положения для активации дротика 100. Срезной винт 132 может быть изготовлен из бронзы, стали или твердого пластика. Отверстие 131' и глухое отверстие 131 имеют внутреннюю резьбу или выровнены для приема срезных винтов 132 и резьбового крепления, когда втулка 118 находится в начальном положении.To secure the sleeve 118 in the initial position, the sleeve 118 may include a hole 131' and the housing 117 may include a corresponding blind hole 131 at the downhole end 152 (FIGS. 2A-2C) to receive a shear screw 132 for securing the sleeve 118 to the housing 117 in the initial position corresponding to the inactive state. The shear screw 132 may be made of a brittle, frangible material to allow the sleeve 118 to move out of its initial position to activate the dart 100. The shear screw 132 may be made of bronze, steel, or hard plastic. Hole 131' and blind hole 131 are internally threaded or aligned to receive shear screws 132 and threaded fasteners when sleeve 118 is in the home position.

Для закрепления втулки 118 в некоторых вариантах осуществления некоторое количество срезных винтов 132 может быть расположено по окружности корпуса 117. Как показано на чертежах, в вариантах осуществления четыре срезных винта использованы для закрепления втулки 118. Для каждого срезного винта может требоваться разрушающий головку крутящий момент в пределах от 450 до 500 кг, такой как 500 кг, чтобы разрушить или срезать головку винта. В других вариантах осуществления количество и положения отверстий 131' и глухих отверстий 131 могут быть другими. Кроме того, глухие отверстия 131 могут быть заменены канавкой, продолжающейся по окружности корпуса 117.To secure the sleeve 118, in some embodiments, a number of shear screws 132 may be located around the circumference of the housing 117. As shown in the drawings, in the embodiments, four shear screws are used to secure the sleeve 118. Each shear screw may require a head breaking torque of up to 450 to 500 kg, such as 500 kg to destroy or shear the screw head. In other embodiments, the number and positions of the holes 131' and blind holes 131 may be different. Additionally, the blind holes 131 may be replaced by a groove extending around the circumference of the housing 117.

В случае, когда при наличии глухих отверстий 131 срезные винты 132 находятся в резьбовом соединении с отверстиями 131' и глухими отверстиями 131, предотвращаются осевое скольжение и поворот втулки 118 вокруг центральной оси. Если глухие отверстия заменены канавкой, все же предотвращается осевое скольжение втулки 118, но сохраняется возможность поворота вокруг оси.In the case where the blind holes 131 are provided, the shear screws 132 are in threaded connection with the holes 131' and the blind holes 131, axial sliding and rotation of the sleeve 118 around the central axis are prevented. If the blind holes are replaced by a groove, axial sliding of the bushing 118 is still prevented, but rotation around the axis is still possible.

В других вариантах осуществления втулка 118 может быть закреплена в первом положении при использовании одного или нескольких штифтов (непоказанных) или кольцевого обода (непоказанного).In other embodiments, the sleeve 118 may be secured in the first position using one or more pins (not shown) or a ring (not shown).

Кроме того, дротик 100 может включать в себя стопорный механизм 130 для закрепления втулки 118 во втором положении, соответствующем активированному состоянию. Стопорный механизм 130 расположен вблизи находящегося выше по стволу скважины конца 150 и включает в себя выступ 134 и скошенную поверхность 173, которая согласована с формой кромки 171 контактных наконечников 116. Контактные наконечники 116 могут иметь выемку 113, которая согласована с формой выступа 134 и предназначена для вхождения в зацепление с выступом 134. Когда втулка 118 находится во втором положении, выступ 134 поддерживает контактные наконечники 116 благодаря прилегающей выемке 113, чтобы предотвращать изгибание пальцев 115 по направлению к поверхности 112 дротика 100, а кромка 171 наконечников 116 упирается в скошенную поверхность 173, чтобы предотвращать изгибание пальцев 115 в сторону от поверхности 112 (как это показано на фиг. 2В), и этим предотвращается разъединение контактных наконечников 116. Таким образом, в активированном состоянии предотвращается изгибание пальцев 115 под действием давления или соударения, а поверхностная структура является несжимаемой.In addition, the dart 100 may include a locking mechanism 130 for securing the sleeve 118 in a second position corresponding to the activated state. The stop mechanism 130 is located near the uphole end 150 and includes a projection 134 and a beveled surface 173 that is consistent with the shape of the edge 171 of the contact tips 116. The contact tips 116 may have a recess 113 that is consistent with the shape of the projection 134 and is designed to engaging the protrusion 134. When the sleeve 118 is in the second position, the protrusion 134 supports the contact tips 116 through the adjacent recess 113 to prevent the fingers 115 from bending toward the surface 112 of the dart 100, and the edge 171 of the tips 116 abuts the beveled surface 173, to prevent the fingers 115 from bending away from the surface 112 (as shown in FIG. 2B), and thereby preventing the contact tips 116 from becoming separated. Thus, in the activated state, the fingers 115 are prevented from bending under pressure or impact, and the surface structure is incompressible.

Кроме того, стопорный механизм 130 предотвращает перемещение пальцев 115 в продольном направлении. Это происходит потому, что выступ 134 препятствует перемещению боковых стенок 175, 177 выемки 113 в сторону относительно поверхности 112.In addition, the locking mechanism 130 prevents the fingers 115 from moving in the longitudinal direction. This is because the projection 134 prevents the side walls 175, 177 of the recess 113 from moving laterally relative to the surface 112.

Корпус 117 может включать в себя одну или несколько гребенчатых структур 162, которые могут быть использованы для удержания уплотнений (непоказанных), которые герметизируют жидкость на одной стороне насосно-компрессорной колонны, в которой может перемещаться дротик 100.Housing 117 may include one or more comb structures 162 that may be used to retain seals (not shown) that seal fluid to one side of the tubing string within which dart 100 may move.

Дротик 100 также может иметь съемную крышку 164 на любом конце. Крышка 164 может иметь больший диаметр, чем корпус 117. Крышка 164 может быть удалена для обеспечения скольжения втулки 118 в положение, в котором она окружает внешнюю поверхность 112 корпуса 117. Крышка 164 закреплена с возможностью удаления на находящемся выше по стволу скважины конце 150 при использовании рычагов 165, которые закреплены на внешней поверхности 112. Внешняя поверхность 112 может иметь канавки 167, которые соответствуют положению рычагов 165, для обеспечения фиксации крышки 164 на поверхности.The dart 100 may also have a removable cap 164 on either end. The cover 164 may have a larger diameter than the body 117. The cover 164 can be removed to allow the sleeve 118 to slide into a position where it surrounds the outer surface 112 of the body 117. The cover 164 is removably secured to the uphole end 150 when in use arms 165 that are secured to the outer surface 112. The outer surface 112 may have grooves 167 that correspond to the position of the arms 165 to secure the cover 164 to the surface.

Кроме того, крышка 164 может включать в себя приемник 166. Приемник 166 имеет увеличенное окно, которое может быть коническим, как это показано на чертежах, для приема и удержания шара 136. В одном варианте осуществления окно имеет диаметр, который больше, чем диаметр корпуса 117. Шар 136, когда он удерживается в приемнике 166, препятствует протеканию жидкости по жидкостному трубопроводу 138. В некоторых вариантах осуществления приемник 166 может включать в себя пружинную защелку (непоказанную), штифт (непоказанный) или другой механизм для удержания шара 136.In addition, the cover 164 may include a receptacle 166. The receptacle 166 has an enlarged window, which may be conical as shown in the drawings, to receive and hold the ball 136. In one embodiment, the window has a diameter that is larger than the diameter of the housing 117. The ball 136, when held in the receptacle 166, prevents fluid from flowing through the fluid conduit 138. In some embodiments, the receptacle 166 may include a spring latch (not shown), a pin (not shown), or other mechanism for retaining the ball 136.

Дротик 100 включает в себя схему 114 управления для активирующей поверхностной структуры 100, чтобы она могла разместиться на выбранной посадочной структуре в стволе скважины.The dart 100 includes control circuitry 114 for the activation surface structure 100 to be positioned on a selected seating structure in the wellbore.

Первый пример варианта осуществления схемы 114 управления схематично показан на структурной схеме, представленной на фиг. 4А. Схема управления 114 может включать в себя процессор 122, поддерживающий связь с датчиком 120 соударений, исполнительный механизм 126, интерфейс 124 вводавывода и запоминающее устройство 128.A first example of an embodiment of the control circuit 114 is schematically shown in a block diagram shown in FIG. 4A. The control circuit 114 may include a processor 122 in communication with the impact sensor 120, an actuator 126, an input/output interface 124, and a memory device 128.

Запоминающее устройство 128 представляет собой считываемый процессором носитель информации и сохраняет исполняемые процессором команды, включая код 142 активации для приводящего вMemory 128 is a processor-readable medium and stores processor-executable instructions, including activation code 142 for causing

- 4 044330 действие дротика 100. При исполнении код 142 активации может побуждать процессор 122 к реализации способа 400, подробно описанного ниже.- 4 044330 action of the dart 100. When executed, the activation code 142 may cause the processor 122 to implement the method 400, described in detail below.

Кроме того, в запоминающем устройстве 128 сохраняются переменные, предназначенные для использования с помощью кода 142 активации, включая подсчет 140, показывающий количество соударений, воспринимаемых дротиком 100 в стволе скважины, которое превышает пороговый уровень, и установочные параметры 144, определяющие рабочие параметры дротика 100 (например, определяющие выбор посадочных структур для размещения).In addition, memory 128 stores variables for use by activation code 142, including a count 140 indicating the number of impacts experienced by the dart 100 in the wellbore that exceeds a threshold level, and settings 144 determining the operating parameters of the dart 100 ( for example, determining the choice of landing structures for placement).

Датчик 120 соударений генерирует сигнал в ответ на ускорение дротика 100, являющееся результатом физического соударения, воспринимаемого дротиком 100, когда дротик 100 перемещается в стволе скважины.The impact sensor 120 generates a signal in response to the acceleration of the dart 100 resulting from the physical impact experienced by the dart 100 as the dart 100 moves in the wellbore.

Датчик 120 соударений может быть выбран из числа датчиков ударов, акселерометров, гироскопов, тензодатчиков, датчиков приближения, пьезоэлектрических датчиков, пьезорезистивных датчиков, емкостных датчиков и акустических датчиков.The impact sensor 120 may be selected from impact sensors, accelerometers, gyroscopes, strain gauges, proximity sensors, piezoelectric sensors, piezoresistive sensors, capacitive sensors, and acoustic sensors.

Акустический датчик, такой как микрофон, может обнаруживать звук или другие акустические волны, генерируемые при физическом соударении дротика 100, соприкасающегося с посадочной структурой 350. Акустические волны, генерируемые при таком соударении, могут иметь идентифицируемые характеристики, такие как характерные частоты или амплитуды, которые могут быть использованы блоком управления для определения, проходит ли дротик 100 через посадочную структуру 350. В некоторых вариантах осуществления процессор 122 может анализировать обнаруженный акустический сигнал, чтобы определять, показывает ли обнаруженный акустический сигнал физическое соударение между дротиком 100 и посадочной структурой 350. Например, амплитуда обнаруженного акустического сигнала может быть коррелирована с уровнем физического соударения, воспринимаемого дротиком 100.An acoustic sensor, such as a microphone, may detect sound or other acoustic waves generated by the physical impact of the dart 100 in contact with the landing structure 350. The acoustic waves generated by such impact may have identifiable characteristics, such as characteristic frequencies or amplitudes, which may be used by the control unit to determine whether the dart 100 is passing through the landing structure 350. In some embodiments, the processor 122 may analyze the detected acoustic signal to determine whether the detected acoustic signal indicates physical impact between the dart 100 and the landing structure 350. For example, the amplitude of the detected the acoustic signal may be correlated with the level of physical impact perceived by the dart 100.

В одном примере варианта осуществления несколько датчиков (одного и того же вида или различных видов) могут быть использованы в сочетании.In one example embodiment, multiple sensors (of the same type or different types) may be used in combination.

В одном примере варианта осуществления датчик 120 может быть выполнен с возможностью измерения соударения, вследствие которого дротик 100 подвергается воздействию гравитационной силы (динамической нагрузки) в пределах от 400 до 1000 g (от 393 до 981 м/с²).In one exemplary embodiment, the sensor 120 may be configured to measure an impact that causes the dart 100 to be subjected to a gravitational force (dynamic load) ranging from 400 to 1000 g (393 to 981 m/s ² ).

В одном варианте осуществления датчик 120 может быть датчиком ударов серии SignalQuest™ SQASA, который имеет чувствительность в пределах от 100 до 2000 g (от 98,1 до 1962 м/с²) и имеет быстродействие 100 мкс. Датчик ударов серии SignalQuest™ SQ-ASA обеспечивает выходной импульс аналогового напряжения (в пределах от 3 до 4 В) при обнаружении удара, уровень которого превышает пороговый уровень. Датчик ударов серии SignalQuest™ SQ-ASA является цилиндрическим по форме и имеет длину приблизительно 7 мм и диаметр 3 мм и может быть включен в печатную плату (ПП).In one embodiment, sensor 120 may be a SignalQuest™ SQASA series shock sensor that has a sensitivity ranging from 100 to 2000 g (98.1 to 1962 m/s ² ) and has a response speed of 100 μs. The SignalQuest™ SQ-ASA Series Shock Sensor provides an analog voltage pulse output (ranging from 3 to 4 V) when it detects a shock that exceeds a threshold level. The SignalQuest™ SQ-ASA Series Shock Sensor is cylindrical in shape, approximately 7 mm long and 3 mm in diameter, and can be incorporated into a printed circuit board (PCB).

Датчик ударов серии SignalQuest™ SQ-ASA пригоден для работы в диапазоне температур от -40 до +85°С. Как рассматривалось ранее, рабочая температура датчика может поддерживаться на уровне подходящей рабочей температуры путем изоляции схемы 114 управления при использовании водонепроницаемого и теплоизолирующего материала.The SignalQuest™ SQ-ASA series shock sensor is suitable for operation in the temperature range from -40 to +85°C. As discussed previously, the operating temperature of the sensor can be maintained at a suitable operating temperature by insulating the control circuit 114 using a waterproof and thermally insulating material.

В другом варианте осуществления датчик 120 может быть датчиком ударов Murata™.In another embodiment, sensor 120 may be a Murata™ impact sensor.

Датчик 120 соударений может быть работающим по принципу да/нет датчиком, который генерирует и посылает сигнал к процессору 122 только тогда, когда уровень соударения превышает заданный пороговый уровень соударения. Работающий по принципу да/нет датчик может подходить для обнаружения неожиданных и переходных соударений и изменений при движении, поскольку работающий по принципу да/нет датчик генерирует выходной сигнал (например, в виде импульса напряжения или тока) для процессора 122 только тогда, когда уровень соударения превышает выбранное пороговое значение.The impact sensor 120 may be a yes/no sensor that generates and sends a signal to the processor 122 only when the impact level exceeds a predetermined threshold impact level. A yes/no sensor may be suitable for detecting unexpected and transient impacts and changes in motion because the yes/no sensor generates an output signal (eg, a voltage or current pulse) to processor 122 only when the level of the collision exceeds the selected threshold.

В ином случае датчик 120 соударений может быть датчиком уровня соударений. Датчик уровня соударений может генерировать сигнал, показывающий количественный уровень соударения, воспринимаемого дротиком 100 в течение периода времени (например, выборочного периода времени).Alternatively, the impact sensor 120 may be an impact level sensor. The impact level sensor may generate a signal indicating the quantitative level of impact experienced by the dart 100 over a period of time (eg, a sample time period).

Выходной сигнал датчика уровня соударений может быть выходным сигналом в виде аналогового напряжения или тока, имеющим амплитуду, показывающую уровень обнаруженного соударения. Процессор 122 может осуществлять взятие выборок из аналогового выходного сигнала датчика уровня соударений. Частота взятия выборок из сигнала датчика уровня соударений может быть выбрана из условия гарантии обнаружения датчиком уровня соударений неожиданного и переходного соударения или изменения при движении. В одном варианте осуществления скорость взятия выборок находится в пределах от 15000 до 25000 выборок в секунду. Дополнительный аналого-цифровой преобразователь (непоказанный) может преобразовывать выходной сигнал в виде аналогового напряжения или тока в цифровой формат и подавать цифровой формат к процессору 122.The output of the collision level sensor may be an analog voltage or current output having an amplitude indicating the level of the detected collision. Processor 122 may take samples from the analog output of the impact level sensor. The frequency of sampling the collision level sensor signal may be selected to ensure that the collision level sensor detects an unexpected and transient collision or change in motion. In one embodiment, the sampling rate is in the range of 15,000 to 25,000 samples per second. An additional analog-to-digital converter (not shown) may convert the analog voltage or current output signal to a digital format and provide the digital format to the processor 122.

В ином случае выходной сигнал датчика уровня соударений может быть цифровым выходным сигналом, который представляет обнаруженный уровень соударения в цифровом формате (например, при использовании бинарного кода). Датчик уровня соударений может обновлять выходной цифровой сигнал заданное число раз в секунду, которое может находится в пределах от 15000 до 25000 раз в секунду.Alternatively, the output of the impact level sensor may be a digital output signal that represents the detected impact level in a digital format (eg, using a binary code). The impact level sensor can update the digital output signal a specified number of times per second, which can range from 15,000 to 25,000 times per second.

Однако вследствие необходимости взятия выборок для обнаружения неожиданных и переходныхHowever, due to the need to take samples to detect unexpected and transient

- 5 044330 соударений или изменений при движении датчик уровня соударений может потреблять больше энергии по сравнению с датчиком, работающим по принципу да/нет. Кроме того, более производительная или более сложная схема обработки или процессор могут потребоваться для обработки сигналов от датчика уровня соударения по сравнению с датчиком, работающим по принципу да/нет, поскольку необходимо обрабатывать большее количество сигналов и может потребоваться больше этапов обработки.- 5 044330 collisions or changes in movement, the collision level sensor may consume more power compared to a yes/no sensor. Additionally, faster or more complex processing circuitry or processor may be required to process signals from an impact level sensor compared to a yes/no sensor because more signals must be processed and more processing steps may be required.

Процессор 122 выполнен с возможностью приема сигналов от датчика 120 и обновления на основании сигналов, принимаемых от датчика 120, и осуществления подсчета 140, передаваемого в запоминающее устройство 128. В соответствии с этим подсчет 140 в запоминающем устройстве 128 показывает физические соударения, воспринимаемые дротиком 100, в случае уровней соударений, превышающих заданный пороговый уровень.The processor 122 is configured to receive signals from the sensor 120 and update based on the signals received from the sensor 120 and perform a count 140 transmitted to the memory 128. Accordingly, the count 140 in the memory 128 indicates the physical impacts perceived by the dart 100, in case of collision levels exceeding a given threshold level.

Заданный пороговый уровень работающего по принципу да/нет датчика определяется выбором работающего по принципу да/нет датчика, который срабатывает только тогда, когда обнаруженный уровень соударения превышает пороговый уровень. Таким образом, процессор 122 выполнен с возможностью приращения подсчета 140 в ответ на любой сигнал от работающего по принципу да/нет датчика.The specified yes/no sensor threshold level is determined by selecting a yes/no sensor that is activated only when the detected impact level exceeds the threshold level. Thus, processor 122 is configured to increment count 140 in response to any signal from the yes/no sensor.

С другой стороны, заданный пороговый уровень датчика уровня соударений может сохраняться в области установочных параметров 144. Процессор 122 приращивает подсчет 140 в случае, когда сигнал от датчика уровня соударений показывает, что физическое соударение, воспринимаемое дротиком 100, имеет уровень соударения, который превышает заданный пороговый уровень, сохраняемый в области установочных параметров 144.Alternatively, a predetermined threshold level of the impact level sensor may be stored in the setting area 144. Processor 122 increments the count 140 in the event that the signal from the impact level sensor indicates that a physical impact sensed by the dart 100 has an impact level that exceeds the predetermined threshold level. level stored in setting area 144.

Установочные параметры 144 можно конфигурировать через интерфейс 124 входа-выхода, который обеспечивает линию связи между схемой 114 управления и внешними устройствами. Интерфейс 124 входа-выхода может быть интерфейсом беспроводной передачи данных, вследствие чего гарантируется, что схема 114 управления будет оставаться в герметичном покрытии. В ином случае интерфейс 124 входа-выхода может быть проводным интерфейсом, и в качестве варианта может иметься связной порт, защищенный удаляемым уплотнением (непоказанным).The settings 144 can be configured through an I/O interface 124, which provides a communication link between the control circuit 114 and external devices. The I/O interface 124 may be a wireless data interface, thereby ensuring that the control circuit 114 remains sealed. Alternatively, I/O interface 124 may be a wired interface, and alternatively may have a communications port protected by a removable seal (not shown).

Процессор 122 может обеспечивать сигнал активации для активации исполнительного механизма 126, когда подсчет 140 достигает заданного значения, сохраняемого в области установочных параметров 144. Исполнительный механизм 126 может быть электрически соединен с аккумулятором 127 через переключатель 125, который работает под управлением процессора 122. Переключатель 125 может принимать сигнал активации от процессора 122. В ответ на прием сигнала активации переключатель 125 может подключать аккумулятор 127 к исполнительному механизму 126, вследствие чего исполнительный механизм 126 побуждается к активации дротика 100. Сигнал активации может быть импульсом аналогового напряжения или тока, который побуждает переключатель 125 начать действовать, что позволяет току протекать от аккумулятора 127 к исполнительному механизму 126. В ином случае переключатель 125 может управляться при использовании цифрового сигнала с процессора 122.Processor 122 may provide an activation signal to activate actuator 126 when count 140 reaches a predetermined value stored in settings area 144. Actuator 126 may be electrically coupled to battery 127 through switch 125, which is controlled by processor 122. Switch 125 may receive an activation signal from the processor 122. In response to receiving the activation signal, the switch 125 may connect the battery 127 to the actuator 126, whereby the actuator 126 is caused to activate the dart 100. The activation signal may be an analog voltage or current pulse that causes the switch 125 to start operate, allowing current to flow from battery 127 to actuator 126. Alternatively, switch 125 may be controlled using a digital signal from processor 122.

Для активации дротика 100 исполнительный механизм 126 может создавать силу, достаточную для освобождения втулки 118 от срезных винтов 132, вследствие чего втулка 118 побуждается к скольжению к находящемуся выше по стволу скважины концу 150, входит в зацепление со стопорным механизмом 130 и фиксируется в активированном положении. Как пояснялось ранее, после фиксации в активированном положении сжатие втулки 118 исключается.To activate the dart 100, the actuator 126 may generate a force sufficient to release the sleeve 118 from the shear screws 132, causing the sleeve 118 to slide toward the uphole end 150, engage the locking mechanism 130, and lock in the activated position. As previously explained, once locked in the activated position, compression of the sleeve 118 is eliminated.

В одном примере варианта осуществления исполнительный механизм 126 может включать в себя микрогенератор газа. Сила для освобождения втулки 118 от срезных винтов 132 может создаваться микрогенератором газа, благодаря которой втулка 118 побуждается к скольжению к находящемуся выше по стволу скважины концу 150. Микрогенератор может быть выбран из числа любых доступных для приобретения микрогенераторов газа. Как известно специалисту в данной области техники, микрогенератор газа может включать в себя заряд инициатора и газогенерирующий состав. Заряд инициатора воспламеняет газогенерирующий состав при получении электрического заряда. Аккумулятор 127 может обеспечивать электрический заряд для воспламенения инициатора, когда переключатель 125 начинает действовать в ответ на сигнал активации. Размер и время срабатывания (которое обычно находится в пределах от 2 до 4 мс) микрогенератора газа могут быть выбраны так, чтобы микрогенератор газа был пригоден для использования в дротике 100.In one example embodiment, actuator 126 may include a microgas generator. The force to release the sleeve 118 from the shear screws 132 may be provided by a microgas generator, causing the sleeve 118 to slide toward the uphole end 150. The microgas generator may be selected from any commercially available microgas generators. As is known to one skilled in the art, a microgas generator may include an initiator charge and a gas generating composition. The initiator charge ignites the gas-generating composition when receiving an electrical charge. Battery 127 may provide electrical charge to ignite the initiator when switch 125 is operative in response to the activation signal. The size and response time (which typically ranges from 2 to 4 ms) of the microgas generator can be selected so that the microgas generator is suitable for use in the dart 100.

В другом примере варианта осуществления сила срабатывания, необходимая для освобождения втулки 118 от срезных винтов, может создаваться электрическим исполнительным механизмом, таким как электродвигатель, который может снабжаться электроэнергией от источника питания, такого как аккумулятор.In another example embodiment, the actuation force required to release the sleeve 118 from the shear screws may be provided by an electrical actuator, such as an electric motor, which may be supplied with electrical power from a power source, such as a battery.

В другом варианте осуществления рабочее давление для активации втулки 118 может быть получено с помощью или в результате химической реакции с горением или без него или путем генерации газов. Например, два или большее количество химикатов могут быть смешаны для генерации газа. В еще одном варианте осуществления сила для освобождения втулки 118 может быть получена при использовании гидравлического давления, создаваемого, например, втеканием жидкостей в полость дротика 100.In another embodiment, the operating pressure to activate the sleeve 118 may be obtained by or through a chemical reaction with or without combustion or by generating gases. For example, two or more chemicals may be mixed to generate gas. In yet another embodiment, the force to release the sleeve 118 can be obtained using hydraulic pressure generated, for example, by fluids flowing into the cavity of the dart 100.

Кроме того, схема 114 управления может включать в себя источник питания, такой как аккумулятор 127, для снабжения электроэнергией схемы 114 управления.In addition, the control circuit 114 may include a power source, such as a battery 127, for supplying electrical power to the control circuit 114.

- 6 044330- 6 044330

Как схематично показано на фиг. 3, датчик 120, интерфейс 124 ввода-вывода, процессор 122 и запоминающее устройство 128 могут быть установлены на печатной плате 312 и при этом соединены друг с другом. Печатная плата 312, переключатель 125 и аккумулятор 127 (или другой подходящий источник питания) могут быть физически закреплены в вырезе 160 на дротике 100. Исполнительный механизм 126 может быть физически закреплен в вырезе 161 на дротике 100. Кроме того, в ином случае исполнительный механизм 126 может быть физически закреплен в вырезе 160.As schematically shown in FIG. 3, sensor 120, I/O interface 124, processor 122, and memory 128 may be mounted on circuit board 312 and connected to each other. Circuit board 312, switch 125, and battery 127 (or other suitable power source) may be physically secured in cutout 160 on dart 100. Actuator 126 may be physically secured in cutout 161 on dart 100. Additionally, actuator 126 may otherwise be physically secured in cutout 161 on dart 100. may be physically secured in the cutout 160.

Печатная плата 312 может включать в себя отрицательные и положительные выводы 318, 316 для присоединения печатной платы к аккумулятору 127. Выводы аккумулятора 127 могут быть соединены с проводниками 317, 319, которые затем подключены к выводам 318, 316 печатной платы. Печатная плата может распределять энергию от батареи 127 по модулям, установленным на ней.The circuit board 312 may include negative and positive terminals 318, 316 for connecting the circuit board to the battery 127. The terminals of the battery 127 may be connected to conductors 317, 319, which are then connected to the terminals 318, 316 of the circuit board. The circuit board may distribute power from the battery 127 to modules mounted thereon.

Кроме того, аккумулятор 127 может быть соединен при использовании проводника 310 с исполнительным механизмом 126, а при использовании проводника 320 с переключателем 125. Переключатель 125 также может быть соединен с исполнительным механизмом 126 при использовании проводника 311. Кроме того, процессор 122 может быть соединен при использовании проводника 314 с переключателем для передачи сигнала активации.In addition, battery 127 may be coupled using conductor 310 to actuator 126 and using conductor 320 to switch 125. Switch 125 may also be coupled to actuator 126 using conductor 311. Additionally, processor 122 may be coupled to using conductor 314 with a switch to transmit the activation signal.

Схема 114' управления, схематично показанная на структурной схеме, представленной на фиг. 4В, относится к второму примеру варианта осуществления схемы 114 управления. Поэтому схема 114' управления может заменять схему 114 управления. Схема 114' управления включает в себя работающий по принципу да/нет датчик 120', счетчик 140', источник питания, такой как аккумулятор 127, и исполнительный механизм 126. Исполнительный механизм 126 электрически соединен с аккумулятором 127 через переключатель 125.The control circuit 114', schematically shown in the block diagram shown in FIG. 4B refers to a second example embodiment of the control circuit 114. Therefore, the control circuit 114' may replace the control circuit 114. The control circuit 114' includes a yes/no sensor 120', a counter 140', a power source such as a battery 127, and an actuator 126. The actuator 126 is electrically coupled to the battery 127 via a switch 125.

Работающий по принципу да/нет датчик 120' снабжается электроэнергией от аккумулятора 127 и генерирует выходной импульс аналогового напряжения или тока в случае, когда физическое соударение, воспринимаемое дротиком 100, превышает пороговый уровень. Счетчик 140' может быть механическим или электронным счетчиком, который выполнен с возможностью приращения подсчета при приеме выходного импульса от работающего по принципу да/нет датчика 120'. В соответствии с этим подсчет счетчика 140' прирастает, когда физическое соударение, воспринимаемое дротиком 100, превышает пороговый уровень работающего по принципу да/нет датчика 120'. Кроме того, счетчик 140' выполнен с возможностью выдачи выходного сигнала, показывающего его подсчет, который может быть электронным сигналом или физическим изменением (например, механический лимб счетчика 140' может поворачиваться). В случае, когда счетчик 140' представляет собой электронный счетчик, он может получать электроэнергию от аккумулятора 127.The yes/no sensor 120' is supplied with electrical power from the battery 127 and generates an analog voltage or current output pulse when the physical impact sensed by the dart 100 exceeds a threshold level. The counter 140' may be a mechanical or electronic counter that is configured to increment the count upon receiving an output pulse from the yes/no sensor 120'. Accordingly, the count of the counter 140' is incremented when the physical impact sensed by the dart 100 exceeds the threshold level of the yes/no sensor 120'. In addition, the counter 140' is configured to provide an output signal indicating its count, which may be an electronic signal or a physical change (eg, the mechanical dial of the counter 140' may rotate). In the case where the meter 140' is an electronic meter, it may receive electrical power from the battery 127.

Счетчик 140' может включать в себя входной интерфейс 124', чтобы делать возможным прием счетчиком 140' заданного значения, и счетчик 140' может активировать исполнительный механизм 126, когда подсчет достигает заданного значения. Входной интерфейс 124' может быть электронным интерфейсом или механическим интерфейсом, таким как кнопочный интерфейс или механический лимб.The counter 140' may include an input interface 124' to enable the counter 140' to receive a target value, and the counter 140' may activate the actuator 126 when the count reaches the target value. Input interface 124' may be an electronic interface or a mechanical interface, such as a push-button interface or a mechanical dial.

Как показано на фиг. 4В, когда подсчет равен значению, выбранному при использовании входного интерфейса 124', счетчик 140' запускает исполнительный механизм 126 путем генерации импульса аналогового напряжения или тока, который побуждает переключатель 125 начать действовать, вследствие чего делается возможным протекание тока от аккумулятора 127 к исполнительному механизму 126. В ином варианте осуществления, когда подсчет равен значению, выбранному при использовании входного интерфейса 124', вместо генерации импульса счетчик 140' может создавать физическое изменение, которое побуждает переключатель 125 начать действовать.As shown in FIG. 4B, when the count equals the value selected using the input interface 124', the counter 140' drives the actuator 126 by generating an analog voltage or current pulse that causes the switch 125 to operate, thereby allowing current to flow from the battery 127 to the actuator 126 In another embodiment, when the count is equal to the value selected using the input interface 124', instead of generating a pulse, the counter 140' may create a physical change that causes the switch 125 to operate.

На фиг. 5 показан схематичный вертикальный вид сбоку скважинной системы 500. Скважинная система 500 может включать в себя ствол 506 скважины, продолжающийся от поверхности и проникающий в подземный геологический пласт 508. Кроме того, скважинная система 500 может включать в себя нефтегазовую буровую установку 502 на земной поверхности. Буровая установка 502 может включать в себя буровую вышку 510 и рабочую площадку 512.In fig. 5 shows a schematic elevational side view of a wellbore system 500. The wellbore system 500 may include a wellbore 506 extending from the surface and penetrating a subterranean geologic formation 508. In addition, the wellbore system 500 may include an oil and gas drilling rig 502 at the earth's surface. The drilling rig 502 may include a drilling rig 510 and a work platform 512.

Узел 520 для заканчивания скважины может быть развернут в горизонтальной части ствола 506 скважины. Узел 520 для заканчивания скважины включает в себя скважинную насосно-компрессорную колонну 200, поддерживаемую пакерами 524 или другими изолирующими ствол скважины устройствами. Жидкость для гидравлического разрыва пласта может быть закачана вниз по скважине по насоснокомпрессорной колонне 200 при регулируемой подаче насоса/скорости потока.The well completion assembly 520 may be deployed in a horizontal portion of the wellbore 506. Well completion assembly 520 includes a downhole tubing string 200 supported by packers 524 or other wellbore isolation devices. The hydraulic fracturing fluid may be pumped downhole through the tubing string 200 at a controlled pump flow rate/flow rate.

Пакеры 524 могут разделять кольцевое пространство 526, образованное между узлом 520 для заканчивания скважины и внутренней стенкой ствола 506 скважины. Таким образом, подземный пласт 508 может быть эффективно разделен на многочисленные области 528 (показанные как области 528а, 528b и 528с), которые можно моделировать и разрабатывать независимо. Хотя на фиг. 5 показаны только три области 528а-с, любое количество областей 528 может быть образовано или же использовано в скважинной системе 500.Packers 524 may divide an annular space 526 formed between the well completion assembly 520 and the inner wall of the wellbore 506. Thus, the subterranean formation 508 can be effectively divided into multiple regions 528 (shown as regions 528a, 528b, and 528c) that can be modeled and developed independently. Although in FIG. 5 only three regions 528a-c are shown, any number of regions 528 may be formed or used in the wellbore system 500.

Каждая область 528 может включать в себя одну или несколько скользящих гильз 300 (показанных как скользящие гильзы 300а, 300b и 300с), расположенных в связи с насосно-компрессорной колонной 200 или же образующих неотъемлемые части ее. Каждая скользящая гильза 300а-с является подвижной вEach region 528 may include one or more sleeves 300 (shown as sleeves 300a, 300b, and 300c) positioned in connection with or integral to the tubing string 200. Each sliding sleeve 300a-c is movable in

- 7 044330 насосно-компрессорной колонне 200 для открывания одного или нескольких отверстий 232 (показанных как отверстия 232а, 232b и 232с), образованных в насосно-компрессорной колонне 200. После открывания отверстия 232а-с обеспечивают сообщение по текучей среде между кольцевым пространством 526 и внутренней стороной насосно-компрессорной колонны 200. В таком случае находящаяся под повышенным давлением жидкость 518 для гидравлического разрыва пласта может быть выпущена для разрыва пласта 508.- 7 044330 tubing string 200 for opening one or more openings 232 (shown as openings 232a, 232b and 232c) formed in tubing string 200. Once opened, openings 232a-c provide fluid communication between annulus 526 and the inside of the tubing string 200. In such a case, the pressurized fracturing fluid 518 can be released to fracturing the formation 508.

Кроме того, каждая скользящая гильза 300а-с включает в себя посадочные структуры 350 (показанные как посадочные структуры 350а, 350b и 350с). Посадочные структуры 350а-с образуют препятствие в насосно-компрессорной колонне 200 для прихвата дротика 100. Посадочные структуры 350а, 350b и 350с расположены вдоль насосно-компрессорной колонны 200, при этом каждая посадочная структура расположена на расстоянии по меньшей мере 10 м от следующей посадочной структуры.In addition, each slide sleeve 300a-c includes seating structures 350 (shown as seating structures 350a, 350b, and 350c). The landing structures 350a-c form an obstacle in the tubing string 200 for sticking the dart 100. The landing structures 350a, 350b and 350c are located along the tubing string 200, with each landing structure located at a distance of at least 10 m from the next landing structure .

Для перемещения гильз 300а-с в положение открывания и тем самым открывания соответствующих отверстий 232а-с дротик 100 (непоказанный) может быть транспортирован в насосно-компрессорную колонну 200. После этого дротик 100 перемещается по насосно-компрессорной колонне 200 до тех пор, пока дротик 100 не разместится на посадочной структуре 350а-с выбранной скользящей гильзы 300а-с. Дротик 100 может быть прокачан по насосно-компрессорной колонне 200 вместе с жидкостями для гидравлического разрыва пласта.To move the sleeves 300a-c to the opening position and thereby open the corresponding holes 232a-c, a dart 100 (not shown) may be transported to the tubing string 200. Thereafter, the dart 100 is moved along the tubing string 200 until the dart 100 will not fit on the seating structure 350a-c of the selected sliding sleeve 300a-c. Dart 100 may be pumped through tubing string 200 along with hydraulic fracturing fluids.

Дротик 100 может быть транспортирован в насосно-компрессорную колонну 200 в неактивном состоянии. Дротик 100 активируют перед достижением выбранной скользящей гильзы 300а-с и после прохождения через предшествующую скользящую гильзу 300а-с, чтобы тем самым разместить его на этой выбранной скользящей гильзе 300а-с. Например, если выбранной скользящей гильзой является 300с, то дротик 100 активируют после прохождения через скользящую гильзу 300b и перед достижением скользящей гильзы 300с. Согласно другому примеру, если выбранной скользящей гильзой является 300b, то дротик 100 активируют после прохождения через скользящую гильзу 300а и перед достижением скользящей гильзы 300b. Согласно еще одному примеру, если выбранной скользящей гильзой является 300а (то есть, первая скользящая гильза 300), то дротик 100 может быть транспортирован в насоснокомпрессорную колонну 200 в активированном состоянии.The dart 100 may be transported to the tubing string 200 in an inactive state. The dart 100 is activated before reaching the selected slide sleeve 300a-c and after passing through the preceding slide sleeve 300a-c to thereby be positioned on that selected slide sleeve 300a-c. For example, if the selected slide sleeve is 300c, then the dart 100 is activated after passing through the slide sleeve 300b and before reaching the slide sleeve 300c. According to another example, if the selected slide sleeve is 300b, then the dart 100 is activated after passing through the slide sleeve 300a and before reaching the slide sleeve 300b. According to another example, if the selected slide sleeve is 300a (ie, the first slide sleeve 300), then the dart 100 can be transported to the tubing string 200 in an activated state.

После транспортирования в насосно-компрессорную колонну 200 дротик 100 перемещается со скоростью, находящейся в пределах 2,5-12 м/с. При такой скорости дротик 100 может переместиться на 10 м за время от около 0,8 до около 4 с. Следовательно, время, необходимое для активации дротика 100, может быть в пределах от 2 до 4 мс. Как может быть понятно специалистам в данной области техники, 10 метров представляют собой типичное расстояние между двумя соседними скважинными инструментами, такими как посадочные структуры 350.After being transported to the tubing string 200, the dart 100 moves at a speed ranging from 2.5 to 12 m/s. At this speed, dart 100 can travel 10 m in about 0.8 to about 4 seconds. Therefore, the time required to activate the dart 100 may be in the range of 2 to 4 ms. As may be understood by those skilled in the art, 10 meters represents a typical distance between two adjacent downhole tools, such as the landing structures 350.

Скорость дротика 100 можно регулировать путем регулирования скорости потока/нагнетания жидкостей для гидравлического разрыва. Согласно одному примеру скорость потока задают в пределах от 2 до 8 м³/мин.The speed of the dart 100 can be controlled by adjusting the flow/injection rate of the hydraulic fracturing fluids. According to one example, the flow rate is set in the range from 2 to 8 m ³ /min.

Когда дротик 100 перемещается по насосно-компрессорной колонне 200 с упомянутыми выше скоростями, дротик 100 воспринимает физическое соударение, имеющее уровень соударения, превышающий пороговый уровень датчика 120, когда он проходит в неактивном состоянии через каждую одну из посадочных структур 350. Поэтому датчик 120 обнаруживает соударение каждый раз, когда дротик 100 в неактивном состоянии соприкасается с посадочной структурой 350, в случае уровня соударения, превышающего пороговый уровень, и генерирует сигнал. В ответ на сигнал процессор 122 приращивает подсчет 140 (или счетчик 140' приращивает подсчет). В соответствии с этим подсчет показывает количество физических соударений, воспринимаемых дротиком 100, которые превышают пороговый уровень (и это может указывать на посадочные структуры 350, через которые проходит дротик 100).As the dart 100 moves through the tubing string 200 at the speeds mentioned above, the dart 100 experiences a physical impact having an impact level greater than the threshold level of the sensor 120 as it passes in an inactive state through each one of the landing structures 350. Therefore, the sensor 120 detects the impact each time the dart 100, in an inactive state, comes into contact with the landing structure 350, in the event of an impact level exceeding a threshold level, and generates a signal. In response to the signal, processor 122 increments count 140 (or counter 140' increments count). Accordingly, the count indicates the number of physical impacts experienced by the dart 100 that exceed a threshold level (and this may indicate landing structures 350 through which the dart 100 passes).

Кроме того, когда дротик 100 перемещается по насосно-компрессорной колонне 200, дротик 100 может подвергаться воздействию других соударений. Например, воздействию соударений со стенками насосно-компрессорной колонны 200 или другими структурами в насосно-компрессорной колонне 200. Поэтому пороговый уровень физического соударения для приращения подсчета следует задавать значительно более высоким по сравнению с нижним пределом. В одном варианте осуществления пороговый уровень может быть в 4 раза выше нижнего предела.In addition, as the dart 100 moves through the tubing string 200, the dart 100 may be subject to other impacts. For example, impacts from impacts with the walls of the tubing string 200 or other structures in the tubing string 200. Therefore, the physical impact threshold level for count increments should be set significantly higher than the lower limit. In one embodiment, the threshold level may be 4 times the lower limit.

В одном примере варианта осуществления нижний предел может быть 200 g (196 м/с²), пороговый уровень удара может быть 500 g (490 м/с²), а поверхностная структура 110 может быть выполнена таким образом, что дротик 100 будет подвергаться воздействию физического соударения, имеющего уровень соударения 800 g (785 м/с²), при прохождении через посадочные структуры 350 в насоснокомпрессорной колонне 200.In one example embodiment, the lower limit may be 200 g (196 m/s ² ), the threshold impact level may be 500 g (490 m/s ² ), and the surface structure 110 may be configured such that the dart 100 will be impacted physical impact having an impact level of 800 g (785 m/s ² ) when passing through the seating structures 350 in the tubing string 200.

Однако уровень физического соударения, воспринимаемого дротиком 100, может изменяться в зависимости от любого одного из следующих факторов: скорости, с которой дротик 100 транспортируется по насосно-компрессорной колонне 200, скорости потока/закачки жидкостей для гидравлического разрыва, массы дротика 100, материалов, использованных для изготовления пальцев 115, количества пальцев 115, толщины пальцев 115 (особенно на месте прикрепления к втулке 118), формы контактного наконечника 116, угла и формы посадочных структур 350. В соответствии с этим в различных вариантахHowever, the level of physical impact experienced by the dart 100 may vary depending on any one of the following factors: the speed at which the dart 100 is transported through the tubing string 200, the flow rate/injection rate of the hydraulic fracturing fluids, the weight of the dart 100, the materials used for making fingers 115, number of fingers 115, thickness of fingers 115 (especially at the point of attachment to the sleeve 118), shape of the contact tip 116, angle and shape of the landing structures 350. Accordingly, in various embodiments

- 8 044330 осуществления пороговый уровень удара может быть задан в зависимости от нескольких факторов.- 8 044330 implementation of the threshold level of impact can be set depending on several factors.

В одном примере варианта осуществления датчик 120 может быть выполнен с возможностью обнаружения силы соударения дротика 100 только по одному направлению, и в частности, вдоль продольной оси дротика 100 и насосно-компрессорной колонны 200 (оси 1, показанной на фиг. 12-15). Следствием соударения дротика 100 с посадочными структурами 350 может быть сила, направленная преимущественно вдоль продольной оси дротика 100. В соответствии с этим менее вероятно, что датчик, выполненный с возможностью обнаружения силы соударения только по одному направлению, обнаружит другие соударения, и поэтому он менее предрасположен к образованию ложно-позитивных сигналов.In one example embodiment, the sensor 120 may be configured to detect the impact force of the dart 100 in only one direction, and specifically, along the longitudinal axis of the dart 100 and the tubing string 200 (axis 1 shown in FIGS. 12-15). The impact of the dart 100 on the seating structures 350 may result in a force directed primarily along the longitudinal axis of the dart 100. Accordingly, a sensor configured to detect impact force in only one direction is less likely to detect other impacts and is therefore less susceptible to to the formation of false positive signals.

В соответствии с этим дротик 100 выполнен с возможностью восприятия уровня соударения, который превышает пороговый уровень, при соударении с посадочной структурой 350, и восприятия уровней соударений, которые значительно ниже, чем пороговый уровень, при соударении с другими структурами в насосно-компрессорной колонне 200. Поскольку подсчет 140 не прирастает за исключением тех случаев, когда уровень соударения больше, чем пороговый уровень соударения, такие другие соударения не будут подсчитываться и могут быть исключены.Accordingly, the dart 100 is configured to sense an impact level that is greater than a threshold level when impacting the seating structure 350, and to perceive impact levels that are significantly lower than the threshold level when impacting other structures in the tubing string 200. Since the count of 140 is not incremented unless the collision level is greater than the collision threshold level, such other collisions will not be counted and may be excluded.

На фиг. 6-9 более детально представлены в качестве примеров скважинная насосно-компрессорная колонна 200, гильза 300 и посадочная структура 350.In fig. 6-9 provide examples of well tubing 200, sleeve 300, and seating structure 350 in more detail.

На фиг. 6 отдельно показана в качестве примера секция скважинной насосно-компрессорной колонны 200, предназначенная для использования вместе со скважинной системой 500. Каждая секция насосно-компрессорной колонны 200 может иметь наружный кожух 210, одно или несколько отверстий 232 и верхний и нижний соединительные элементы 222, 220 для осуществления соединений многочисленных секций насосно-компрессорной колонны, чтобы образовать скважинную насоснокомпрессорную колонну 200.In fig. 6 is shown separately as an example of a section of well tubing 200 for use in conjunction with well system 500. Each section of tubing 200 may have an outer casing 210, one or more ports 232, and upper and lower connectors 222, 220. to make connections between multiple sections of the tubing string to form the downhole tubing string 200.

Кроме того, секция скважинной насосно-компрессорной колонны 200 может иметь штифты 226, которые продолжаются внутрь от наружного кожуха 210, для сцепления с гильзой 300. Штифты 226 могут быть частично резьбовыми, так что штифты 226 могут быть закреплены в расточенных отверстиях в насосно-компрессорной колонне 200. Согласно одному примеру штифты 226 имеют верхний резьбовой участок и нижний стержень без резьбы.In addition, the well tubing section 200 may have pins 226 that extend inwardly from the outer casing 210 to engage the sleeve 300. The pins 226 may be partially threaded such that the pins 226 may be secured in counterbores in the tubing. column 200. In one example, the pins 226 have a threaded top portion and an unthreaded bottom shaft.

Кроме того, секция скважинной насосно-компрессорной колонны 200 может иметь срезные штифты 228, которые продолжаются внутрь от наружного кожуха 210 для сцепления с гильзой 300. Штифты 228 могут быть частично резьбовыми, так что штифт 228 может находиться в резьбовом соединении с внутренней резьбой отверстия 227 под штифт. Согласно одному примеру штифты 228 имеют верхний резьбовой участок и нижний стержень без резьбы.In addition, the section of well tubing 200 may have shear pins 228 that extend inwardly from the outer casing 210 for engagement with the sleeve 300. The pins 228 may be partially threaded such that the pin 228 may be in threaded connection with the internal threads of the hole 227 under the pin. In one example, pins 228 have a threaded top portion and an unthreaded bottom shaft.

Как можно видеть на фиг. 8 и 9, насосно-компрессорная колонна 200 также имеет внутреннюю канавку 242, функция которой будет рассмотрена ниже.As can be seen in FIG. 8 and 9, the tubing 200 also has an internal groove 242, the function of which will be discussed below.

Как показано отдельно на фиг. 7, скользящая гильза 300 может быть установлена во внутреннем канале 202 насосно-компрессорной колонны 200 (как показано на фиг. 8) для избирательного запирания отверстий 232 на интервале 528а-с. Гильза 300 может скользить в насосно-компрессорной колонне 200 для открывания отверстий 232 (как показано на фиг. 9).As shown separately in FIG. 7, a sliding sleeve 300 may be installed in an internal passage 202 of the tubing string 200 (as shown in FIG. 8) to selectively seal the openings 232 at intervals 528a-c. The sleeve 300 may slide within the tubing string 200 to open the ports 232 (as shown in FIG. 9).

Гильза 300 может иметь один или несколько продольных пазов 328 во внешней поверхности, каждый для приема штифта 226 насосно-компрессорной колонны 200. Согласно одному примеру нижний, не имеющий резьбы стержень штифта 226 входит в контакт с продольным пазом 328. Тем самым перемещение гильзы 300 ограничивается штифтами 226, поскольку штифты 226 сталкиваются со стенками пазов 328. Поэтому штифты 226 могут направлять перемещение гильзы 300 по направлению длины насосно-компрессорной колонны 200. Кроме того, штифты 226 могут предотвращать поворот/вращение гильзы 300 внутри насосно-компрессорной колонны 200.The sleeve 300 may have one or more longitudinal slots 328 in the outer surface, each to receive a pin 226 of the tubing string 200. In one example, the lower, non-threaded shaft of the pin 226 engages the longitudinal slot 328. The movement of the sleeve 300 is thereby limited. pins 226 because the pins 226 collide with the walls of the slots 328. Therefore, the pins 226 can direct the movement of the sleeve 300 in the direction of the length of the tubing string 200. Additionally, the pins 226 can prevent the sleeve 300 from rotating/rotating within the tubing string 200.

Гильза 300 также может иметь глухие отверстия 327. Для удержания гильзы 300 срезные штифты 228 могут быть расположены в отверстиях 227 под штифт в насосно-компрессорной колонне 200 и в глухих отверстиях 327 в гильзе 300. Срезные штифты 228 могут разрушаться, когда достаточное давление прикладывается к гильзе 300 дротиком 100, что позволяет гильзе 300 скользить до состояния открывания.The sleeve 300 may also have blind holes 327. To retain the sleeve 300, shear pins 228 may be located in pin holes 227 in the tubing string 200 and in blind holes 327 in the sleeve 300. The shear pins 228 may rupture when sufficient pressure is applied to the 300 case with a 100 dart, which allows the 300 case to slide to the opening state.

Гильза 300 может иметь кольцевую канавку 342 вокруг внешней поверхности гильзы. Пружинное кольцо 340 может быть закреплено в кольцевой канавке 342. Пружинное кольцо 340 может быть изготовлено из металла, такого как сталь. Пружинному кольцу 340 могут быть приданы размеры и конфигурация, обеспечивающие посадку по окружности кольцевой канавки 342, но в естественном состоянии она выступает за пределы внешней поверхности гильзы 300. Пружинное кольцо 340 является упругим и может быть сжато для посадки в канавку 342, так что когда гильза 300 вставлена в насоснокомпрессорную колонну 200 вместе с установленным пружинным кольцом 340, пружинное кольцо 340 давит на внутреннюю стенку насосно-компрессорной колонны 200, но позволяет гильзе 300 скользить в насосно-компрессорной колонне 200 до достижения гильзой 300 положения, при котором канавка 342 совмещается с внутренней канавкой 242 в насосно-компрессорной колонне 200 (это положение называется в этой заявке положением открывания, поскольку, когда гильза 300 находится в этом положении, отверстия 232 открыты). Когда гильза 300 перемещается в положение открывания, пространство, обес- 9 044330 печиваемое канавкой 242 позволяет пружинному кольцу 340 отпружинить до естественного состояния и выступить над канавкой 342, поэтому оно действует как стопор для фиксации гильзы в положении открывания. Таким образом, когда гильза 300 находится в положении открывания, пружинное кольцо 340 может находиться в зацеплении как с канавкой 342, так и канавкой 242 во внутренней стенке насоснокомпрессорной колонны 200 для фиксации гильзы 300 в положении открывания (фиг. 9).The sleeve 300 may have an annular groove 342 around the outer surface of the sleeve. The circlip 340 may be secured in the annular groove 342. The circlip 340 may be made of a metal such as steel. The snap ring 340 can be sized and configured to fit around the circumference of the annular groove 342, but in its natural state it extends beyond the outer surface of the sleeve 300. The snap ring 340 is resilient and can be compressed to fit into the groove 342 so that when the sleeve 300 is inserted into the tubing string 200 with the snap ring 340 installed, the snap ring 340 presses against the inner wall of the tubing string 200 but allows the sleeve 300 to slide in the tubing string 200 until the sleeve 300 reaches a position where the groove 342 is aligned with the inner groove 242 in the tubing string 200 (this position is referred to in this application as the open position because when the liner 300 is in this position, the holes 232 are open). When the sleeve 300 is moved into the open position, the space provided by the groove 242 allows the snap ring 340 to spring back to its natural state and protrude above the groove 342, so it acts as a stopper to secure the sleeve in the open position. Thus, when the sleeve 300 is in the opening position, the snap ring 340 may engage with both the groove 342 and the groove 242 in the inner wall of the tubing string 200 to secure the sleeve 300 in the opening position (FIG. 9).

Кроме того, гильза 300 включает в себя посадочную структуру 350 (фиг. 8-9), установленную на ней. Посадочная структура 350 может иметь стенку 314, которая задает внутреннее окно (непоказанное), через которое дротик 100 может проходить, когда он находится в неактивном состоянии, но не может проходить через нее, когда находится в активированном состоянии. В неактивном состоянии выступающие части 111 пальцев 115 могут соприкасаться со стенкой 314 и это является причиной восприятия дротиком 100 соударения, превышающего пороговый уровень. Однако контактные наконечники 116 пальцев 115 могут изгибаться под действием силы соударения, что позволяет дротику 100 проходить через посадочную структуру 350. Однако внутреннему окну посадочной структуры 350 приданы такие размеры и форма, что прохождение дротика 100 через него предотвращается, если контактные наконечники 116 пальцев не могут изогнуться внутрь к стенке корпуса. Поэтому, когда дротик 100 находится в активированном состоянии (то есть, когда пальцы 115 не являются сжимаемыми), он будет зацепляться и размещаться на посадочной структуре 350. По существу, посадочная структура 350 имеет узкое внутреннее окно, через которое дротику 100 дозволяется проходить только в случае, когда дротик 100 находится в неактивном состоянии.In addition, the sleeve 300 includes a seating structure 350 (FIGS. 8-9) mounted thereon. The landing structure 350 may have a wall 314 that defines an internal window (not shown) through which the dart 100 can pass when in the inactive state, but cannot pass through when in the activated state. In the inactive state, the protruding portions 111 of the fingers 115 may contact the wall 314 and this causes the dart 100 to perceive an impact greater than a threshold level. However, the contact tips 116 of the fingers 115 can bend under the impact force, which allows the dart 100 to pass through the seat structure 350. However, the inner window of the seat structure 350 is sized and shaped such that the dart 100 is prevented from passing through it if the contact tips 116 of the fingers cannot bend inward towards the wall of the housing. Therefore, when the dart 100 is in the activated state (that is, when the fingers 115 are not compressible), it will engage and be placed on the landing structure 350. Essentially, the landing structure 350 has a narrow internal window through which the dart 100 is only allowed to pass in case when the dart 100 is in an inactive state.

Кроме того, стенке 314 и внутреннему окну посадочной структуры 350 может быть придана форма, обеспечивающая взаимодействие с контактными наконечниками 116, чтобы побудить дротик 100 воспринимать физическое соударение, имеющее уровень соударения, превышающий пороговый уровень, при прохождении через окно.In addition, the wall 314 and the inner window of the landing structure 350 may be shaped to interact with the contact tips 116 to cause the dart 100 to perceive a physical impact having an impact level greater than a threshold level when passing through the window.

На фиг. 10 показана блок-схема последовательности действий способа 1200 использования дротика 100 для выполнения операций в стволе скважины с многочисленными интервалами, таком как ствол 506 скважины скважинной системы 500 (фиг. 5).In fig. 10 is a flowchart of a method 1200 of using a dart 100 to perform operations in a wellbore at multiple intervals, such as the wellbore 506 of a wellbore system 500 (FIG. 5).

На этапе 1206 определяют рабочие параметры дротика 100. Примеры рабочих параметров, которые могут быть определены, включают в себя пороговый уровень датчика 120 и подсчет, при котором дротик 100 активируется. Согласно одному примеру одну из множества скользящих гильз 300 выбирают для приведения в действие и дротик 100 выполняют с возможностью нацеливания на приведение в действие выбранной скользящей гильзы 300. В одном варианте осуществления прежде всего выбирают для приведения в действие находящуюся ниже всех по стволу скважины скользящую гильзу 300с, после этого соседнюю, находящуюся внизу ствола скважины скользящую гильзу 300b, и это делают до тех пор, пока не добираются до находящейся выше всех по стволу скважины скользящей гильзы 300а. При этом процессор 122/счетчик 140' принимает заданное значение, соответствующее количеству соударений, превышающих пороговый уровень, который определяют для дротика 100 перед активацией. Например, в конфигурации, показанной на фиг. 11А-11С, для заданной скользящей гильзы 300с заданное значение может быть задано равным 2, поскольку дротику 100 необходимо пройти через две (2) находящиеся выше по стволу скважины гильзы 300а и 300b перед достижением гильзы 300с.At step 1206, operating parameters of the dart 100 are determined. Examples of operating parameters that may be determined include the threshold level of the sensor 120 and the count at which the dart 100 is activated. In one example, one of a plurality of slide sleeves 300 is selected for actuation and the dart 100 is configured to be targeted to actuate the selected slide sleeve 300. In one embodiment, the downhole slide sleeve 300c is first selected for activation. , then the adjacent sliding sleeve 300b located at the bottom of the wellbore, and this is done until they reach the sliding sleeve 300a located highest in the wellbore. In this case, the processor 122/counter 140' takes a predetermined value corresponding to the number of impacts exceeding a threshold level that is determined for the dart 100 before activation. For example, in the configuration shown in FIG. 11A-11C, for a given sliding sleeve 300c, the target value may be set to 2 since the dart 100 must pass through two (2) uphole sleeves 300a and 300b before reaching the sleeve 300c.

Процессор 122 (фиг. 4) может принимать заданное значение через интерфейс 124 входа-выхода и это значение может сохраняться в области установочных параметров 144. Аналогично этому счетчик 140' (фиг. 4В) может принимать заданное значение через входной интерфейс 124'.Processor 122 (FIG. 4) may receive a set value via I/O interface 124, and the value may be stored in settings area 144. Likewise, counter 140' (FIG. 4B) may receive a set value via input interface 124'.

В качестве варианта на этапе 1206 пороговый уровень датчика 120 также может быть задан и сохранен в области установочных параметров 144.Optionally, at step 1206, the threshold level of sensor 120 may also be set and stored in settings area 144.

После определения рабочих параметров на этапе 1208 дротик 100 выпускают в скважинную насосно-компрессорную колонну (НКК) 200, которая может быть заполнена жидкостью для гидравлического разрыва пласта, чтобы привести в действие выбранную скользящую гильзу 300. Например, для приведения в действие скользящей гильзы 300с дротик 100 после выпуска перемещают по скважинной насоснокомпрессорной колонне 200 через скользящую гильзу 300а и посадочную структуру 350а (фиг. 11А), через скользящую гильзу 300b и посадочную структуру 350b (фиг. 11В) до достижения скользящей гильзы 300с и посадочной структуры 350с (фиг. 11С). Жидкость для гидравлического разрыва пласта в скважинной насосно-компрессорной колонне 200 взаимодействует со стабилизатором 156 (фиг. 1) для образования силы, которая продвигает дротик 100 вперед по скважинной насосно-компрессорной колонне 200.After determining the operating parameters at step 1208, the dart 100 is released into a downhole tubing string (TCT) 200, which may be filled with hydraulic fracturing fluid to drive the selected sliding sleeve 300. For example, to drive the sliding sleeve 300c, the dart 100, once released, is moved along the well tubing 200 through the sliding sleeve 300a and seating structure 350a (FIG. 11A), through the sliding sleeve 300b and seating structure 350b (FIG. 11B) until reaching the sliding sleeve 300c and seating structure 350c (FIG. 11C). . The fracturing fluid in the downhole tubing 200 interacts with the stabilizer 156 (FIG. 1) to generate a force that propels the dart 100 forward along the downhole tubing 200.

Когда дротик 100 перемещается в скважинной насосно-компрессорной колонне 200, дротик 100 выполняет этапы способа 400. Способ 400 иллюстрирует пример способа, реализуемого приводящим в действие дротиком 100, когда он перемещается по насосно-компрессорной колонне 200. Этапы способа 400 могут выполняться процессором 122 схемы 114 управления из фиг. 4А или схемой 114' управления из фиг. 4В.As the dart 100 moves in the well tubing 200, the dart 100 performs the steps of method 400. Method 400 illustrates an example of the method implemented by driving the dart 100 as it moves through the tubing 200. The steps of method 400 may be performed by circuit processor 122 114 controls from FIG. 4A or the control circuit 114' of FIG. 4B.

Когда дротик 100 перемещается в скважинной насосно-компрессорной колонне 200, дротик 100 подвергается воздействию физических соударений с различными уровнями, таких как удары (например, вследствие изменений давления жидкости, вследствие соприкосновения с внутренними стенками сква- 10 044330 жинной насосно-компрессорной колонны 200 или с другими структурами в скважинной насоснокомпрессорной колонне 200, вследствие соприкосновения контактных наконечников 116 с посадочными структурами 350 в скважинной насосно-компрессорной колонне 200 и т.д.). Когда дротик 100 соприкасается с внутренними компонентами в насосно-компрессорной колонне 200, соударения могут обнаруживаться датчиком 120.As the dart 100 moves through the well tubing 200, the dart 100 is subjected to varying levels of physical impacts, such as impacts (eg, due to changes in fluid pressure, contact with the internal walls of the well tubing 200, or other structures in the well tubing 200, due to contact tips 116 with seating structures 350 in the well tubing 200, etc.). When the dart 100 contacts internal components in the tubing string 200, the impacts may be detected by the sensor 120.

Когда способ 400 реализуется процессором 122 схемы 114 управления (фиг. 4А), на этапе 404 после соударения процессор 122 принимает сигнал от датчика 120. Если датчик 120 представляет собой датчик уровня соударения, то в ответ на прием сигнала от датчика 120 процессор 122 на этапе 406 определяет, превышает ли уровень обнаруженного соударения пороговый уровень соударения или равен ему. Если это имеет место, на этапе 408 подсчет соударений приращивается. С другой стороны, когда датчик 120 представляет собой работающий по принципу да/нет датчик, процессор 122 на этапе 408 приращивает подсчет (то есть, этап 406 пропускается) в ответ на прием каждого сигнала от датчика 120, поскольку работающий по принципу да/нет датчик образует сигнал только тогда, когда уровень соударения превышает пороговый уровень соударения или равен ему. На этапе 410 процессор 122 определяет, равен ли подсчет заданному значению, соответствующему количеству соударений, превышающему пороговый уровень, который для дротика 100 был определен для обнаружения перед активацией. Если это так, процессор 122 на этапе 412 запускает исполнительный механизм 126 и тем самым приводящий в действие дротик 100. В противном случае в способе 400 осуществляют возврат к этапу 404.When method 400 is implemented by processor 122 of control circuit 114 (FIG. 4A), at step 404, after an impact, processor 122 receives a signal from sensor 120. If sensor 120 is an impact level sensor, then in response to receiving a signal from sensor 120, processor 122 at step 406 determines whether the detected collision level is greater than or equal to the collision threshold level. If this is the case, at step 408 the collision count is incremented. On the other hand, when sensor 120 is a yes/no sensor, processor 122 at step 408 increments the count (ie, step 406 is skipped) in response to receiving each signal from sensor 120 because the yes/no sensor generates a signal only when the collision level is greater than or equal to the collision threshold level. At step 410, processor 122 determines whether the count is equal to a predetermined value corresponding to the number of impacts greater than the threshold level that dart 100 was determined to detect before activation. If so, the processor 122 at step 412 starts the actuator 126 and thereby drives the dart 100. Otherwise, the method 400 returns to step 404.

Когда способ 400 реализуется схемой 114' управления (фиг. 4В), на этапе 404 после соударения счетчик 140' принимает сигнал от работающего по принципу да/нет датчика 120' и на этапе 408 приращивает подсчет (то есть, этап 406 пропускается) в ответ на прием сигнала от датчика 120'. Если на этапе 410 подсчет равен заданному значению, в способе осуществляют переход к этапу 412 и схема 114' управления запускает исполнительный механизм 126 и при этом активирует приводящий в действие дротик 100. В противном случае в способе 400 осуществляется возврат к этапу 404.When method 400 is implemented by control circuit 114' (FIG. 4B), at step 404, after a collision, counter 140' receives a signal from yes/no sensor 120' and at step 408 increments the count (ie, step 406 is skipped) in response. to receive a signal from the 120' sensor. If the count at step 410 is equal to a predetermined value, the method proceeds to step 412 and the control circuit 114' starts the actuator 126 and thereby activates the actuating dart 100. Otherwise, the method 400 returns to step 404.

В одном варианте осуществления запуск исполнительного механизма 126 вызывает скольжение втулки 118 к находящему выше по стволу скважины концу дротика 100, при этом втулка 118 фиксируется в активированном положении. В активированном положении пальцы 115 сцепляются со стопорным механизмом 130, который поддерживает втулку 118 выступающей, и больше не могут изгибаться внутрь, так что дротик 100 не может перемещаться через посадочную структуру в следующую заданную гильзу 300с.In one embodiment, activation of actuator 126 causes sleeve 118 to slide toward the uphole end of dart 100, locking sleeve 118 in the activated position. In the activated position, the fingers 115 engage the locking mechanism 130, which supports the sleeve 118 protruding, and can no longer bend inward, so that the dart 100 cannot move through the seating structure into the next specified sleeve 300c.

Перед соприкосновением дротика 100 с посадочной структурой 350а (фиг. 11А) подсчет соударения первоначально задают равным 0 и дротик 100, находящийся в неактивном состоянии, будет проходить через посадочную структуру 350а. Соприкосновение с посадочной структурой 350а вызывает физическое соударение, которое превышает заданный пороговый уровень соударения, поэтому датчик 120 обнаруживает соударение и выдает сигнал к процессору 122 или счетчику 140', а в ответ процессор 122/счетчик 140' приращивает подсчет 140 от 0 до 1. Поскольку 1 меньше 2, то дротик 100 все еще находится в неактивном состоянии, когда он соприкасается с посадочной структурой 350b (фиг. 11В), так что дротик 100 может также пройти через посадочную структуру 350b. Соударение, вызванное соприкосновением дротика 100 с посадочной структурой 350b, будет превышать пороговый уровень, поскольку подсчет соударений приращен от 1 до 2. В этот момент дротик 100 активируется. Соударения с посадочной структурой 350а и с посадочной структурой 350b могут вызывать замедление дротика 100.Before the dart 100 contacts the landing structure 350a (FIG. 11A), the impact count is initially set to 0 and the inactive dart 100 will pass through the landing structure 350a. Contact with seating structure 350a causes a physical impact that exceeds a predetermined impact threshold level, so sensor 120 detects the impact and provides a signal to processor 122 or counter 140', and in response, processor 122/counter 140' increments count 140 from 0 to 1. Because 1 is less than 2, then the dart 100 is still in an inactive state when it contacts the landing structure 350b (FIG. 11B), so that the dart 100 can also pass through the landing structure 350b. The impact caused by the contact of the dart 100 with the landing structure 350b will exceed the threshold level as the impact count is incremented from 1 to 2. At this point, the dart 100 is activated. Impacts with the landing structure 350a and with the landing structure 350b may cause the dart 100 to slow down.

Как может быть понятно специалистам в данной области техники, контактные наконечники 116 пальцев 115 сдавливаются при соударении с посадочной структурой 350а и с посадочной структурой 350b (фиг. 13) и могут изгибаться внутрь, когда они не поддерживаются, и имеется зазор между контактными наконечниками 116 и корпусом 117, что позволяет дротику 100 проходить через посадочные структуры 350а, 350b. Составляющая силы соударения контактных наконечников 116 с посадочной структурой 350 направлена по продольной оси дротика 100 и насосно-компрессорной колонны 200 (оси 1). Поскольку контактные наконечники 116 обычно имеют возможность изгибаться внутрь по радиальному направлению дротика 100 и насосно-компрессорной колонны 200 (по оси r), составляющая силы по радиальному направлению побуждает контактные наконечники 116 изгибаться к внешней поверхности 112 корпуса 117. Такое изгибание обеспечивает необходимый зазор для дротика 100, чтобы он непрерывно перемещался в насосно-компрессорной колонне 200 в неактивном состоянии (см. фиг. 12 и 13).As may be appreciated by those skilled in the art, the contact tips 116 of the fingers 115 are compressed upon impact with the seat structure 350a and the seat structure 350b (FIG. 13) and may bend inward when they are not supported and there is a gap between the contact tips 116 and body 117, which allows the dart 100 to pass through the landing structures 350a, 350b. The force component of the collision of the contact tips 116 with the seating structure 350 is directed along the longitudinal axis of the dart 100 and the tubing string 200 (axis 1). Because the contact tips 116 typically have the ability to flex inward along the radial direction of the dart 100 and the tubing string 200 (r-axis), the radial force component causes the contact tips 116 to flex toward the outer surface 112 of the body 117. This flexion provides the necessary clearance for the dart. 100 so that it moves continuously in the tubing string 200 in an inactive state (see FIGS. 12 and 13).

Как отмечалось, после того как в описываемом примере подсчет 140 соударений достигает выбранного порогового значения, 2 в описываемом примере, дротик 100 активируется. То есть, дротик 100 активируется после прохождения через гильзу 300b, чтобы дротик 100 доходил до втулки 300с в активированном состоянии (фиг. 11С).As noted, after the hit count 140 in the described example reaches the selected threshold, 2 in the described example, the dart 100 is activated. That is, the dart 100 is activated after passing through the sleeve 300b so that the dart 100 reaches the sleeve 300c in the activated state (Fig. 11C).

Поскольку в активированном состоянии изгибание внутрь контактных наконечников 116 предотвращается, дротик 100 не может пройти через выбранную посадочную структуру 350с и размещается на ней (см. фиг. 11С и фиг. 14). Как лучше показано на фиг. 14, контактные наконечники 116 поддерживаются скользящей втулкой 118 выступающими к находящемуся выше по стволу скважины концу 150 дротика 100 и фиксируют скользящую втулку 118 в этом положении. Втулка 118 перемещается в фиксированное положение исполнительным механизмом 126, который, в свою очередь, запускается контролле- 11 044330 ром, таким как схема 114 управления, когда подсчет соударений достигает порогового значения 2.Since the contact tips 116 are prevented from bending inward in the activated state, the dart 100 cannot pass through the selected landing structure 350c and is placed thereon (see FIG. 11C and FIG. 14). As best shown in FIG. 14, the contact tips 116 are supported by a sliding sleeve 118 projecting toward the uphole end 150 of the dart 100 and locking the sliding sleeve 118 in that position. Bushing 118 is moved to a fixed position by actuator 126, which in turn is triggered by a controller such as control circuit 114 when the collision count reaches threshold 2.

Вернемся к способу 1200, в котором после размещения дротик 100 может быть использован на этапе 1210 для приведения в действие и скольжения выбранной гильзы 350с в положение открывания (фиг. 15). Стабилизатор 156 взаимодействует со стенками насосно-компрессорной колонны 200 для создания уплотнения, которое по меньшей мере частично задерживает протекание жидкости около корпуса 117, когда дротик 100 размещен, и повышает давление жидкости на находящемся выше по потоку конце 150. В некоторых вариантах осуществления стабилизатор 156 может быть выполнен из гибкого материала, такого как резина, что позволяет стабилизатору 156 изгибаться к внутренним стенкам насоснокомпрессорной колонны 200 в ответ на повышенное давление жидкости, вследствие чего создается более герметичное уплотнение с внутренними стенками насосно-компрессорной колонны 200. Кроме того, для повышения герметичности дротик 100 может иметь уплотнения, прикрепленные к гребенчатым структурам 162.Returning to method 1200, once positioned, dart 100 may be used at step 1210 to actuate and slide selected sleeve 350c into the opening position (FIG. 15). The stabilizer 156 interacts with the walls of the tubing string 200 to create a seal that at least partially retards fluid flow near the body 117 when the dart 100 is positioned and increases the fluid pressure at the upstream end 150. In some embodiments, the stabilizer 156 may be made of a flexible material, such as rubber, which allows the stabilizer 156 to flex toward the inner walls of the tubing string 200 in response to increased fluid pressure, thereby creating a more airtight seal with the inner walls of the tubing string 200. Additionally, to improve the tightness of the dart 100 may have seals attached to the comb structures 162.

В варианте осуществления сила соударения, создаваемая дротиком 100 при соприкосновении с посадочной структурой 350с, и повышенное давление жидкости вследствие уплотнения, создаваемого стабилизатором 156, совместно могут быть достаточными для побуждения гильзы 300с к скольжению в положение открывания, поэтому отверстия 232 открываются (например, благодаря разрушению срезных штифтов 228, показанных на фиг. 6).In an embodiment, the impact force generated by the dart 100 upon contact with the seating structure 350c and the increased fluid pressure due to the seal created by the stabilizer 156 may together be sufficient to cause the sleeve 300c to slide into the opening position so that the openings 232 are opened (e.g., by breaking shear pins 228 shown in Fig. 6).

В других вариантах осуществления шар 36 может транспортироваться по насосно-компрессорной колонне 200 до соприкосновения с дротиком 100, благодаря чему образуется сила, необходимая для открывания отверстий гильзой 300с. Когда шар 136 достигает дротика 100, дротик 100 принимает и удерживает шар 136 в приемнике 166. Шар 136 может удерживаться в приемнике 166, поскольку давление жидкости и поток жидкости могут создавать силу, прижимающую шар 136 в приемнике 166. После размещения в приемнике 166 шар 136 может задерживать протекание жидкости по жидкостному трубопроводу 138 и тем самым вызывать повышение давление жидкости, которое наряду с повышенным давлением, создаваемым стабилизатором 156, может побуждать гильзу 300с скользить в положение открывания. В некоторых случаях соударение, создаваемое шаром 136, соприкасающимся с дротиком 100, может быть достаточным для приведения в действие гильзы 300с.In other embodiments, the ball 36 may be transported along the tubing string 200 until it contacts the dart 100, thereby generating the force necessary to open the holes by the sleeve 300c. When the ball 136 reaches the dart 100, the dart 100 receives and holds the ball 136 in the receptacle 166. The ball 136 can be held in the receptacle 166 because fluid pressure and fluid flow can create a force pressing the ball 136 into the receptacle 166. Once placed in the receptacle 166, the ball 136 may retard the flow of fluid through the fluid conduit 138 and thereby cause an increase in fluid pressure, which, along with the increased pressure created by the stabilizer 156, may cause the sleeve 300c to slide into the opening position. In some cases, the impact created by the ball 136 in contact with the dart 100 may be sufficient to actuate the shell 300c.

В других вариантах осуществления шар 136 может быть прикреплен к дротику 100, когда дротик 100 выпускается в насосно-компрессорную колонну 200, и перемещается вместе с дротиком 100 по насосно-компрессорной колонне 200. В таком случае после размещения дротика 100 на посадочной структуре 350с результирующее повышенное давление жидкости побуждает гильзу 300с скользить в положение открывания.In other embodiments, the ball 136 may be attached to the dart 100 as the dart 100 is released into the tubing string 200, and moves with the dart 100 along the tubing string 200. In such a case, after the dart 100 is placed on the landing structure 350c, the resulting increased fluid pressure causes the sleeve 300c to slide into the opening position.

На этапе 1212 область 528с, соответствующая выбранной гильзе 300с, может быть стимулирована. Стимуляция интервала может включать в себя закачку жидкости 518 для гидравлического разрыва при высоком давлении через открытые отверстия этого интервала для разрыва породной формации 508 (фиг. 11D и 15).At step 1212, the region 528c corresponding to the selected sleeve 300c may be stimulated. Stimulating the interval may include pumping high pressure fracturing fluid 518 through the open holes of the interval to fracture the rock formation 508 (FIGS. 11D and 15).

На этапе 1214 определяют необходимость стимуляции другой области из числа областей 528а-с. Если да, то на этапе 1216 предыдущую область (то есть, область 528с) закупоривают пробкой. Область 528с может быть закупорена на гильзе 300с транспортируемым к дротику 100 шаром 136, вследствие чего закупоривается жидкостный трубопровод 138 дротика 100. Этап 1216 может быть пропущен, если шар 136 прикрепляют к дротику 100 и перемещают вместе с дротиком 100 по насосно-компрессорной колонне (НКК) 200.At step 1214, it is determined whether another region from among the regions 528a-c needs to be stimulated. If so, then at step 1216 the previous region (ie, region 528c) is plugged. The area 528c may be obstructed on the sleeve 300c by the ball 136 transported to the dart 100, thereby obstructing the fluid line 138 of the dart 100. Step 1216 may be skipped if the ball 136 is attached to the dart 100 and moved with the dart 100 through the tubing string (TCT). ) 200.

Затем в способе 1200 переходят к этапу 1206, на котором новый дротик 100 конфигурируют и выпускают в ствол 506 скважины к открытым отверстиям 232, связанным с областью 528b. Способ может быть повторен еще раз для заданной области 528а. Как показано на фиг. 11Е, после стимуляции областей 528а-528с дротики 100а-100с и шары 136а-136с остаются расположенными на посадочных структурах 350а-350с вследствие того, что выступающие части 111a-111b дротиков поддерживаются и не изогнуты.Method 1200 then proceeds to step 1206, where a new dart 100 is configured and fired into the wellbore 506 towards open holes 232 associated with area 528b. The method may be repeated again for a given area 528a. As shown in FIG. 11E, after stimulation of areas 528a-528c, the darts 100a-100c and balls 136a-136c remain positioned on the seating structures 350a-350c due to the fact that the dart projections 111a-111b are supported and not bent.

Таким образом, скважинные работы могут быть проведены поэтапно при транспортировке следующих друг за другом предварительно сконфигурированных дротиков 100, каждый из которых нацелен на гильзу 300 в отдельной области 528. После стимуляции всех областей 528а-528с на этапе 1217 дротики 100а-100с и шары 136а-136с могут быть удалены, что позволит на этапе 1218 осуществить процесс добычи углеводородов.Thus, downhole operations can be carried out in stages by transporting successive pre-configured darts 100, each of which is aimed at the sleeve 300 in a separate area 528. After stimulating all areas 528a-528c in step 1217, darts 100a-100c and balls 136a- 136c may be removed, allowing the hydrocarbon production process to proceed at step 1218.

Чтобы сделать возможным легкое удаление дротиков 100а-100с корпус дротиков 100а-100с может быть выполнен из материала, который разлагается или растворяется при контакте с растворяющими жидкостями. Примеры таких материалов включают в себя сплавы на основе магния и сплавы на основе алюминия. Таким образом, после стимуляции областей 528а-528с растворяющие жидкости могут быть закачаны вниз по насосно-компрессорной колонне 200 для растворения дротиков 100а-100с.To enable easy removal of the darts 100a-100c, the body of the darts 100a-100c may be made of a material that decomposes or dissolves upon contact with solvent liquids. Examples of such materials include magnesium-based alloys and aluminum-based alloys. Thus, after stimulation of regions 528a-528c, dissolving fluids can be pumped down tubing string 200 to dissolve darts 100a-100c.

В ином случае корпус 117 может быть выполнен из разбуриваемого материала, такого как чугун с шаровидным графитом сорта 80-55-06. После стимуляции областей 528а-528с буровой инструмент может быть использован для бурения сквозь дротики 100а-100с.Alternatively, body 117 may be made of a drillable material such as grade 80-55-06 nodular cast iron. Once regions 528a-528c are stimulated, the drilling tool can be used to drill through the darts 100a-100c.

В ином случае дротики 100а-100с и шары 136а-136с могут быть выкачаны на поверхность вместе с жидкостью. Шары 136а-136с могут быть отделены от дротиков 100а-100с и подняты отдельно дротиков.Alternatively, the darts 100a-100c and balls 136a-136c may be pumped to the surface along with the liquid. The balls 136a-136c may be separated from the darts 100a-100c and raised separately from the darts.

- 12 044330- 12 044330

Выступающие элементы 154 на скважинном конце каждого дротика предотвращают преграждение шарами потока жидкостей. Например, когда шары 136с отделены от дротика 100с и размещены на выступающих элементах 154b дротика 100b, жидкость все же может протекать в стороны от дротиков 100b,Protrusions 154 at the downhole end of each dart prevent the balls from obstructing the flow of fluids. For example, when the balls 136c are separated from the dart 100c and placed on the projections 154b of the dart 100b, liquid may still flow laterally from the darts 100b.

100c.100c.

Таким образом, дротик 100 включает в себя датчик 120 для обнаружения уровня удара, воспринимаемого дротиком, когда он перемещается по скважинной насосно-компрессорной колонне. Неактивный дротик 100 соударяется с посадочными структурами 350 в скважинной насосно-компрессорной колонне 200 и при соударении с каждой посадочной структурой 350 подвергается воздействию соударения, имеющего уровень соударения, превышающий пороговый уровень. Датчик 120 образует сигнал, показывающий, что дротик 100 подвергается воздействию соударения, имеющего уровень соударения, превышающий пороговый уровень, вследствие чего дротик 100 побуждается к приращению подсчета количества посадочных структур 350, пересеченных им. После того как дротик 100 определяет, что он пересек заданное количество посадочных структур 350, дротик 100 активируется. После активации дротик 100 больше не может проходить через посадочные структуры 350 в скважинной насосно-компрессорной колонне 200 и размещается на следующей посадочной структуре 350, на которую он наталкивается.Thus, the dart 100 includes a sensor 120 for detecting the level of impact experienced by the dart as it moves along the downhole tubing string. The inactive dart 100 impacts the seating structures 350 in the well tubing 200 and upon impacting each seating structure 350 is subjected to an impact having an impact level greater than a threshold level. The sensor 120 generates a signal indicating that the dart 100 is being impacted by an impact level greater than a threshold level, whereby the dart 100 is caused to incrementally count the number of landing structures 350 crossed by it. After the dart 100 determines that it has crossed a predetermined number of landing structures 350, the dart 100 is activated. Once activated, the dart 100 can no longer pass through the landing structures 350 in the downhole tubing 200 and is placed on the next landing structure 350 it encounters.

Подсчет 140 не прирастает пока дротик не подвергается воздействию соударений, уровень которых превышает пороговый уровень. Для исключения приращения подсчета 140 пока дротик 100 не соударяется с посадочной структурой 350 пороговый уровень соударения для приращения подсчета 140 может поддерживаться на более высоком уровне, чем уровень соударения между дротиком и другими структурами в насосно-компрессорной колонне. Таким образом, ложные результаты могут быть исключены.The count of 140 does not increase until the dart is exposed to impacts that exceed the threshold level. To eliminate the count increment 140 until the dart 100 impacts the seating structure 350, the impact threshold level for the count increment 140 may be maintained at a higher level than the impact level between the dart and other structures in the tubing string. In this way, false results can be excluded.

Кроме того, действие дротика 100 не основано на обнаружении каких-либо внешних воздействий; датчик 120 измеряет перемещение дротика 100, когда он перемещается в насосно-компрессорной колонне. В противоположность этому, датчик, который является чувствительным к внешним воздействиям в насосно-компрессорной колонне 200 или к управляющим сигналам с буровой установки 502, может не обнаруживать внешние воздействия или управляющие сигналы вследствие быстрого темпа перемещения дротика и суровых условий в насосно-компрессорной колонне 200. Таким образом, датчик 120 является менее предрасположенным к неспособности обнаружения, когда дротик 100 проходит через посадочную структуру 350 в насосно-компрессорной колонне 200.In addition, the operation of the dart 100 is not based on the detection of any external influences; sensor 120 measures the movement of dart 100 as it moves through the tubing string. In contrast, a sensor that is sensitive to external influences in the tubing string 200 or to control signals from the drilling rig 502 may not detect external influences or control signals due to the rapid rate of movement of the dart and the harsh conditions in the tubing string 200. Thus, sensor 120 is less prone to failure to detect when dart 100 passes through seating structure 350 in tubing string 200.

Кроме того, дротик 100 работает автономно без установления связи с другими устройствами, когда он перемещается по насосно-компрессорной колонне 200. Например, для дротика 100 не требуются управляющие сигналы от внешних устройств в то время, когда дротик 100 находится в насоснокомпрессорной колонне 200. Связь с другими устройствами может быть непредсказуемой вследствие суровых условий в насосно-компрессорной колонне. Таким образом, при автономной работе дротика 100 исключается нарушение связи с внешними устройствами, а работа может более надежной.In addition, the dart 100 operates autonomously without communicating with other devices as it moves through the tubing string 200. For example, the dart 100 does not require control signals from external devices while the dart 100 is in the tubing string 200. Communication with other devices may be unpredictable due to harsh conditions in the tubing string. Thus, during autonomous operation of the dart 100, disruption of communication with external devices is eliminated, and operation can be more reliable.

В различных вариантах осуществления конструкция дротика 100 может быть модифицирована. Дротик 100 имеет выступающую часть 111 на поверхностной структуре, которая соударяется с препятствием в насосно-компрессорной колонне 200. Различные способы можно использовать, чтобы выполнять дротик 100 с возможностью восприятия соударения, имеющего уровень соударения, который превышает пороговый уровень. Кроме того, выступающая часть 111 выполнена с возможностью сжимания при соударении с препятствием, когда дротик 100 является неактивным, что позволяет дротику 100 проходить мимо препятствия в насосно-компрессорной колонне 200. Различные способы можно использовать для обеспечения сжимания выступающей части 111 при соударении с препятствием в насоснокомпрессорной колонне 200, когда дротик 100 является неактивным.In various embodiments, the design of the dart 100 may be modified. The dart 100 has a protruding portion 111 on a surface structure that impacts an obstacle in the tubing string 200. Various methods can be used to make the dart 100 capable of receiving an impact having an impact level that exceeds a threshold level. In addition, the projection 111 is configured to compress upon impact with an obstacle when the dart 100 is inactive, which allows the dart 100 to move past the obstacle in the tubing string 200. Various methods can be used to cause the projection 111 to compress upon impact with an obstacle in tubing string 200 when dart 100 is inactive.

Кроме того, выступающая часть 111 выполнена с возможностью сохранения выступающей при соударении, когда дротик 100 активирован, вследствие чего дротик 100 размещается на препятствии и приводит в действие инструмент на препятствии. Можно использовать различные способы, чтобы выступающую 111 часть поддерживать выступающей при соударении с препятствием в насоснокомпрессорной колонне 200, когда дротик 100 активирован.In addition, the protruding portion 111 is configured to remain protruding upon impact when the dart 100 is activated, whereby the dart 100 is placed on the obstacle and operates the tool on the obstacle. Various methods can be used to keep the protruding portion 111 protruding upon impact with an obstacle in the tubing string 200 when the dart 100 is activated.

В одном примере варианта осуществления корпус 117 дротика 100 может иметь диаметр в пределах от 6 до 12 см, длину в пределах от 30 до 40 см и массу в пределах от 3 до 7 кг. В одном варианте осуществления жидкостный трубопровод 138 может иметь диаметр от 2 до 5 см вблизи находящего выше по стволу скважины конца 150. В одном варианте осуществления жидкостный трубопровод 138 может быть шире на скважинном конце 152, чем на находящемся выше по стволу скважины конце 150. В одном варианте осуществления вырез 160 имеет длину приблизительно от 5 до 8 см, ширину от 2 до 3 см и толщину от 1 до 2 см.In one example embodiment, the body 117 of the dart 100 may have a diameter ranging from 6 to 12 cm, a length ranging from 30 to 40 cm, and a weight ranging from 3 to 7 kg. In one embodiment, the fluid conduit 138 may have a diameter of 2 to 5 cm near the uphole end 150. In one embodiment, the fluid conduit 138 may be wider at the downhole end 152 than at the uphole end 150. B In one embodiment, the cutout 160 has a length of approximately 5 to 8 cm, a width of 2 to 3 cm, and a thickness of 1 to 2 cm.

В одном варианте осуществления каждый палец 115 может иметь ширину от 1 до 3 см и длину от 5 до 8 см. В примерах вариантов осуществления количество пальцев 115 может быть в пределах от 8 до 15 пальцев. Выбираемое количество пальцев 115 можно изменять в зависимости от диаметра корпуса 117 и ширины каждого пальца.In one embodiment, each finger 115 may have a width of 1 to 3 cm and a length of 5 to 8 cm. In example embodiments, the number of fingers 115 may range from 8 to 15 fingers. The selectable number of fingers 115 can be varied depending on the diameter of the body 117 and the width of each finger.

--

Claims

Conclusion

Certain embodiments of the present invention can be used in various fields and applications.

Other features, modifications and applications of the embodiments described in this application may be understood by those skilled in the art having taken into account the description set forth in this application.

It should be understood that any ranges of values presented in this application are intended to include any intermediate value or subrange within the specified limits, and all such intermediate values and subranges are individually and precisely described.

The word includes, or variations thereof such as includes or including, should be understood to mean the addition of a given integer or group of integers, but without the exclusion of any other integer or group of integers.

It is further understood that in this application the indefinite article is intended to mean one or more or at least one, and any singular form is intended to include the plural.

It is further understood that the term includes, including any variation thereof, is intended to be extensible and means to include, but not exclusively, unless specifically stated otherwise to the contrary.

When a listing of elements in this application is provided using the word or before the last listing, any one of the listed elements or any suitable combination of two or more listed elements may be selected and used.

Of course, the above-described embodiments of the present invention are intended to be illustrative only and are not limited in any way. The described embodiments are susceptible to numerous modifications in shape, arrangement of parts, parts and procedure. More precisely, the invention is intended to include any such modification within the scope of the invention as defined in the claims.

CLAIM

1. A dart for actuating a downhole tool located in a well, the well comprising a tubing string and a plurality of seating structures installed in the downhole tubing string, wherein each seating structure includes a seat for receiving the dart therein, wherein the dart contains a body configured to move in the well tubing string;

surface means on an outer surface of the housing, having an inactive state and an activated state and configured to (i) permit movement of the dart through the seating structures when the surface means is in an inactive state, or (ii) be placed on a selected one of the seats in the downhole pump- the compressor column when the surface means is in an activated state, wherein the dart is configured to receive a physical impact having an impact level exceeding a threshold level when passing through each one of the plurality of landing structures;

an impact sensor housed in a housing configured to generate a signal in response to acceleration of the dart resulting from a physical impact sensed by the dart;

a controller located in the housing and in communication with the impact sensor to receive a signal from the sensor, wherein the controller is configured to determine, based on the signals received from the impact sensor, the number of landing structures passed by the dart, and activate the surface means when the number of landing structures passed dart reaches a predetermined value, wherein the impact level is an indicator of the level of impact or the level of acceleration of the dart resulting from the physical impact, wherein the surface means comprises a movable element movable between a first position and a second position on the outer surface of the body, wherein the surface means is compressible when the movable element is in a first position to allow passage of the dart through the plurality of seating structures, and incompressible in a second position to allow engagement of the surface means with a selected seat for placing the dart on the selected seat, any contact of the dart with a tubing string or any object in the tubing string that has an impact level less than the threshold level is not taken into account when determining the number of landing structures passed by the dart.

2. The dart according to claim 1, in which the sensor contains a shock sensor, an accelerometer, an acoustic sensor,

-