PL196155B1 - Sposób i urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert oraz układ stymulacyjny stosowany przy perforowaniu i obróbce licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji, przeciętych przez odwiert - Google Patents

Abstract

1. Sposób perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przecietych przez odwiert, znamienny tym, ze opuszcza sie do odwiertu zespól urzadzen wiertniczych skladajacy sie z urzadzenia perforujacego, mechanizmu uszczelnia- jacego i przynajmniej jednego urzadzenia do wyrów- nywania cisnienia, po czym za pomoca urzadzenia perforujacego prowadzi sie perforacje warstwy jednej formacji lub kilku formacji podziemnych, a nastepnie wlacza sie mechanizm uszczelniajacy tworzac uszczelnienie hydrauliczne w odwiercie, po czym do odwiertu oraz do perforacji wykonanych przez urza- dzenie perforujace pompuje sie plyn roboczy bez wyjmowania urzadzenia perforujacego z odwiertu, aza pomoca przynajmniej jednego urzadzenia do wyrównywania cisnien wyrównuje sie cisnienie miedzy czesciami odwiertu nad i pod mechanizmem uszczel- niajacym, a nastepnie zwalnia sie mechanizm uszczelniajacy, po czym dla przynajmniej jednej do- datkowej warstwy powtarza sie czynnosci poczawszy od uzycia urzadzenia perforujacego az do zwolnienia mechanizmu uszczelniajacego. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert oraz układ stymulacyjny stosowany przy perforowaniu i obróbce licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji, przeciętych przez odwiert.

Wynalazek odnosi się ogólnie do dziedziny perforowania i poddawania obróbce podziemnych formacji w celu zwiększenia wydobycia z nich ropy naftowej i gazu. W szczególności, wynalazek stanowi urządzenie i sposób perforowania i poddawania obróbce licznych warstw bez konieczności usuwania urządzeń z odwiertu między kolejnymi czynnościami lub etapami.

Kiedy zawierająca węglowodory formacja podziemnego zbiornika nie ma dostatecznej przepuszczalności lub wydajności przepływu, aby węglowodory płynęły na powierzchnię w ilościach ekonomicznych lub z optymalnymi szybkościami, często stosowane jest hydrauliczne kruszenie lub chemiczna stymulacja (zwykle kwasem) w celu zwiększenia wydajności przepływu. Odwiert penetrujący podziemne formacje zwykle zawiera metalową rurę (okładzinową) scementowaną z pierwotnie wywierconym otworem. Wykonywane są otwory (perforacje) przechodzące przez rurę okładzinową i warstwę betonu otaczającą rurę okładzinową, w celu umożliwienia przepływu węglowodoru do odwiertu i, jeśli trzeba, w celu umożliwienia przepływu płynów roboczych z odwiertu do formacji.

Hydrauliczne kruszenie polega na wstrzykiwaniu płynów (zwykle lepkich, ścinających, rozcieńczających, nie newtonowskich żeli lub emulsji) do formacji pod tak dużymi ciśnieniami i szybkościami przepływu, że skały zbiornika pękają i tworzą płaskie, zwykle pionowe szczeliny (lub sieć szczelin), przypominające szczelinę w drewnianym polanie powstającą w wyniku wbicia klina w polano. Granulowany materiał wypełniający, na przykład piasek, ceramiczne kulki lub inny materiał jest wstrzykiwany wraz z końcową porcją płynu kruszącego w celu utrzymywania szczeliny w stanie otwartym po zmniejszeniu ciśnienia. Zwiększona wydajność wypływu ze zbiornika wynika z łatwiejszej drogi przepływu między ziarnami materiału wypełniającego wnętrze szczeliny (szczelin). Przy stymulacji chemicznej, wydajność wypływu jest poprawiana poprzez rozpuszczanie materiałów w formacji lub poprzez zmianę w inny sposób właściwości formacji.

Zastosowanie opisanego powyżej kruszenia hydraulicznego jest rutynową operacją w branży petrochemicznej, stosowaną w odniesieniu do indywidualnych stref wydobywczych o całkowitej wysokości pionowej podziemnych formacji do około 60 metrów (200 stóp). Kiedy liczne lub uwarstwione zbiorniki trzeba poddać hydraulicznemu kruszeniu lub w przypadku bardzo grubej formacji zawierającej węglowodory (o grubości ponad 60 metrów), potrzebne są alternatywne techniki obróbki, aby poddać obróbce całą strefę wydobywczą. Sposoby zwiększenia zasięgu obróbki są zwykle znane w terminologii branży petrochemicznej jako sposoby „separacyjne”.

Kiedy liczne strefy zawierające węglowodory są stymulowane poprzez kruszenie hydrauliczne lub są poddawane stymulacji chemicznej, to ekonomiczne i techniczne zyski są uzyskiwane przez wprowadzenie licznych etapów obróbki, które mogą zostać odwrócone (lub oddzielone) różnymi środkami, włącznie z mechanicznymi urządzeniami, takimi jak korki pomostowe, uszczelniacze, zawory wiertnicze, tuleje przesuwne oraz kombinacje przegród i korków, uszczelniacze kulkowe; cząsteczki stałe, takie jak piasek, materiał ceramiczny, wypełniacz, sól, woski, żywice i inne związki lub za pomocą układów alternatywnych płynów, takich jak płyny z podwyższoną lepkością, żele, pianki lub płyny utworzone w inny chemiczny sposób lub stosując penetrację o ograniczonym zasięgu. Te i wszystkie inne sposoby oraz urządzenia przeznaczone do tymczasowego blokowania przepływu płynów do lub z danej grupy perforacji są tutaj zwane „czynnikami separującymi”.

Na przykład, w przypadku separacji mechanicznym korkiem pomostowym, najgłębsza warstwa jest najpierw perforowana i stymulowana poprzez kruszenie, a następnie warstwa jest zwykle izolowana przez ustawiany za pośrednictwem drucianej liny korek pomostowy, zaś proces jest powtarzany w następnej, wyższej warstwie. Przyjmując dziesięć warstw poddawanych perforacji, poddanie obróbce 300 metrów (1000 stóp) formacji w ten sposób wymaga zwykle wykonania dziesięciu prac w czasie dziesięciu dni do dwóch tygodni, polegających nie tylko na wykonaniu licznych operacji kruszenia, ale również licznych perforacji i ustawiania korków pomostowych. Na końcu procesu obróbki, wymagane jest przeprowadzenie operacji sprzątania odwiertu w celu usunięcia korków pomostowych i przygotowania studni do produkcji. Główną zaletą stosowania korków pomostowych lub innych mechanicznych czynników separujących jest duże prawdopodobieństwo, że cała strefa wydobywcza zostanie poddana obróbce. Głównymi niedogodnościami są: wysoki koszt obróbki wynikający z licznych przemieszPL 196 155 B1 czeń do i z odwiertu oraz ryzyko powstania komplikacji w wyniku wykonywania tak wielu operacji w odwiercie. Na przykład, korek pomostowy może ulec zaklinowaniu w rurze okładzinowej i trzeba go wywiercić z dużym nakładem kosztów. Inną niedogodnością jest to, że wymagana operacja czyszczenia odwiertu może uszkodzić niektóre pomyślnie skruszone warstwy.

Alternatywą stosowania korków pomostowych jest wypełnienie części odwiertu związanego z właśnie skruszoną warstwą piaskiem, co zwykle jest nazywane techniką Pine Island. Kolumna piasku w odwiercie istotnie odcina już skruszoną warstwę i umożliwia niezależne perforowanie i kruszenie następnej warstwy. Główną zaletą jest wyeliminowanie problemów i ryzyka związanego z korkami pomostowymi. Wadą jest to, że korek piaskowy nie daje dobrego uszczelnienia hydraulicznego i może być trudno usunąć go z odwiertu po zakończeniu wszystkich stymulacji. Jeśli strumień płynu w odwiercie nie jest dostatecznie silny, aby usunąć piasek z odwiertu, to studnia może wciąż wymagać oczyszczenia urządzeniem wiertniczym lub rozwijanymi przewodami rurowymi. Jak wspomniano poprzednio, dodatkowe operacje przy odwiercie zwiększają koszty, ryzyko usterki mechanicznej i ryzyko uszkodzenia skruszonych warstw.

Inny sposób oddzielania obejmuje zastosowanie stałych cząsteczek, granulatów, które są umieszczane w płynie roboczym w celu uzyskania separacji. Kiedy płyn jest pompowany i cząsteczki dostaną się do perforacji, to powstaje tymczasowa blokada w strefie obrabianej przez płyn, jeśli strumień zawiera dostatecznie dużą koncentrację cząsteczek. Ograniczenie przepływu powoduje skierowanie płynu do innych stref. Po obróbce, cząsteczki są usuwane przez wytworzone w formacji płyny lub przez wstrzykiwany płyn płuczący albo w wyniku przenoszenia w płynie, albo w wyniku rozpuszczenia. Ogólnie dostępnymi separującymi materiałami cząsteczkowymi są: kwas benzoesowy, naftalen, sól kamienna (chlorek sodu), materiały żywiczne, woski i polimery. Alternatywie, piasek, wypełniacz i materiały ceramiczne mogą być używane jako separatory cząsteczkowe. Można opracować inne specjalistyczne cząsteczki w celu wytrącania się i formowania podczas obróbki.

Inny sposób oddzielania obejmuje stosowanie płynów o podwyższonej lepkości, lepkich żeli lub pianek jako czynników separujących. Sposób ten obejmuje pompowanie płynu rozdzielającego w poprzek i/lub do perforowanej warstwy. Takie układy płynów są tworzone w celu tymczasowego zatrzymania przepływu do perforacji dzięki lepkości płynów lub w celu zmniejszenia względnej przepuszczalności formacji i są zaprojektowane tak, że w ustalonym momencie układ płynu ulega rozkładowi, degradacji lub rozpuszczeniu (po dodaniu lub bez dodawania środków chemicznych lub innych dodatków celem wywołania takiego rozkładu lub rozpuszczenia) tak, że przepływ może zostać wznowiony w kierunku do lub z perforacji. Takie układy płynów mogą być stosowane w celu rozdzielenia warstw poddawanych stymulacjom chemicznym od warstw stymulowanych przez kruszenie. Cząsteczkowe separatory i/lub uszczelniacze kulkowe są czasem włączane do takich układów płynów w celu zwiększenia efektywności separacji.

Innym możliwym do zastosowania procesem jest separacja przez ograniczenie zasięgu perforacji, w którym cała strefa wydobywcza formacji poddawanej obróbce jest perforowana przy pomocy bardzo małej liczby perforacji, ogólnie o małej średnicy tak, że spadek ciśnienia w tych perforacjach podczas pompowania sprzyja wysokiemu, wewnętrznemu ciśnieniu odwiertu. Wewnętrzne ciśnienie odwiertu jest dostatecznie wysokie, aby spowodować jednoczesne skruszenie wszystkich perforowanych warstw. Jeśli ciśnienie jest zbyt niskie, tylko najsłabsze fragmenty formacji zostaną skruszone. Główną zaletą separacji o ograniczonym zasięgu jest to, że nie ma przeszkód wewnątrz rury okładzinowej, takich jak korki pomostowe lub piasek, które mogą później stwarzać problemy. Wadą jest to, że kruszenie o ograniczonym zasięgu często nie jest efektywne w przypadku grubych warstw, ponieważ powstałe deformacje są często zbyt wąskie (wypełniacz nie może zostać wpompowany do wąskiej szczeliny i pozostaje w odwiercie) i początkowe, wysokie ciśnienie odwiertu może zmniejszyć się. Kiedy pompowany jest materiał piaszczysty, to średnice perforacji są często szybko powiększane do większych rozmiarów, które zmniejszają ciśnienie wewnątrz odwiertu. W efekcie, stymulacji może ulec tylko część strefy wydobycia. Dodatkowym problemem jest możliwość ograniczenia wydajności przepływu do odwiertu w wyniku małej ilości perforacji.

Niektóre problemy, wynikające z braku stymulacji całej strefy wydobycia lub stosowania sposobów mechanicznych, które wymagają wielu operacji w odwiercie i wielu wejść do odwiertu, co zwiększa ryzyko i koszty jak opisano powyżej, mogą zostać zmniejszone przez stosowanie ograniczonych, skoncentrowanych warstw perforowanych, rozdzielonych przez uszczelnienia kulkowe. Strefa poddawana obróbce może zostać podzielona na podstrefy przy pomocy perforacji wykonanych w przybliżeniu w środku każdej podstrefy lub podstrefy mogą zostać wybrane w oparciu o analizę formacji w celu

PL 196 155 B1 odpowiedniego rozmieszczenia miejsc kruszenia. Następnie, w etapach kruszenia pompowany jest płyn, przy czym separacja jest realizowana przez uszczelnienia kulkowe dostarczane na końcu każdego etapu. W szczególności, formacja o ogólnej wysokości 300 metrów (1000 stóp) może zostać podzielona na dziesięć podstref o długości około 30 metrów (około 100 stóp) każda. W środku każdej podstrefy o długości 30 metrów (100 stóp) może zostać przestrzelonych dziesięć perforacji z koncentracją trzech strzałów na metr (jeden strzał na stopę) rury okładzinowej. Po czym, w etapie kruszenia, pompowany jest płyn z wypełniaczem, a następnie dziesięć lub więcej uszczelnień kulkowych, przynajmniej jedno na każdą otwartą perforację w jednej grupie perforacji lub w warstwie. Proces jest powtarzany, aż wszystkie grupy perforacji zostaną poddane obróbce. Taki układ jest opisany dokładniej w amerykańskim opisie patentowym nr 5890 536, zarejestrowanym 6 kwietnia 1999 r.

Wszystkie strefy, które trzeba poddać obróbce w danej operacji przy użyciu uszczelnień kulkowych jako czynnika rozdzielającego, są perforowane przed pompowaniem płynów roboczych iuszczelnienia kulkowe są wykorzystane do odsunięcia płynów roboczych od stref już poddanych obróbce lub do kierowania w inny sposób największego strumienia płynu do innych stref, pobierając mniej lub wcale płynu przed zwolnieniem uszczelnień kulkowych. Obróbka i uszczelnienie teoretycznie jest kontynuowane strefa po strefie, zależnie od względnego ciśnienia kruszenia lub od przepuszczalności, ale często występują problemy z kulkami przedwcześnie osiadającymi w jednej lub wielu otwartych perforacjach poza przewidzianą warstwą i dwie lub więcej stref jest obrabianych jednocześnie. Ponadto, technika ta przewiduje, że każda perforowana warstwa lub podstrefa ulegnie przerwaniu i skruszeniu przy dostatecznej różnicy ciśnienia tak, że każdy etap obróbki będzie obejmował tylko jeden zestaw perforacji.

Głównymi zaletami separacji uszczelnieniami kulkowymi są niska cena i małe ryzyko wystąpienia problemów mechanicznych. Koszty są niskie, ponieważ proces może zostać zwykle zrealizowany w jednej, ciągłej operacji, zwykle w ciągu zaledwie kilku godzin jednego dnia. Tylko uszczelnienia kulkowe są zostawione w odwiercie, aby albo wypłynęły z wydobywanymi węglowodorami, albo opadły na dno studni w rejon znany jako mysia norka lub otwór na odpadki.

Główną wadą jest brak możliwości upewnienia się, że tylko jeden zestaw perforacji jest kruszony na raz i że właściwa liczba uszczelnień kulkowych jest wpuszczona na końcu każdego etapu obróbki. Faktycznie, optymalny przebieg procesu jest wtedy, gdy w danym etapie kruszenia w formacji jest obrabiany tylko przez jeden zestaw perforacji, natomiast wszystkie inne otwarte perforacje pozostają w zasadzie nietknięte podczas danego etapu. Inną wadą jest brak możliwości upewnienia się, że wszystkie perforowane warstwy zostały poddane obróbce i w jakiej kolejności warstwy są poddawane obróbce w trakcie procesu. Kiedy kolejność stref poddawanych obróbce nie jest znana lub kontrolowana, nie jest możliwe zapewnienie, że każda strefa jest zmodyfikowana lub że dany etap obróbki został optymalnie zaprojektowany dla poddawanej obróbce strefy. W pewnych przypadkach może nie być możliwości kontrolowania obróbki tak, aby poszczególne strefy były poddawane obróbce w pojedynczych etapach.

W celu zmniejszenia niektórych niedogodności, które mogą występować podczas stymulacji, kiedy liczne strefy są perforowane przed pompowaniem płynów roboczych, opracowano alternatywny sposób mechanicznego rozdzielania, który obejmuje zastosowanie układu stymulacyjnego z rozwijanym przewodem rurowym w celu kolejnego stymulowania licznych warstw w oddzielnych obróbkach. Podobnie jak przy tradycyjnym rozdzielaniu uszczelnieniami kulkowymi, wszystkie modyfikowane warstwy są perforowane przed pompowaniem płynu stymulującego. Następnie rozwijany przewód rurowy jest wprowadzany do odwiertu z przymocowanym na końcu mechanicznym narzędziem rozdzielającym w postaci dwuczęściowego uszczelniacza. Takie narzędzie rozdzielające, po właściwym umieszczeniu i uruchomieniu przed perforacjami, umożliwia uzyskanie hydraulicznej izolacji nad i pod narzędziem rozdzielającym. Po umieszczeniu i uruchomieniu narzędzia rozdzielającego w celu izolowania najgłębszego zestawu perforacji, płyn stymulujący pompowany jest do wnętrza rozwijanego przewodu rurowego i wypływa przez otwory przepływowe w narzędziu rozdzielającym między częściami uszczelniającymi: górną i dolną. Po zakończeniu pierwszego etapu obróbki, części uszczelniające umieszczone w narzędziu rozdzielającym są wyłączane i cofane zaś rozwijany przewód rurowy jest podciągany do góry w celu umieszczenia narzędzia rozdzielającego przed drugim pod względem głębokości zestawem perforacji i proces jest kontynuowany, aż wszystkie przewidziane warstwy zostaną poddane stymulacji lub proces zostanie przerwany w wyniku niesprawności urządzeń.

Urządzenie i sposób stymulacji przy pomocy rozwijanego przewodu rurowego były używane do hydraulicznego kruszenia licznych stref w studniach o głębokości do około 2438,4 m (8000 stóp). JedPL 196 155 B1 nakże różne problemy techniczne, włącznie z utratą ciśnienia w wyniku tarcia, uszkadzaniem części uszczelniających, kontrolą głębokości, prędkością i potencjalną erozją rozwijanego przewodu rurowego, ograniczają obecnie możliwość opuszczania urządzenia do głębszych studni.

Nadmierny spadek ciśnienia w wyniku tarcia powstaje podczas pompowania płynów stymulujących, szczególnie zawierających wypełniacz i/lub płynów o dużej lepkości, o dużym przepływie przez dłuższe odcinki rozwijanego przewodu rurowego. Zależnie od długości i średnicy rozwijanego przewodu, lepkości płynu i maksymalnego dopuszczalnego obciążenia roboczego dla urządzeń na powierzchni, szybkość pompowania może zostać ograniczona do zaledwie kilku baryłek na minutę, co zależnie od charakterystyki danej formacji podziemnej, może nie pozwolić na efektywne umieszczenie wypełniacza podczas hydraulicznego kruszenia lub na efektywne rozpuszczenie materiałów formacji podczas stymulacji kwasem.

Erozja rozwijanego przewodu rurowego może również stać się problemem, kiedy płyn zawierający wypełniacz jest pompowany do wnętrza rozwijanego przewodu z dużą szybkością, również do części rozwijanego przewodu, które są jeszcze nawinięte na szpulę na powierzchni. Problemy związane z erozją rosną, kiedy zawierający wypełniacz płyn uderza w „ciągłe zagięcie”, związane z częścią rozwijanego przewodu znajdującą się na szpuli, na powierzchni.

Większość elementów uszczelniających (np. technologia „kubkowa”) stosowanych obecnie w opisanych powyżej operacjach stymulowania, w których stosowany jest rozwijany przewód rurowy, może tracić szczelność w głębszych studniach, kiedy uszczelnienia przelatują obok dużej liczby perforacji w ścianach o dużej temperaturze, występującej w głębokich studniach. Ponieważ uszczelnienia przelatują stykając się ze ścianą rury lub w minimalnej od niej odległości, to nierówne wewnętrzne powierzchnie rury i/lub zadziory w perforacjach mogą uszkodzić elementy uszczelniające. Uszczelnienia obecnie występujące w narzędziach oddzielających typu dwuczęściowego separatora są również wykonane z elastomerów, które mogą nie wytrzymać wysokich temperatur, często występujących w głębokich studniach.

Szybkość przesuwania obecnych układów z kubkowym uszczelnieniem jest ogólnie rzędu 468,5 m/min do 137,1 m/min (15 do 30 stóp na minutę) w ruchu w dół otworu i rzędu 137,1 m/min do 274,3 m/min (30 do 60 stóp na minutę) w ruchu w górę otworu. Na przykład, przy niższej szybkości roboczej, potrzeba około 13 godzin, aby osiągnąć głębokość 3657,6 m (12000 stóp) przed rozpoczęciem stymulacji. Biorąc pod uwagę środki bezpieczeństwa podejmowane przy nocnych operacjach, w wyniku małej szybkości roboczej trzeba wiele dni na zakończenie całej stymulacji. Jeśli podczas pracy pojawią się problemy, to przemieszczanie urządzeń do i z otworu jest bardzo kosztowne ze względu na całkowity czas operacji wynikający z niskich prędkości roboczych.

Kontrola głębokości opuszczenia układu rozwijanego przewodu rurowego i narzędzia do separacji w rodzaju dwuczęściowego separatora również staje się trudniejsza ze wzrostem głębokości tak, że umieszczenie narzędzia na właściwej głębokości, aby pomyślnie wykonać operację stymulacji, może być trudne. Problem ten jest potęgowany przez przestrzeliwanie perforacji przed wprowadzeniem rozwijanego przewodu rurowego do otworu. W operacji perforacji wykorzystywane jest inne urządzenie do pomiaru głębokości (zwykle układ lokalizatora kołnierza rury okładzinowej) niż jest zwykle stosowane w układzie rozwijanego przewodu rurowego.

Ponadto, opisany powyżej sposób wykorzystujący rozwijany przewód rurowy wymaga, aby wszystkie perforacje zostały wykonane w odwiercie w oddzielnej operacji perforowania i przed pompowaniem płynu stymulującego. Obecność licznych zestawów perforacji otwartych nad narzędziem separującym może wywołać operacyjne trudności. Na przykład, jeśli szczelina z wypełniaczem z bieżącej strefy zwiększy swoją wysokość i/lub za rurą jest złej jakości beton, to szczelina może znaleźć się naprzeciw grupy perforacji nad narzędziem separującym tak, że wypełniacz może „wysypać się” z powrotem do odwiertu nad narzędziem separującym i uniemożliwić dalszy ruch narzędzia. Trudno jest również wykonać operacje cyrkulacji, jeśli liczne grupy perforacji są otwarte nad narzędziem separującym. Na przykład, jeśli ciśnienie cyrkulacji przekracza ciśnienie przebicia związane z perforacjami otwartymi nad narzędziem separującym, to cyrkulacja może nie zostać utrzymana, zaś płyn cyrkulacyjny zostanie w sposób niepożądany stracony w formacji.

Podobna operacja stymulująca może zostać również wykonana przy użyciu rur łączonych i wieży wiertniczej do oczyszczania odwiertu zamiast układu rozwijanego przewodu rurowego. Stosowanie narzędzia separującego opuszczanego na łączonych rurach pozwala zastosować rury o większej średnicy w celu zmniejszenia spadku ciśnienia w wyniku tarcia i umożliwia zwiększenie szybkości pompowania. Również problemy związane z erozją i integralnością rur mogą być mniejsze niż w przy6

PL 196 155 B1 padku rozwijanego przewodu rurowego, ponieważ można zastosować rury łączone o większej grubości ścianki i łączone rury nie będą narażone na deformację plastyczną podczas ruchu w odwiercie. Jednakże stosowanie tego sposobu zwiększa czas i koszty związane z operacjami, ze względu na mniejsze szybkości robocze niż szybkości możliwe do uzyskania w przypadku przewodów rozwijanych.

W celu pokonania niektórych ograniczeń związanych z wykonaniem operacji, które wymagają licznych wędrówek sprzętu do i z odwiertu w celu perforowania i stymulowania podziemnych formacji, opracowano sposoby jednorazowego opuszczenia do odwiertu ciągu narzędzi w celu wykonania stymulacji kruszącej w strefach w połączeniu z perforowaniem. W szczególności, sposoby te obejmują operacje, które mogą zminimalizować liczbę potrzebnych ruchów w odwiercie i czas potrzebny na wykonanie tych operacji, dzięki czemu zmniejsza się koszt wykonania stymulacji.

Operacje te obejmują 1) wprowadzenie zawiesiny piasku do odwiertu podczas perforowania z nadmiarowym ciśnieniem, 2) wysypanie piasku z łyżki wiertniczej jednocześnie z odpaleniem ładunków perforujących i 3) umieszczenie piasku w oddzielnym, uwalnianym wybuchowo pojemniku. Operacje te dopuszczają tylko minimalną penetrację szczelin wokół odwiertu i nie można ich dostosować do potrzeb wieloetapowego hydraulicznego kruszenia, które jest tutaj opisywane.

W związku z tym istnieje potrzeba ulepszenia sposobu i urządzenia do indywidualnej obróbki każdej z licznych warstw podziemnej formacji, przeciętych przez odwiert, przy zachowaniu ekonomicznych korzyści z wieloetapowej obróbki.

Istnieje również potrzeba opracowania sposobu i urządzenia, które mogą ekonomicznie zredukować ryzyko, związane z obecnie stosowanymi sposobami stymulacji formacji zawierających węglowodory z licznymi lub warstwowymi zbiornikami lub o grubości przekraczającej 60 metrów (200 stóp) przy zapewnieniu, że uzyskiwane jest optymalne usytuowanie obróbki z mechanicznym czynnikiem oddzielającym, który właściwie kieruje obróbkę w kolejnych etapach do odpowiednich miejsc.

Celem wynalazku jest sposób do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert.

Celem wynalazku jest urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert.

Celem wynalazku jest układ stymulacyjny stosowany przy perforowaniu i obróbce licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert.

Sposób perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert według wynalazku polega na tym, że opuszcza się do odwiertu zespół urządzeń wiertniczych składający się z urządzenia perforującego, mechanizmu uszczelniającego i przynajmniej jednego urządzenia do wyrównywania ciśnienia, po czym za pomocą urządzenia perforującego prowadzi się perforację warstwy jednej formacji lub kilku formacji podziemnych, a następnie włącza się mechanizm uszczelniający tworząc uszczelnienie hydrauliczne w odwiercie, po czym do odwiertu oraz do perforacji wykonanych przez urządzenie perforujące pompuje się płyn roboczy bez wyjmowania urządzenia perforującego z odwiertu, a za pomocą przynajmniej jednego urządzenia do wyrównywania ciśnień wyrównuje się ciśnienie między częściami odwiertu nad i pod mechanizmem uszczelniającym, a następnie zwalnia się mechanizm uszczelniający, po czym dla przynajmniej jednej dodatkowej warstwy powtarza się czynności począwszy od użycia urządzenia perforującego aż do zwolnienia mechanizmu uszczelniającego.

Korzystnie przed perforacją ustawia się zespół urządzeń wiertniczych wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość.

Korzystnie zespół urządzeń wiertniczych ustawia się wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość, zwłaszcza za pomocą zestawu obejmującego lokalizator kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy

Korzystnie do odwiertu opuszcza się zespół urządzeń wiertniczych przy użyciu środków opuszczających wybranych z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

Korzystnie perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforującego z selektywnym odpalaniem, zawierającym zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków kumulacyjnych, przy czym każdym z tych zestawów steruje się indywidualnie i uruchamia się za pomocą elektrycznego lub optycznego sygnału przesyłanego kablem opuszczonym do odwiertu.

Korzystnie perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforującego, które jest urządzeniem do cięcia strumieniem płynu roboczego pompowanego przez ciąg rur i tworzącym połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku formacji podziemnych.

Korzystnie płyn roboczy pompuje się przez pierścień między ciągiem rur a odwiertem.

PL 196 155 B1

Korzystnie płyn roboczy również pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

Korzystnie drugi płyn roboczy pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

Korzystnie jako drugi płyn roboczy stosuje się azot.

Korzystnie jako płyn roboczy stosuje się płyn wybrany z grupy obejmującej roztwór kwasu, rozpuszczalnik organiczny i zawiesinę złożoną z materiału wypełniacza i płynu nośnego.

Korzystnie przed zwolnieniem mechanizmu uszczelniającego do odwiertu wprowadza się przynajmniej jeden czynnik separujący, za pomocą którego blokuje się dalszy przepływ płynu roboczego do perforacji.

Korzystnie jako czynnik separujący dostarczany do odwiertu stosuje się czynnik wybrany z grupy obejmującej stałe cząsteczki, żele, płyny o podwyższonej lepkości, pianki i uszczelniacze kulkowe.

Korzystnie mechanizm uszczelniający uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego z powierzchni przez odwiert.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

Korzystnie przed uruchomieniem mechanizmu uszczelniającego przemieszcza się wewnątrz odwiertu zespół urządzeń wiertniczych.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne powyżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Sposób perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub wielu formacji podziemnych przeciętych przez odwiert, według wynalazku polega na tym, że opuszcza się do odwiertu zespół urządzeń wiertniczych składający się z przynajmniej jednego urządzenia perforującego i przynajmniej jednego mechanizmu uszczelniającego, po czym za pomocą przynajmniej jednego urządzenia perforującego prowadzi się perforację warstwy, po czym włącza się przynajmniej jeden mechanizm uszczelniający tworząc uszczelnienie hydrauliczne w odwiercie, a następnie do odwiertu i do perforacji wykonanych przez urządzenie perforujące pompuje się płyn roboczy bez wyjmowania urządzenia perforującego z odwiertu, po czym zwalnia się mechanizm uszczelniający, a następnie dla przynajmniej jednej dodatkowej warstwy jednej lub wielu formacji podziemnych powtarza się czynności, począwszy od użycia urządzenia perforującego aż do zwolnienia mechanizmu uszczelniającego.

Korzystnie przed perforacją ustawia się zespół urządzeń wiertniczych wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość.

Korzystnie zespół urządzeń wiertniczych ustawia się wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość, zwłaszcza za pomocą zestawu obejmującego lokalizator kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy

Korzystnie do odwiertu opuszcza się zespół urządzeń wiertniczych przy użyciu środków opuszczających wybranych z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

Korzystnie perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforujące z selektywnym odpalaniem, zawierającym zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków kumulacyjnych, przy czym każdym z tych zestawów steruje się indywidualnie i uruchamia się za pomocą elektrycznego lub optycznego sygnału przesyłanego kablem opuszczonym do odwiertu.

Korzystnie perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforujące, które jest urządzeniem do cięcia strumieniem płynu roboczego pompowanego przez ciąg rur i tworzącym połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku formacji podziemnych.

Korzystnie płyn roboczy pompuje się przez pierścień między ciągiem rur a odwiertem.

Korzystnie płyn roboczy również pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

PL 196 155 B1

Korzystnie drugi płyn roboczy pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

Korzystnie jako drugi płyn roboczy stosuje się azot.

Korzystnie jako płyn roboczy stosuje się płyn wybrany z grupy obejmującej roztwór kwasu, rozpuszczalnik organiczny i zawiesinę złożoną z materiału wypełniacza i płynu nośnego.

Korzystnie przed zwolnieniem mechanizmu uszczelniającego do odwiertu wprowadza się przynajmniej jeden czynnik separujący, za pomocą którego blokuje się dalszy przepływ płynu roboczego do perforacji.

Korzystnie jako czynnik separujący dostarczany do odwiertu stosuje się czynnik wybrany z grupy obejmującej stałe cząsteczki, żele, płyny o podwyższonej lepkości, pianki i uszczelniacze kulkowe.

Korzystnie mechanizm uszczelniający uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego z powierzchni przez odwiert.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

Korzystnie przed uruchomieniem mechanizmu uszczelniającego przemieszcza się wewnątrz odwiertu zespół urządzeń wiertniczych.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne powyżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Sposób perforowania i obróbki wielu warstw jednej lub wielu podziemnych formacji przeciętych przez odwiert, które to liczne warstwy obejmują najgłębszą warstwę i kolejne płytsze warstwy, według wynalazku polega na tym, że do odwiertu opuszcza się zespół urządzeń wiertniczych składający się z urządzenia perforującego i mechanizmu uszczelniającego, po czym za pomocą urządzenia perforującego prowadzi się perforację najgłębszej warstwy jednej lub kilku podziemnych formacji, następnie do odwiertu i do perforacji wykonanych w tej najgłębszej warstwie pompuje się płyn roboczy bez wyjmowania urządzenia perforującego z odwiertu, po czym ustawia się zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie i za pomocą urządzenia perforującego prowadzi się perforację kolejnej, płytszej warstwy, a następnie przemieszcza się zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie i uruchamia się mechanizm uszczelniający hydraulicznie izolując perforacje powstałe w tej kolejnej, płytszej warstwie od perforowanej najgłębszej warstwy, po czym do odwiertu i do perforacji wykonanych w tej warstwie pompuje się płyn roboczy bez wyjmowania urządzenia perforującego z odwiertu, a następnie zwalnia się mechanizm uszczelniający, po czym powtarza się czynności dla przynajmniej jednej, kolejnej, płytszej warstwy począwszy od ustawienia zespołu urządzeń wiertniczych w odwiercie i użycia urządzenia perforującego aż do zwolnienia mechanizmu uszczelniającego przy czym perforacje wykonane w przynajmniej jednej kolejnej, płytszej, warstwie izoluje się hydraulicznie od niższych perforowanych warstw.

Korzystnie przed perforacją ustawia się zespół urządzeń wiertniczych wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość.

Korzystnie zespół urządzeń wiertniczych ustawia się wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość, zwłaszcza za pomocą zestawu obejmującego lokalizator kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy.

Korzystnie do odwiertu opuszcza się zespół urządzeń wiertniczych przy użyciu środków opuszczających wybranych z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

Korzystnie perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforujące z selektywnym odpalaniem, zawierającym zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków kumulacyjnych, przy czym każdym z tych zestawów steruje się indywidualnie i uruchamia się za pomocą elektrycznego lub optycznego sygnału przesyłanego kablem opuszczonym do odwiertu.

Korzystnie perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforujące, które jest urządzeniem do cięcia strumieniem płynu roboczego pompowanego przez ciąg rur i tworzącym połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku formacji podziemnych.

PL 196 155 B1

Korzystnie płyn roboczy pompuje się przez pierścień między ciągiem rur a odwiertem.

Korzystnie płyn roboczy również pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

Korzystnie drugi płyn roboczy pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

Korzystnie jako drugi płyn roboczy stosuje się azot.

Korzystnie jako płyn roboczy stosuje się płyn wybrany z grupy obejmującej roztwór kwasu, rozpuszczalnik organiczny i zawiesinę złożoną z materiału wypełniacza i płynu nośnego.

Korzystnie przed zwolnieniem mechanizmu uszczelniającego do odwiertu wprowadza się przynajmniej jeden czynnik separujący, za pomocą którego blokuje się dalszy przepływ płynu roboczego do perforacji.

Korzystnie jako czynnik separujący dostarczany do odwiertu stosuje się czynnik wybrany z grupy obejmującej stałe cząsteczki, żele, płyny o podwyższonej lepkości, pianki i uszczelniacze kulkowe.

Korzystnie mechanizm uszczelniający uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego z powierzchni przez odwiert.

Korzystnie urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

Korzystnie przed uruchomieniem mechanizmu uszczelniającego przemieszcza się wewnątrz odwiertu zespół urządzeń wiertniczych.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne powyżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Korzystnie za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

Urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada opuszczany do odwiertu za pomocą środków opuszczających zespół urządzeń wiertniczych, który składa się z przynajmniej jednego urządzenia perforującego do kolejnego perforowania wspomnianych warstw, przynajmniej jednego mechanizmu uszczelniającego i przynajmniej jednego urządzenia do wyrównywania ciśnień.

Korzystnie urządzenie perforujące jest umieszczone poniżej mechanizmu uszczelniającego.

Korzystnie zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie jest połączony z lokalizatorem kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy.

Korzystnie mechanizmem uszczelniającym jest nastawialny uszczelniacz.

Korzystnie urządzeniem perforującym jest działo perforujące z selektywnym odpalaniem zawierające liczne zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków, przy czym każdy z tych zestawów jest indywidualnie sterowany i uruchamiany przez elektryczny sygnał przekazywany przez przewód opuszczony do odwiertu.

Korzystnie urządzenie perforujące jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego odwiertem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące jest strumieniowym urządzeniem tnącym, które wykorzystuje płyn pompowany przez ciąg rur tworząc połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku podziemnych formacji.

Korzystnie środkami opuszczającymi jest ciąg rur.

Korzystnie ciąg rur jest wybrany z grupy obejmującej rozwijany przewód rurowy i ciąg połączonych rur.

Korzystnie ciąg rur jest wybrany z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

Urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada opuszczany do odwiertu za pomocą środków opuszczających zespół urządzeń wiertniczych, który składa się z przy10

PL 196 155 B1 najmniej jednego urządzenia perforującego do kolejnego perforowania wspomnianych licznych warstw i przynajmniej jednego mechanizmu uszczelniającego, przy czym urządzenie perforujące jest umieszczone pod mechanizmem uszczelniającym.

Korzystnie urządzenie perforujące jest umieszczone poniżej mechanizmu uszczelniającego.

Korzystnie zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie jest połączony z lokalizatorem kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy.

Korzystnie mechanizmem uszczelniającym jest nastawialny uszczelniacz.

Korzystnie urządzeniem perforującym jest działo perforujące z selektywnym odpalaniem, zawierające liczne zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków, przy czym każdy z tych zestawów jest indywidualnie sterowany i uruchamiany przez elektryczny sygnał przekazywany przez przewód opuszczony do odwiertu.

Korzystnie urządzenie perforujące jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego odwiertem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące jest strumieniowym urządzeniem tnącym, które wykorzystuje płyn pompowany przez ciąg rur tworząc połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku podziemnych formacji.

Korzystnie środkami opuszczającymi jest ciąg rur.

Korzystnie ciąg rur jest wybrany z grupy obejmującej rozwijany przewód rurowy i ciąg połączonych rur.

Korzystnie ciąg rur jest wybrany z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

Urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera zespół urządzeń wiertniczych połączony ze środkiem opuszczającym do odwiertu mający przynajmniej jedno urządzenie perforujące do kolejnego perforowania licznych warstw, przynajmniej jeden mechanizm uszczelniający i przynajmniej jedno urządzenie traktorowe, za pomocą którego zespół urządzeń wiertniczych jest ustawiany w różnych miejscach w odwiercie zaś mechanizm uszczelniający tworzy uszczelnienie hydrauliczne w odwiercie i usuwa je umożliwiając przesunięcie zespołu urządzeń wiertniczych do innego miejsca wewnątrz odwiertu.

Korzystnie urządzenie perforujące jest umieszczone poniżej mechanizmu uszczelniającego.

Korzystnie zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie jest połączony z lokalizatorem kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy.

Korzystnie mechanizmem uszczelniającym jest nastawialny uszczelniacz.

Korzystnie urządzeniem perforującym jest działo perforujące z selektywnym odpalaniem zawierające liczne zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków, przy czym każdy z tych zestawów jest indywidualnie sterowany i uruchamiany przez elektryczny sygnał przekazywany przez przewód opuszczony do odwiertu.

Korzystnie urządzenie perforujące jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego odwiertem z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

Korzystnie urządzenie perforujące jest strumieniowym urządzeniem tnącym, które wykorzystuje płyn pompowany przez ciąg rur tworząc połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku podziemnych formacji.

Układ stymulacyjny stosowany przy perforowaniu i obróbce licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji, przeciętych przez odwiert, według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z płynu roboczego, środków opuszczających wybranych z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel, opuszczonych do odwiertu, zespołu urządzeń wiertniczych opuszczanych do odwiertu za pomocą tych środków opuszczających, przy czym zespół urządzeń wiertniczych ma przynajmniej jedno urządzenie perforujące do kolejnego perforowania licznych warstw i przynajmniej jeden mechanizm uszczelniający, przy czym zespół urządzeń wiertniczych jest umieszczony wewnątrz odwiertu umożliwiając uruchomienie urządzenia perforującego i mechanizmu uszczelniającego przy czym ten ostatni tworzy uszczelnienie hydrauliczne i usuwa je przed przesunięciem zespołu urządzeń wiertniczych do innej pozycji w odwiercie.

PL 196 155 B1

Niniejszy wynalazek przedstawia urządzenie i sposób perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub wielu podziemnych formacji, przeciętych przez odwiert.

Urządzenie zawiera środki opuszczające (np. rozwijany przewód rurowy, rury łączone, przewód elektryczny, lina druciana, traktor wiertniczy itd.) z zespołem urządzeń wiertniczych („BHA”) zawierającym przynajmniej urządzenie perforujące i nastawialny, mechaniczny mechanizm uszczelniający, który może być niezależnie uruchamiany przy pomocy jednego lub kilku środków sygnalizacyjnych (np. sygnałów elektronicznych przesyłanych liną drucianą; sygnałów hydraulicznych przesyłanych przez rury, pierścień, łączniki; obciążenia ściskające lub rozciągające; transmisję radiową; transmisję światłowodową; komputery pokładowe BHA itd.).

Sposób obejmuje opuszczenie BHA do odwiertu przy użyciu środków opuszczających, przy czym środkami opuszczającymi mogą być ciąg rur, kabel lub traktor wiertniczy. Urządzenie perforujące jest ustawiane w sąsiedztwie warstwy, która ma zostać poddana perforacji i jest użyte do perforacji warstwy. BHA jest ustawiane wewnątrz odwiertu przy zastosowaniu środków opuszczających, a następnie uruchamiany jest mechanizm uszczelniający w celu uzyskania uszczelnienia hydraulicznego, tak aby właściwie kierował płyn pompowany do odwiertu w kierunku perforowanej warstwy. Następnie mechanizm uszczelniający jest zwalniany. Proces może zostać powtórzony bez usuwania BHA z odwiertu, dla przynajmniej jednej dodatkowej warstwy jednej lub wielu formacji podziemnych.

Środki opuszczające mogą być ciągiem rur, włącznie z rozwijanym przewodem rurowym lub standardowymi rurami łączonymi, liną drucianą, liną wyciągową lub kablem. Zamiast opuszczania przy pomocy rur lub kabla, można również zastosować środki opuszczające w postaci układu traktorowego, przymocowanego do BHA. Układ traktorowy może być samobieżny, sterowany komputerowo i zawierać pokładowe układy sygnalizacyjne tak, że nie jest konieczne mocowanie kabla lub rur w celu sterowania i uruchamiania BHA i/lub układu traktorowego. Alternatywnie, układ traktorowy może być sterowany i napędzany poprzez kabel lub łącznik rurowy tak, że układ traktorowy i BHA są sterowane iuruchamiane sygnałami przesyłanymi do odwiertu przy wykorzystaniu łączników. Wiele różnych przykładów wykonania wynalazku można opracować zależnie od środków podtrzymujących i konkretnych części składowych BHA.

W pierwszym przykładzie wykonania wynalazku, kiedy środkami opuszczającymi jest ciąg rur, po perforacji warstwy BHA może zostać przesunięty i może zostać uruchomiony mechanizm uszczelniający w celu uzyskania uszczelnienia hydraulicznego poniżej perforowanej warstwy. Następnie można pompować płyn roboczy przez pierścień między ciągiem rur a odwiertem i kierować go do perforowanej warstwy. Drugi płyn roboczy, na przykład azot, może być również pompowany przez ciąg rur wtym samym czasie, kiedy pierwszy płyn roboczy jest pompowany przez pierścień między ciągiem rur a odwiertem.

W drugim przykładzie wykonania, kiedy środkami opuszczającymi jest ciąg rur, po perforowaniu warstwy BHA może zostać przesunięty, zaś mechanizm uszczelniający może zostać uruchomiony wcelu utworzenia uszczelnienia hydraulicznego nad perforowaną warstwą. Następnie płyn roboczy może być pompowany przez ciąg rur do perforowanej warstwy.

W trzecim przykładzie wykonania, kiedy środkami opuszczanymi jest ciąg rur, BHA może zostać przesunięty, zaś mechanizm uszczelniający może zostać uruchomiony w celu utworzenia uszczelnienia hydraulicznego nad i pod perforowaną warstwą (w tym przypadku mechanizm uszczelniający zawiera dwa elementy uszczelniające, dostatecznie oddalone od siebie, aby objąć perforowaną warstwę). W trzecim przykładzie wykonania, płyn roboczy może być pompowany przez ciąg rur, przez przepust usytuowany między dwoma elementami uszczelniającymi mechanizmu uszczelniającego i do perforowanej warstwy.

W czwartym przykładzie wykonania wynalazku, kiedy BHA jest opuszczony do odwiertu przy użyciu liny drucianej, liny wyciągu lub kabla, BHA może zostać przesunięty, zaś mechanizm uszczelniający może zostać uruchomiony w celu uzyskania uszczelnienia hydraulicznego poniżej perforowanej warstwy, która ma zostać poddana obróbce i płyn roboczy jest pompowany przez pierścień między liną drucianą, liną wyciągu lub kablem a odwiertem.

W piątym przykładzie wykonania wynalazku, opuszczony jest „łącznik” jako dodatkowy środek do uruchamiania części składowych BHA, W najbardziej ogólnym sensie, łącznik może mieć postać rury o małej średnicy lub wielu rur w celu zapewnienia hydraulicznej komunikacji z częściami składowymi BHA i/lub łącznik może mieć postać kabla lub wielu kabli, w celu zapewnienia elektrycznej lub elektrooptycznej komunikacji z częściami składowymi BHA.

PL 196 155 B1

W szóstym przykładzie wykonania wynalazku, kiedy środkami opuszczającymi jest układ traktorowy przymocowany do BHA, BHA może być przesuwany, zaś mechanizm uszczelniający może być uruchamiany w celu utworzenia hydraulicznego uszczelnienia poniżej perforowanej warstwy. Płyn roboczy może być pompowany do odwiertu i do perforowanej warstwy.

W siódmym przykładzie wykonania wynalazku zastosowana została technologia cięcia strumieniem płynu abrazyjnego w celu utworzenia perforacji, zaś BHA jest podtrzymywany przez rury tak, żeBHA może być przesuwany, zaś mechanizm uszczelniający może być uruchamiany w celu utworzenia hydraulicznego uszczelnienia poniżej perforowanej warstwy. Płyn roboczy jest następnie pompowany przez pierścień między rurą a odwiertem.

Jedną z głównych zalet tego urządzenia i sposobu jest to, że BHA, zawierający mechanizm uszczelniający i urządzenie perforujące, nie musi być usuwany z odwiertu przed obróbką płynem roboczym i między obróbkami licznych stref lub warstw formacji. Inną zaletą urządzenia i sposobu jest to, że każdy etap obróbki jest oddzielany przy użyciu mechanicznego czynnika oddzielającego tak, że uzyskiwana jest precyzyjna kontrola procesu separacji obróbki i każda strefa może być optymalnie stymulowana. W efekcie, uzyskiwane są znaczne oszczędności, związane ze zmniejszeniem czasu potrzebnego na perforowanie i obróbkę licznych warstw w odwiercie. Ponadto, występuje poprawa wydajności, związana ze stosowaniem mechanicznego czynnika separującego w celu uzyskania precyzyjnie kontrolowanej separacji obróbki przy stymulowaniu licznych warstw formacji w odwiercie. Dzięki temu, innowacyjne sposób i urządzenie zapewniają znaczne korzyści ekonomiczne w stosunku do istniejących sposobów i urządzeń, ponieważ innowacyjne sposób i urządzenie pozwalają na perforowanie i stymulowanie licznych stref przy jednym wprowadzeniu do odwiertu, a następnie wycofaniu zestawu urządzeń wiertniczych, które działają zarówno jako mechaniczny czynnik separujący, jak i urządzenie perforujące.

Przedmiot zgłoszenia jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jedną możliwą, reprezentacyjną konfigurację odwiertu z urządzeniami peryferyjnymi, które mogą zostać użyte do podtrzymywania zespołu urządzeń wiertniczych, stosowanego w niniejszym wynalazku; fig. 1 przedstawia również pomocnicze odwierty magazynowe dla zespołów urządzeń wiertniczych z powierzchniowymi zasuwami, które mogą zostać użyte do przechowywania rezerwowych lub zastępczych zespołów urządzeń, fig. 2A przedstawia pierwszy przykład wykonania zespołu urządzeń wiertniczych, opuszczanego przy użyciu rozwijanego przewodu rurowego do nie perforowanego odwiertu i ustawianego na głębokości, na której należy wykonać perforację przez pierwszy zestaw selektywnie używanych ładunków perforujących, a ponadto na fig. 2A pokazano również zespół urządzeń wiertniczych, który zawiera urządzenie perforujące, pompowany, nastawialny uszczelniacz, nastawialne urządzenie z osiowym hamulcem i urządzenia pomocnicze, fig. 2B przedstawia zespół urządzeń wiertniczych, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 2A po odpaleniu pierwszego zestawu selektywnie odpalanych ładunków perforujących, które spowodowały powstanie otworów perforacyjnych w rurze okładzinowej i osłonie betonowej i w pierwszej strefie formacji tak, że wytworzone zostało połączenie hydrauliczne między odwiertem a pierwszą strefą formacji, fig. 2C przedstawia zespół urządzeń wiertniczych, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 2B po przestawieniu zespołu urządzeń i po stymulacji pierwszej strefy formacji przy pomocy pierwszego etapu wieloetapowej, hydraulicznej obróbki z udziałem wypełniacza, przy czym w pierwszym etapie kruszenia płyn jest pompowany do odwiertu przez pierścień między rozwijanym przewodem rurowym a rurą okładzinową, ponadto na fig. 2C mechanizm uszczelniający jest pokazany w położeniu nie aktywnym, ponieważ jedynie dla ilustracji przyjęto, że nie ma innych perforacji poza związanymi z pierwszą strefą i w tej sytuacji izolacja nie jest konieczna do obróbki pierwszej strefy, fig. 3A przedstawia zespół urządzeń wiertniczych, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 2C po przestawieniu zespołu urządzeń i wystrzeleniu drugiego zestawu selektywnie odpalanych ładunków perforujących, które spowodowały powstanie otworów perforacyjnych w rurze okładzinowej i osłonie betonowej oraz w drugiej strefie formacji tak, że wytworzone zostało połączenie hydrauliczne między odwiertem a drugą strefą formacji, fig. 3B przedstawia zespół urządzeń wiertniczych BHA, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 3A po przestawieniu zespołu urządzeń o odpowiedni dystans poniżej najgłębszej perforacji z drugiego zestawu perforacji wcelu umożliwienia przesunięcia BHA nieco wyżej, aby ustawić nastawialne urządzenie osiowego hamulca, przy utrzymywaniu położenia przepustu cyrkulacyjnego poniżej najniższej perforacji w drugim zestawie perforacji, fig. 3C przedstawia zespół urządzeń wiertniczych, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 3B po uruchomieniu nastawialnego, mechanicznego urządzenia hamującego w celu dostarczania oporu dla osiowego ruchu w dół, przy czym pompowany, nastawialny uszczelniacz i naPL 196 155 B1 stawialne, mechaniczne urządzenie hamujące są usytuowane między perforacjami stref pierwszej i drugiej, fig. 3D przedstawia zespół urządzeń wiertniczych, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 3C po uruchomieniu pompowanego, nastawialnego uszczelniacza w celu utworzenia bariery dla przepływu między częścią odwiertu usytuowaną bezpośrednio nad pompowanym, nastawialnym uszczelniaczem a częścią odwiertu bezpośrednio poniżej pompowanego, nastawialnego uszczelniacza, fig. 3E przedstawia zespół urządzeń wiertniczych, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 3D po stymulacji drugiej strefy formacji w drugim etapie wieloetapowego hydraulicznego kruszenia z użyciem wypełniacza, przy czym płyn w drugim etapie kruszenia jest pompowany do odwiertu przez pierścień między rozwijanym przewodem rurowym a rurą okładzinową, fig. 3F przedstawia zespół urządzeń wiertniczych, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 3E po zwolnieniu pompowanego, nastawialnego uszczelniacza i odtworzeniu komunikacji ciśnieniowej między częścią odwiertu bezpośrednio nad pompowanym, nastawialnym uszczelniaczem i częścią odwiertu bezpośrednio pod pompowanym, nastawialnym uszczelniaczem.

Nastawialne, mechaniczne urządzenie hamujące jest wciąż zasilane i wciąż uniemożliwia ruch rozwijanego przewodu rurowego i zespołu urządzeń wiertniczych w dół odwiertu, fig. 4A przedstawia zmodyfikowany zespół urządzeń wiertniczych, podobny do zespołu pokazanego na fig. od 2A do 2C iod 3Ado 3F, ale z dodaniem mechanicznego korka, ustawianego przy pomocy układu odpalającego selektywnie odpalane ładunki, umieszczonego pod ciągiem dział perforujących, a ponadto fig. 4A pokazuje również rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 3F po wykonaniu dodatkowej, trzeciej perforacji i stymulującej operacji kruszenia ponadto na fig. 4A można zauważyć, że pokazane zostały tylko drugie i trzecie szczeliny i grupy perforacji, przy czym na fig. 4A, zmodyfikowany zespół urządzeń wiertniczych pokazany jest jako podwieszony do rozwijanego przewodu tak, że korek usytuowany jest nad ostatnią perforowaną warstwą i poniżej następnej warstwy, która dopiero będzie perforowana, fig. 4B przedstawia zespół urządzeń wiertniczych, rozwijany przewód rurowy i odwiert z fig. 4A po ustawieniu mechanicznego korka przez układ selektywnego odpalania ładunków w studni i po przestawieniu zespołu urządzeń wiertniczych oraz po odpaleniu pierwszego zestawu selektywnie odpalanych ładunków perforujących, w wyniku czego powstały otwory perforacyjne w rurze okładzinowej i betonowej osłonie oraz w czwartej strefie formacji tak, że wytwarzane jest połączenie hydrauliczne między studnią a czwartą strefą formacji, fig. 5 przedstawia drugi przykład wykonania wynalazku gdzie środkami opuszczającymi jest ciąg rur i po perforacji warstwy, BHA zostaje przesunięty, zaś mechanizm uszczelniający może zostać uruchomiony w celu utworzenia uszczelnienia hydraulicznego nad perforowaną warstwą. Następnie płyn roboczy jest pompowany wzdłuż ciągu rur do perforowanej warstwy, fig. 6 przedstawia trzeci przykład wykonania wynalazku, gdzie środkami opuszczającymi jest ciąg rur i BHA zostaje przesunięty, zaś mechanizm uszczelniający może zostać uruchomiony w celu utworzenia uszczelnienia hydraulicznego nad i pod perforowaną warstwą (przy czym mechanizm uszczelniający zawiera dwa elementy uszczelniające, oddalone o odpowiednią odległość jeden od drugiego, aby objęły perforowaną warstwę).

W trzecim przykładzie wykonania, płyn roboczy może być pompowany przez ciąg rur, przez przepust usytuowany między dwoma elementami uszczelniającymi mechanizmu uszczelniającego ido perforowanej warstwy, fig. 7 przedstawia czwarty przykład wykonania wynalazku. BHA jest podtrzymywany w odwiercie przez linę drucianą (lub linę wyciągową lub kabel). BHA jest przesuwany, zaś mechanizm uszczelniający jest uruchamiany w celu utworzenia uszczelnienia hydraulicznego poniżej perforowanej warstwy, która ma zostać poddana obróbce i płyn roboczy jest pompowany przez pierścień między liną drucianą, liną wyciągową lub kablem a odwiertem, fig. 8Ai 8B przedstawiają piąty przykład wykonania wynalazku, w którym wykorzystywane są rury łącznikowe, opuszczone wewnątrz rur, stosowanych jako środki opuszczające, w celu uruchamiania nastawialnego mechanizmu uszczelniającego, fig. 9 przedstawia szósty przykład wykonania wynalazku, który wykorzystuje układ traktorowy, przymocowany do BHA, tak że BHA może być przesuwany, zaś mechanizm uszczelniający uruchamiany w celu utworzenia uszczelnienia hydraulicznego poniżej perforowanej warstwy.

Płyn roboczy może być pompowany do odwiertu i do perforowanej warstwy, fig. 10 przedstawia siódmy przykład wykonania wynalazku, w którym w urządzeniu perforującym wykorzystywana jest technologia cięcia strumieniem płynu abrazyjnego. BHA jest podtrzymywany w odwiercie przy użyciu łączonych rur i zawiera mechaniczny, rozkładany przez nacisk, nastawialny uszczelniacz, urządzenie perforujące strumieniem płynu abrazyjnego lub erozyjnego, mechaniczny lokalizator kołnierza rury okładzinowej i urządzenia pomocnicze.

PL 196 155 B1

W tym przykładzie wykonania, perforacje są wytwarzane przez pompowanie abrazyjnego płynu przez połączone rury i na zewnątrz urządzenia do cięcia strumieniem w BHA tak, że wytwarzany jest strumień płynu abrazyjnego lub erozyjnego o dużym ciśnieniu i dużej prędkości i jest stosowany do penetracji rury okładzinowej i otaczającej ją betonowej osłony w celu uzyskania połączenia hydraulicznego z żądaną warstwą formacji. Po ustawieniu przestawianego uszczelniacza poniżej strefy, która ma być stymulowana, płyn stymulujący może być następnie pompowany przez pierścień między ciągiem rur a ciągiem rur okładzinowych.

Niniejszy wynalazek zostanie opisany w oparciu o korzystne przykłady wykonania. Jednakże, o ile poniższy opis odnosi się do konkretnego przykładu wykonania lub zastosowania wynalazku, powinien być traktowany jedynie jako ilustracyjny, a nie jako ograniczający zakres działania wynalazku. Przeciwnie, opis powinien obejmować wszystkie zmiany, modyfikacje i równoważniki, które są zawarte w idei i zakresie wynalazku zgodnie z dołączonymi zastrzeżeniami.

Niniejszy wynalazek przedstawia nowy sposób, nowy układ i nowe urządzenie do perforowania i stymulowania licznych warstw formacji, dzięki czemu każda strefa jest poddawana obróbce w indywidualnym etapie obróbki przy wyeliminowaniu lub zminimalizowaniu problemów, które są związane z obecnie stosowanymi sposobami wykorzystującymi rozwijane przewody rurowe lub rury łączone, a zatem zapewnia znaczne korzyści ekonomiczne i techniczne w stosunku do obecnie stosowanych sposobów.

W szczególności, wynalazek obejmuje podtrzymywanie zespołu urządzeń wiertniczych w odwiercie w celu wykonywania indywidualnie i kolejno perforacji i poddawania obróbce wybranych, licznych stref przez pompowanie płynów zgodnie z licznymi etapami obróbki stymulującej i wykorzystanie mechanicznego, nastawialnego mechanizmu uszczelniającego do uzyskania kontrolowanej separacji każdego etapu obróbki. Dla celów niniejszego zgłoszenia, określenie „odwiert” należy rozumieć jako części studni uszczelnione pod ziemią oraz wszystkie uszczelnione urządzenia nad poziomem gruntu, takie jak głowica wiertnicza, części szpuli, zabezpieczenia przed wybuchem i układ smarowania.

Nowe urządzenie zawiera środki opuszczające (np. rozwijany przewód rurowy, rury połączone, przewód elektryczny, lina druciana, układ traktorowy itd.), przy czym zespół urządzeń wiertniczych zawiera przynajmniej urządzenie perforujące i nastawialny, mechaniczny mechanizm uszczelniający, który może być niezależnie uruchamiany z powierzchni przy pomocy jednego lub więcej środków sygnalizacyjnych (np. sygnały elektryczne przesyłane przez linę drucianą, sygnały hydrauliczne przesyłane przez rury, pierścień, łączniki; obciążenie rozciągające lub ściskające; transmisję radiową; transmisję światłowodową itd.) i dostosowany do środowiska danego odwiertu i parametrów obciążenia.

W najbardziej ogólnym sensie, określenie „zespół urządzeń wiertniczych” oznacza ciąg urządzeń, składających się przynajmniej z urządzenia perforującego i nastawialnego mechanizmu uszczelniającego. Dodatkowymi urządzeniami są, bez ograniczania do nich, świder typu rybi ogon, podzespoły tnące, narzędzia płuczące, podzespoły przepustów cyrkulacyjnych, podzespoły przepustów przepływowych, podzespoły przepustów wyrównujących, czujniki temperatury, czujniki ciśnienia, podzespoły złącz liny drucianej, nastawialne mechaniczne hamulce, lokalizatory kołnierzy rur okładzinowych, podzespoły centrujące i/lub podzespoły złącz. Mogą one być również umieszczane w zespole urządzeń wiertniczych w celu ułatwienia wykonywania innych przewidywanych pomocniczych operacji i pomiarów, które mogą być pożądane podczas obróbki stymulacyjnej.

W najbardziej ogólnym sensie, nastawialny, mechaniczny mechanizm uszczelniający zapewnia „uszczelnienie hydrauliczne”, przy czym uszczelnienie hydrauliczne jest określone jako dostateczne ograniczenie lub zablokowanie przepływu tak, że płyn jest zmuszony do wpłynięcia do innego miejsca niż miejsce, do którego płynąłby w przypadku, gdyby nie było ograniczenia przepływu. W szczególności, ta szeroka definicja „uszczelnienia hydraulicznego” obejmuje „doskonałe uszczelnienie hydrauliczne” tak, że cały strumień jest skierowany do miejsca innego niż miejsce, gdzie płynąłby, gdyby nie było ograniczenia przepływu; oraz „niedoskonałe uszczelnienie hydrauliczne”, w którym znaczną część strumienia jest skierowana do miejsca innego niż miejsce, do którego strumień kierowałby się, gdyby nie było ograniczenia przepływu. Chociaż ogólnie jest korzystne stosowanie nastawialnego mechanicznego uszczelnienia, które zapewnia doskonałe uszczelnienie hydrauliczne w celu uzyskania optymalnej stymulacji, mechanizm uszczelniający, który zapewnia niedoskonałe uszczelnienie hydrauliczne może być stosowany i może zostać osiągnięta ekonomiczna obróbka, chociaż obróbka stymulacyjna może nie być doskonale odseparowana.

W pierwszym korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, stosowany jest rozwijany przewód rurowy jako środek opuszczający i nowy sposób obejmuje kolejne perforowanie, a następnie stymuloPL 196 155 B1 wanie poszczególnych stref od dołu do góry całej warstwy, przy czym płyn stymulacyjny jest pompowany przez pierścieniową przestrzeń między rurą okładzinową i rozwijanym przewodem rurowym. Jak opisano poniżej, ten przykład wykonania nowego urządzenia i sposobu oferuje znaczne ulepszenie w stosunku do dotychczasowej technologii stymulacji przy pomocy rozwijanego przewodu rurowego lub rur łączonych i może być stosowany w szerokim zakresie architektur odwiertów i sposobów obróbki stymulacyjnej.

W szczególności, pierwszy korzystny przykład wykonania nowego sposobu i urządzenia obejmuje układ opuszczający, środki sygnalizacyjne, zespół urządzeń wiertniczych i operacje, zgodnie z poniższym opisem, przy czym różne części, ich ustawienie i etapy operacji są dobrane tylko dla celów ilustracyjnych tak, aby odpowiadały częściom i operacjom, które mogą być stosowane w celu realizacji stymulacji licznych warstw przez hydrauliczne kruszenie z zastosowaniem wypełniacza.

W pierwszym korzystnym przykładzie wykonania dla hydraulicznego kruszenia stymulacyjnego z użyciem wypełniacza, urządzenie zawiera BHA opuszczony do odwiertu przez rozwijany przewód rurowy. BHA zawiera urządzenie perforujące; nastawialny mechaniczny mechanizm uszczelniający; lokalizator kołnierza rury okładzinowej.

Wracając do fig. 1, przykładem urządzeń powierzchniowych, które mogą zostać użyte w pierwszym korzystnym przykładzie wykonania jest urządzenie wiertnicze, w którym stosowany jest bardzo długi układ smarowania 2 z głowicą 4 do wprowadzania rozwijanego przewodu rurowego 106, zawieszony wysoko w powietrzu na ramieniu dźwigu, zamocowanego do podstawy 8 dźwigu. Odwiert zwykle zawiera odcinek powierzchniowej rury okładzinowej 78 częściowo lub całkowicie otoczonej betonową osłoną 80 oraz produkcyjną rurę okładzinową 82 umieszczoną częściowo lub całkowicie wewnątrz betonowej osłony 80, przy czym wewnętrzna ścianka odwiertu jest utworzona przez produkcyjną rurę okładzinową 82. Odwiert korzystnie sięga na pewną głębokość poniżej najniższej warstwy, która ma być stymulowana, aby pomieścić zespół urządzeń wiertniczych, który jest przymocowany do końca rozwijanego przewodu rurowego 106. Rozwijany przewód rurowy 106 jest wkładany do odwiertu przy użyciu głowicy 4 i układu smarowania 2. Do układu smarowania 2 dołączone są również zabezpieczenia 10 przed wybuchem, które mogą być zdalnie uruchamiane w przypadku awarii. Podstawa 8 dźwigu, ramię 6 dźwigu, głowica 4 do wkładania rozwijanego przewodu rurowego, układ smarowania 2, zabezpieczenia 10 przed wybuchem (i związane z nimi urządzenia kontrolne i/lub uruchamiające), są standardowymi częściami wyposażenia, dobrze znanymi dla specjalisty w danej dziedzinie, które realizują sposoby i procedury do bezpiecznego instalowania zespołu urządzeń wiertniczych na rozwijanym przewodzie rurowym w studni pod ciśnieniem, a następnie do usuwania zespołu urządzeń wiertniczych na rozwijanym przewodzie rurowym ze studni pod ciśnieniem.

W przypadku dostępnych dotychczasowych urządzeń wysokość do wierzchołka głowicy 4 może być równa w przybliżeniu 27,4 m (90 stóp) od poziomu gruntu z szyjką 12 (gdzie zwój jest wygięty, aby wejść prostopadle do studni) sięga około 32 m (105 stóp) nad ziemią. Ramię 6 dźwigu i podstawa 8 dźwigu równoważy ciężar głowicy 4 rozwijanego przewodu 106 i obciążeń przewidywanych w operacjach wpuszczania do odwiertu i wyciągania z niego.

Ogólnie mówiąc, układ smarowania 2 musi mieć długość większą niż długość zespołu urządzeń wiertniczych, aby umożliwić bezpieczne opuszczenie tego zespołu do odwiertu pod ciśnieniem. Zależnie od żądanej całkowitej długości, ocenianej jako bezpieczna w oparciu o wyliczenia projektu inżynierskiego przy danym zastosowaniu, aby zapewnić stabilność głowicy 4 do wkładania rozwijanego przewodu rurowego 106 i układu smarowania 2 można przymocować odciągi 14 w różnych miejscach głowicy 4 i układu smarowania 2. Odciągi 14 są mocno zakotwiczone w gruncie, aby uniemożliwić wykonanie niepożądanego ruchu głowicy 4 i układu smarowania 2 tak, że integralność powierzchniowych urządzeń nie jest uzależniona od siły podtrzymywania. Zależnie od zastosowania wymaganej całkowitej długości mogą zostać użyte również alternatywne układy podwieszeń głowicy do wkładania rozwijanego przewodu i układu smarowania (urządzenia wiertnicze dla rozwijanego przewodu rurowegolub dostosowane do zadania urządzenia wiertnicze służące do dokończenia/sprzątania odwiertu).

Na figurze 1 pokazanych jest również kilka różnych kołowrotów głowic odwiertów, które mogą zostać użyte do sterowania przepływem i tworzenia izolacji hydraulicznej podczas operacji wyciągania urządzeń z odwiertu, operacji stymulacji i operacji opuszczania urządzeń do odwiertu. Zawór koronowy 16 umożliwia odizolowanie części odwiertu nad zaworem koronowym 16 od części odwiertu poniżej zaworu koronowego 16. Górny główny zawór 18 kruszenia i dolny główny zawór 20 kruszenia również tworzą układy zaworów, przeznaczone do izolowania ciśnień odwiertu nad i pod odpowiednimi miejscami. Zależnie od właściwego dla danego miejsca działania i projektowanego

PL 196 155 B1 przebiegu stymulacji, możliwe jest, że nie wszystkie zawory odcinające mogą być w rzeczywistości wymagane lub stosowane.

Zawory wtryskowe 22 umieszczone w bocznych wyjściach, pokazane na fig. 1, stanowią miejsca wtrysku stymulujących płynów do odwiertu. Przewody wyprowadzone z pomp powierzchniowych i zbiorników używanych do wtryskiwania płynów stymulujących są dołączane przy pomocy odpowiednich mocowań i/lub złączy do zaworów wtryskowych 22 umieszczonych w bocznych wyjściach. Następnie płyny stymulujące są pompowane do odwiertu tą drogą przepływu. Po zainstalowaniu innych odpowiednich urządzeń do kontroli przepływu, płyn może być również odprowadzany z odwiertu przy użyciu zaworów wtryskowych 22 umieszczonych w bocznych wyjściach. Należy zauważyć, że wnętrze rozwijanego przewodu rurowego 106 może również zostać wykorzystane jako przewód przepływowy w celu wprowadzania płynu do odwiertu.

Na figurze 1 pokazano również pomocnicze odwierty 24, które służą do przechowywania zespołów urządzeń wiertniczych i stanowią miejsca przechowywania zapasowych lub zastępczych zespołów27 urządzeń wiertniczych lub do przechowywania zespołów, które zostały użyte w poprzednich operacjach. Pomocnicze odwierty 24 mogą być wywiercone na małą głębokość tak, że zespół urządzeń, który może zawierać ładunki perforujące może być bezpiecznie przechowywany na miejscu zamkniętym za pomocą zasuw powierzchniowych 26. W ten sposób ładunki perforujące są umieszczone poniżej poziomu gruntu, aż zespół urządzeń będzie gotowy do przyłączenia do rozwijanego przewodu rurowego 106. Pomocnicze odwierty 24 mogą być wywiercone w celu umieszczenia w nich zabetonowanych albo nie zabetonowanych ciągów rur okładzinowych lub mogą pozostać bez rur okładzinowych. Rzeczywista liczba pomocniczych odwiertów 24 wymagana dla danej operacji zależy od ogólnych wymagań dla wykonywanej pracy. Pomocnicze odwierty 24 mogą być umieszczone wzasięgu ramienia 6 dźwigu, aby umożliwić szybką wymianę zespołów urządzeń w czasie operacji stymulowania bez konieczności fizycznego przemieszczania podstawy 8 dźwigu na inne miejsce.

Zgodnie z fig. 2A, rozwijany przewód rurowy 106 jest wyposażony w złącza 110, które są łączone z podzespołem 112 z kombinacją świdra typu rybi ogon/uwolnienia przez odcięcie, który zawiera zarówno mechanizm uwolnienia przez odcięcie, jak i świder typu rybi ogon i umożliwia przepuszczenie płynów pod ciśnieniem i liny drucianej 102. Podzespół 112 z kombinacją świdra typu rybi ogon/uwolnienia przez odcięcie może zostać połączony z podzespołem przepustu cyrkulacyjnego 114, który może skierować strumień płynu do spłukania gruzu znad pompowanego, przenośnego separatora 120 lub skierować strumień płynu do wnętrza odwiertu przez rozwijany przewód rurowy 106. Podzespół przepustu cyrkulacyjnego 114 zawiera zespół zaworu, który uruchamia przepust cyrkulacyjny 114 i górny przepust wyrównujący 116. Górny przepust wyrównujący 116 może zostać połączony z dolnym przepustem wyrównującym 122 rurą przechodzącą przez nadmuchiwany, wymienialny uszczelniacz 120. Zarówno podzespół przepustu cyrkulacyjnego 114, jak i górny przepust wyrównujący 116 są korzystnie otwarte w „położeniu roboczym”, umożliwiając w ten sposób połączenie ciśnieniowe między wewnętrznym ciśnieniem rozwijanego przewodu rurowego 106 a ciśnieniem pierścienia między rozwijanym przewodem a rurą okładzinową.

W tym dokumencie określenie „położenie robocze” odnosi się do sytuacji, w której wszystkie części zespołu urządzeń wiertniczych są tak ustawione, że mogą wykonać nieskrępowany osiowy ruch w górę i w dół odwiertu. Dolny przepust wyrównujący 122 usytuowany poniżej nadmuchiwanego wymienialnego uszczelniacza 120 jest zawsze otwarty, zaś przepływ płynu przez przepusty wyrównujące jest kontrolowany przez górny przepust wyrównujący 116. Przepust cyrkulacyjny i przepust wyrównujący mogą być zamknięte jednocześnie przez wywarcie lekkiego nacisku na BHA. Aby uniemożliwić cofnięcie się przepływu do rozwijanego przewodu rurowego 106, kiedy przepust cyrkulacyjny 114 jest otwarty w położeniu roboczym, można wywrzeć ciśnienie powierzchniowe na rozwijany przewód rurowy 106 tak, że ciśnienie wewnątrz przepustu cyrkulacyjnego 114 przewyższy ciśnienie odwiertu bezpośrednio na zewnątrz przepustu cyrkulacyjnego 114. W położeniu roboczym nadmuchiwany, wymienialny uszczelniacz 120 jest hydraulicznie odcinany od wewnętrznego ciśnienia rozwijanego przewodu rurowego 106. Uszczelniacz 120 za pomocą wewnętrznych zaworów może być połączony zwewnętrznym ciśnieniem rozwijanego przewodu rurowego 106 poprzez wywarcie lekkiego nacisku na BHA. Uruchamiane mechanicznie, wymienialne urządzenia blokujące położenie osiowe lub „hamulce” 124 mogą zostać umieszczone poniżej nadmuchiwanego, wymienialnego uszczelniacza 120 wcelu powstrzymywania ruchu w dół odwiertu. Mechaniczne hamulce 124 mogą być uruchamiane za pomocą mechanizmu „ciągłego J” przez przełączanie osiowego obciążenia między kompresją a rozciąganiem. Podzespół 126 połączenia liny drucianej jest usytuowany nad lokalizatorem 128 kołnierza

PL 196 155 B1 rury okładzinowej i układu działa perforującego z selektywnym odpalaniem. Podzespół 130 połączenia działa łączy lokalizator 128 kołnierza rury okładzinowej z głowicą 152 selektywnego odpalania. Układ działa perforującego może zostać zaprojektowany w oparciu o znajomość liczby, położenia i grubości piasków zawierających węglowodory w strefach roboczych. Układ działa składa się z jednego zespołu działa (np. 134) dla każdej obrabianej strefy. Pierwszy (najniższy) zespół działa zawiera głowicę 132 selektywnego odpalania i obudowę 134 działa, która jest wypełniona ładunkami perforującymi 136 oraz układ detonujący selektywnego odpalania.

W szczególności, korzystny przykład wykonania nowego sposobu obejmuje następujące czynności, gdzie zadanie stymulacji zostało określone, dla ilustracji, jako wieloetapowe, hydrauliczne kruszenie stymulacyjne z użyciem wypełniacza.

1. Wierci się studnię, zaś rurę okładzinową betonuje się w rejonie danej warstwy, jeśli trzeba wierci się i wykańcza się jeden lub kilka pomocniczych odwiertów do przechowywania zespołów urządzeń wiertniczych.

2. Identyfikuje się strefy docelowe w danej warstwie (zwykle przez kombinację danych dla otwartego otworu i obudowanego otworu).

3. Projektuje się i konstruuje się zespoły urządzeń wiertniczych (BHA) i zespoły dział perforujących, które mają zostać opuszczone w każdym takim zespole BHA w przewidywaniu użycia podczas operacji stymulującej, w oparciu o znajomość liczby, położenia i grubości piasków zawierających węglowodory w strefach docelowych.

4. Wykonuje się szpulę z rozwijanym przewodem rurowym z opisanym powyżej korzystnym przykładem wykonania BHA. Szpulę rozwijanego przewodu rurowego wykonuje się tak, że zawiera ona linę drucianą, która jest wykorzystywana jako środek sygnalizacyjny do uruchamiania dział perforujących. Korzystnie, konieczną ilość zapasowych lub zastępczych urządzeń wiertniczych wykonuje się również i przechowuje się w odwiertach do przechowywania zespołów urządzeń wiertniczych. Rozwijany przewód rurowy może być wstępnie napełniony płynem albo przed, albo po przyłączeniu zespołu urządzeń wiertniczych z rozwijanym przewodem.

5. Jak pokazano na fig. 1, rozwijany przewód rurowy 106 z zespołem urządzeń wiertniczych jest wprowadzany do studni przez układ smarowania 2, zaś głowica 4 do wkładania rozwijanego przewodu rurowego 106 jest podtrzymywana przez ramię 6 dźwigu.

6. Rozwijany przewód rurowy 106/zespół urządzeń wiertniczych wpuszcza się do studni kontrolując głębokość opuszczania tego zespołu przy pomocy lokalizatora 128 kołnierza rury okładzinowej (fig. 2A).

7. Rozwijany przewód rurowy 106/zespół urządzeń wiertniczych opuszcza się poniżej najniższej strefy docelowej, aby zapewnić to, że głębokość odwiertu poniżej najniższych perforacji jest dostateczna na tyle, aby umieścić zespół urządzeń wiertniczych poniżej pierwszej grupy perforacji podczas operacji kruszenia. Jak widać na fig. 2A, nadmuchiwany, wymienialny uszczelniacz 120 i wymienialne, uruchamiane mechanicznie hamulce 124 są w położeniu roboczym.

8. Następnie, jak pokazano na fig. 2B, rozwijany przewód rurowy 106 i BHA podnosi się do takiego miejsca w odwiercie, że pierwsza (najniższa) grupa ładunków perforujących 136, umieszczona w pierwszym zespole działa perforującego 134 z selektywnym odpalaniem, jest umieszczona bezpośrednio naprzeciwko najniższej strefy docelowej, przy czym precyzyjną kontrolę głębokości można uzyskać w oparciu o odczyty lokalizatora 128 kołnierza rury okładzinowej i układu hodometru rozwijanego przewodu rurowego 106 (nie pokazany). Przesuwanie BHA w górę, do miejsca usytuowania pierwszej perforowanej warstwy, spowoduje przełączenie mechanizmu „ciągłe J” mechanicznego hamulca (nie pokazany) do położenia przygotowawczego, w którym następny ruch w dół wymusi przejście nastawialnego, mechanicznego hamulca 124 do położenia zablokowanego, uniemożliwiając wten sposób dalszy ruch w dół. Należy zauważyć, że kolejna zmiana obciążenia rozwijanego przewodu rurowego od ściskania do rozciągania i z powrotem, spowoduje powrót nastawialnego, mechanicznego hamulca do położenia roboczego. W ten sposób, mechanizm „ciągłe J” mechanicznego hamulca, w połączeniu ze stosowaniem obciążeń typu ściskanie i rozciąganie, przekazywanych przez środki podtrzymujące (rozwijany przewód rurowy) jest użyty do uruchamiania i zwalniania mechanicznych ślizgaczy szczękowych w odwiercie.

9. Pierwszą grupę ładunków perforujących 136 selektywnie odpala się poprzez zdalne sterowanie za pośrednictwem liny drucianej 102, przy czym pierwsza głowica 132 z selektywnym odpalaniem penetruje rurę okładzinową 82 i osłonę betonową 84 oraz tworzy połączenie hydrauliczne z formacją86 poprzez powstałe otwory 230-231. Należy rozumieć, że dowolna grupa perforacji może być,

PL 196 155 B1 jeśli trzeba, grupą złożoną z jednej perforacji, chociaż ogólnie liczne perforacje zapewniają lepsze wyniki obróbki. Należy również zauważyć, że więcej niż jeden segment zespołu działa może zostać odpalony jeśli trzeba, aby uzyskać docelową liczbę perforacji, czy to w celu zapobieżenia skutkom rzeczywistych lub przewidywanych niewypałów, czy to po prostu w celu zwiększenia liczby perforacji. Należy również zauważyć, że warstwa nie musi być ograniczona do jednego zbiornika piasku. Liczne warstwy piasku mogą być perforowane i poddawane obróbce w jednym etapie, przy użyciu innych czynników separujących, odpowiednich dla jednoczesnego użycia z niniejszym wynalazkiem w danym etapie obróbki.

10. Jak pokazano na fig. 2C, rozwijany przewód rurowy 106 może być przesuwany do położenia, w którym przepust cyrkulacyjny 114 znajduje się tuż poniżej najgłębiej położonego otworu 231 pierwszej strefy docelowej w celu zminimalizowania możliwości zgromadzenia się wypełniacza nad napompowanym, nastawialnym uszczelniaczem 120 i zminimalizowania przepływu z dużą prędkością strumienia zawierającego wypełniacz przez BHA.

11. Pierwszy etap stymulacji przez kruszenie jest inicjowany przez przepuszczenie małej objętości płynu przez rozwijany przewód rurowy 106 i przez przepust cyrkulacyjny 114 (przy pomocy pompy wyporowej). Następnie inicjowane jest pompowanie płynu stymulującego przez pierścień między rozwijanym przewodem rurowym 106 a wydobywczą rurą okładzinową 82 z wydajnością wymaganą przez stymulację. Mała ilość płynu płynącego przez rozwijany przewód rurowy 106 służy do utrzymywania nadciśnienia wewnątrz rozwijanego przewodu 106, aby uniemożliwić cofniecie się płynu zawierającego wypełniacz do rozwijanego przewodu rurowego 106 i aby zapobiec powstaniu niszczącego obciążenia dla rozwijanego przewodu rurowego 106 podczas operacji kruszenia. Należy zauważyć, że jako alternatywny środek zapobiegający uszkodzeniu rozwijanego przewodu rurowego, można zastosować wewnętrzny mechanizm zaworowy w celu utrzymywania przepustu cyrkulacyjnego 114 w położeniu zamkniętym przy wytwarzaniu nadciśnienia w rozwijanym przewodzie 106 przy użyciu pompy powierzchniowej. W ilustracyjnym przykładzie kruszenia w celu stymulacji soczewki piasku o powierzchni 15 akrów, zawierającej gaz węglowodorowy, pierwszy etap kruszenia można podzielić na „podetapy” następująco:

a) 18927 l (5000 galonów) wody z 2% zawartością KCL;

b) 7570,8 l (2000 galonów) usieciowanego żelu zawierającego 0,120 kg/l (1 funt na galon) wypełniacza;

c) 11356,2 l (3000 galonów) usieciowanego żelu zawierającego (0,240 kg/l (2 funty na galon) wypełniacza;

d) 18927 l (5000 galonów) usieciowanego żelu zawierającego 0,359 kg/l (3 funty na galon) wypełniacza i

e) 11356,2 l (3000 galonów) usieciowanego żelu, zawierającego 0,479 kg/l (4 funty na galon) wypełniacza, tak że do pierwszej strefy dostarczanych jest 15875,7 l (35000 funtów) wypełniacza.

12. Jak pokazano na fig. 2C, wszystkie podetapy pierwszej operacji kruszenia są zakończone utworzeniem pierwszej szczeliny 232 wypełnionej przez wypełniacz.

13. Na końcu pierwszego etapu stymulacji, wypełniacz znajdujący się w odwiercie może uniemożliwić przemieszczanie rozwijanego przewodu i BHA; wówczas można wytworzyć cyrkulację płynu przez przepust cyrkulacyjny 114 w celu spłukania i usunięcia wypełniacza z rozwijanego przewodu 106 i BHA, aby umożliwić ich przemieszczanie.

14. Jak pokazano na fig. 3A, rozwijany przewód 106 i BHA są następnie podciągane do góry odwiertu nieco nad drugą najgłębszą strefą docelową tak, że druga grupa ładunków perforujących 146 zawarta w układzie 144 działa perforującego z selektywnym odpalaniem, jest umieszczona nieco nad drugą, najgłębszą strefą docelową, przy czym ponownie dokładną kontrolę głębokości uzyskuje się w oparciu o odczyty z lokalizatora 128 kołnierza rury okładzinowej i hodometr rozwijanego przewodu rurowego. Przesunięcie BHA do góry (nieco nad drugą warstwę, przeznaczoną do perforowania) spowoduje przełączenie mechanizmu „ciągłe J” nastawialnego, mechanicznego hamulca do położenia przygotowawczego. Następne zmiany obciążenia ze ściskania do rozciągania wykonuje się w celu przełączenia mechanizmu „ciągłe J” mechanicznego hamulca z powrotem w położenie robocze. Rozwijany przewód rurowy 106 i BHA są następnie przesuwane w dół do miejsca, w którym ładunki perforujące 146, zawarte w układzie 144 działa perforującego z selektywnym odpalaniem są usytuowane bezpośrednio naprzeciw drugiej najgłębszej strefy docelowej, przy czym ponownie precyzyjna kontrola głębokości jest uzyskiwana w oparciu o odczyty z lokalizatora 128 kołnierza rury okładzinowej i hodometr rozwijanego przewodu rurowego 106.

PL 196 155 B1

15. Druga grupa ładunków perforujących 146 jest selektywnie odpalana za pomocą zdalnego sygnału przez drugą głowicę 142 selektywnego odpalania w celu przebicia rury okładzinowej 82 i osłony betonowej 84 i utworzenia połączenia hydraulicznego z formacją 86 przez powstałe otwory 240-241.

16. Jak pokazano na fig. 3B, rozwijany przewód rurowy 106 może zostać przesunięty w dół odwiertu w celu umieszczenia BHA kilka stóp poniżej najgłębszej perforacji 241 drugiej strefy docelowej. Kolejny ruch BHA w górę odwiertu w celu umieszczenia przepustu cyrkulacyjnego 114 tuż poniżej najgłębszej perforacji 241 drugiej strefy docelowej spowoduje przełączenie nastawialnego, mechanicznego hamulca 124 w położenie przygotowawcze, przy czym kolejny ruch w dół spowoduje przełączenie nastawialnego, mechanicznego hamulca 124 w położenie zablokowane, uniemożliwiając dalszy ruch w dół.

17. Jak pokazano na fig. 3C, ruch w dół powoduje zakleszczenie nastawialnego, mechanicznego hamulca 124 o ściankę 82 rury okładzinowej, uniemożliwiając w ten sposób dalszy ruch w dół BHA. Następnie wywierany jest nacisk na rozwijany przewód 106, co powoduje zamknięcie przepustu cyrkulacyjnego 114 i górnego przepustu wyrównującego 116 i powoduje utworzenie połączenia ciśnieniowego między napompowanym, nastawialnym uszczelniaczem 120 a wewnętrznym ciśnieniem rozwijanego przewodu rurowego 106. Nacisk powoduje również ustalenie położenia przepustu cyrkulacyjnego 114 bezpośrednio pod najgłębszą perforacją 241 drugiej strefy docelowej (w celu zminimalizowania możliwości wypłynięcia wypełniacza nad pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 i zminimalizowania przepływu z dużą prędkością płynu z wypełniaczem obok BHA), przy czym nastawialny, pompowany uszczelniacz 120 jest umieszczany między perforowanymi warstwami pierwszą i drugą.

18. Dodatkowy nacisk jest wywierany na rozwijany przewód rurowy 106 i BHA w celu sprawdzenia nastawialnych, mechanicznych hamulców 124 i upewnienia się, że dodatkowa siła skierowana w dół nie spowoduje dalszego ruchu BHA w dół odwiertu.

19. Jak pokazano na fig. 3D, pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 jest uruchamiany przez wytworzenie ciśnienia w rozwijanym przewodzie rurowym 106 w celu utworzenia uszczelnienia hydraulicznego nad i pod pompowanym, nastawialnym uszczelniaczem 120. Nacisk na BHA jest utrzymywany w celu utrzymania połączenia ciśnieniowego między wewnętrznym ciśnieniem rozwijanego przewodu 106 a pompowanym, nastawialnym uszczelniaczem 120 w celu utrzymywania przepustu cyrkulacyjnego 114 i górnego przepustu wyrównującego 116 w położeniu zamkniętym i utrzymywania nastawialnych, mechanicznych hamulców 124 w położeniu zablokowanym i zasilanym energią. Pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 jest utrzymywany w stanie aktywnym przez utrzymywanie ciśnienia w rozwijanym przewodzie rurowym 106 za pomocą układu pomp powierzchniowych (należy zauważyć, że alternatywnie pompowany, nastawialny uszczelniacz może być utrzymywany w stanie aktywnym przez zablokowanie ciśnienia w urządzeniu przy użyciu wewnętrznego zaworu, sterowanego zdalnie z powierzchni przy pomocy środków sygnalizacyjnych, kompatybilnych z innymi urządzeniami BHA i innymi istniejącymi środkami sygnalizacyjnymi).

20. Drugi etap stymulacji przez kruszenie jest inicjowany przez pompowanie płynu przez pierścień między rozwijanym przewodem rurowym 106 a wydobywczą rurą okładzinową 82 z szybkością wymaganą przez stymulację przez kruszenie, przy utrzymywaniu nacisku na BHA w celu utrzymywania przepustu cyrkulacyjnego 114 i górnego przepustu wyrównującego 116 w położeniach zamkniętych i utrzymywaniu ciśnienia w rozwijanym przewodzie rurowym 106 na dostatecznym poziomie, aby zapobiec uszkodzeniu rozwijanego przewodu i w celu utrzymywania pompowanego, nastawialnego uszczelniacza 120 w stanie napompowanym i służącego jako uszczelnienie hydrauliczne między ciśnieniem pierścienia nad uszczelniaczem a odseparowanym ciśnieniem odwiertu poniżej pompowanego, nastawialnego uszczelniacza przed, podczas i po operacji kruszenia.

21. We wszystkich podetapach operacji kruszenia płyn jest pompowany z pozostawieniem minimalnego niedomiaru przepływu w ostatnim podetapie w odwiercie tak, aby nie dopuścić do zbytniej dyslokacji obróbki. Jeśli w trakcie tego etapu obróbki pojawi się podejrzenie naruszenia integralności pompowanego, nastawialnego uszczelniacza 120, to etap obróbki może zostać na pewien czas zawieszony w celu sprawdzenia integralności uszczelnienia uszczelniacza nad najwyższym (najpłytszym) istniejącym otworem (np. otworem 240 na fig. 3D) po umieszczeniu pompowanego, nastawialnego uszczelniacza 120 w pustej rurze. Jeśli test integralności uszczelnienia ma zostać wykonany, to konieczne jest wykonanie operacji cyrkulacji/płukania aby zapewnić, że wszelki wypełniacz, który może znajdować się w odwiercie, zostanie usunięty z odwiertu przed przeprowadzeniem testu. Operacja cyrkulacji/płukania może być wykonywana przez otwarcie przepustu cyrkulacyjnego 114, a na20

PL 196 155 B1 stępnie pompowanie płynu cyrkulacyjnego do rozwijanego przewodu rurowego 106 w celu usunięcia wypełniacza z odwiertu.

22. Jak pokazano na fig. 3E, wszystkie podetapy drugiej operacji kruszenia są kończone utworzeniem drugiej szczeliny 242 z wypełniaczem.

23. Po zakończeniu drugiego etapu operacji kruszenia i przerwaniu pompowania płynu stymulującego przez pierścień utworzony między rozwijanym przewodem rurowym 106 a wydobywczą rurą okładzinową 82, wytwarzane jest małe zasysanie w rozwijanym przewodzie rurowym 106, przy utrzymywaniu wewnętrznego ciśnienia rozwijanego przewodu 106. Małe zasysanie powoduje najpierw odcięcie ciśnienia powstałego w uszczelniaczu 120 od ciśnienia rozwijanego przewodu 106, powodując w ten sposób zablokowanie ciśnienia w uszczelniaczu 120 i utrzymywanie w ten sposób nadciśnienia uszczelnienia i wywieranie znacznego oporu względem osiowego ruchu wykonywanego przez uszczelniacz 120. Przy tym samym ruchu, przyłożone ssanie może następnie otworzyć przepust cyrkulacyjny 114 i przepust wyrównujący 116, umożliwiając w ten sposób obniżenie ciśnienia w rozwijającym przewodzie 106 poprzez ucieczkę powietrza do pierścienia utworzonego przez rozwijany przewód 106 i wydobywczą rurę okładzinową 82, przy jednoczesnym umożliwieniu wyrównania ciśnienia nad i poniżej uszczelniacza 120. Układ pomp na powierzchni wytwarzających wewnętrzne ciśnienie rozwijanego przewodu może zostać zatrzymany po zrównaniu ciśnień w odwiercie.

24. Po zrównaniu ciśnień wewnątrz rozwijanego przewodu rurowego 106, w pierścieniu utworzonym przez rozwijany przewód rurowy 106 i rurę okładzinową 82 powyżej uszczelniacza 120i w pierścieniu utworzonym przez BHA i rurę okładzinową 82 poniżej uszczelniacza 120, wytworzona kompresja w rozwijanym przewodzie rurowym 106 spowoduje zamknięcie przepustu cyrkulacyjnego 114 i górnego przepustu wyrównującego 116 przed uwolnieniem ciśnienia, zamkniętego wewnątrz uszczelniacza 120 do rozwijanego przewodu rurowego 106. Obniżenie wewnętrznego ciśnienia z uszczelniacza 120 umożliwia oderwanie go od ściany rury okładzinowej 82, jak pokazano na fig. 3F, przy braku różnicy zewnętrznych ciśnień po obu stronach uszczelniacza 120, co w przeciwnym przypadku spowodowałoby naprężenia i ruchy, które mogłyby uszkodzić rozwijany przewód rurowy 106 lub BHA.

25. Kiedy uszczelniacz 120 zostaje zwolniony, jak pokazano na fig. 3F, to ssanie wywierane na rozwijany przewód 106 / BHA może usunąć zasilanie nastawialnych, mechanicznych hamulców 124, pozwalając w ten sposób na przesuwanie BHA do nowego położenia w odwiercie.

26. Jeśli na końcu drugiego etapu stymulacji wypełniacz w odwiercie nie pozwala na przemieszczanie rozwijanego przewodu 106 i BHA, to można wytworzyć cyrkulację płynu przez przepust cyrkulacyjny 114 w celu spłukania i usunięcia wypełniacza oraz uwolnienia rozwijanego przewodu iBHA oraz umożliwienia przemieszczenia BHA do góry po zwolnieniu pompowanego, nastawialnego uszczelniacza.

27. Opisany powyżej proces jest powtarzany dotąd, aż wszystkie planowane strefy zostaną poddane indywidualnej stymulacji (fig. 3A do 3F reprezentują BHA dostosowanego do stymulacji trzech stref).

28. Po zakończeniu procesu stymulacji, części składowe BHA są ponownie ustawiane w położenie robocze i zespół rozwijanego przewodu rurowego i BHA jest wyjmowany z odwiertu.

29. Jeśli wszystkie przewidziane strefy zostały poddane stymulacji, to odwiert może zostać natychmiast włączony do produkcji.

30. Jeśli pożądane jest stymulowanie dodatkowych stref, to szpula z rozwijanym przewodem rurowym może zostać wykonana z nieco zmodyfikowanym BHA, jak pokazano na fig. 4A. W tym zespole, jedyną zmianą w stosunku do BHA z opisanego powyżej korzystnego przykładu wykonania, może być dodanie mechanicznego korka 164 ustawianego przez układ selektywnego odpalania lub korka pomostowego 164, ustawianego przez układ selektywnego odpalania. Korek 164 jest umieszczony poniżej najniższego zespołu działa z selektywnym odpalaniem, jak pokazano na fig. 4A. Ogólnie mówiąc, mechaniczny korek 164 może być albo korkiem pomostowym, albo przegrodą szczeliny. Przeważnie preferowana jest przegroda szczeliny, jeśli konieczne jest jednoczesne tworzenie stref oddzielonych przez korek natychmiast po stymulacji.

31. Zmodyfikowany BHA, pokazany na fig. 4A, zawiera układ działa perforującego z selektywnym odpalaniem (fig. 4A przedstawia układ działa zawierający działa perforujące 174, 184 i 194 z towarzyszącymi ładunkami 176, 186 i 196 i głowicami selektywnego odpalania 172, 182 i 192), lokalizator 128 kołnierza rury okładzinowej 82, przepusty przepływowe 114, 116 i 122, pompowany, nastawialny uszczelniacz 120, nastawialne, mechaniczne, osiowe urządzenie hamujące 124 i zestaw 164 korka pomostowego z selektywnym odpalaniem, wykorzystujący głowicę 162 selektywnego odpalania. ZmoPL 196 155 B1 dyfikowany BHA jest wprowadzany do studni przez układ smarowania 2 i głowicę 4 do wprowadzania rozwijanego przewodu rurowego 106, zawieszoną na dźwigu lub rusztowaniu nad głowicą studni.

32. Rozwijany przewód rurowy 106 i BHA są opuszczane do studni przy jednoczesnym kontrolowaniu głębokości opuszczania przy pomocy lokalizatora 128 kołnierza rury okładzinowej 82.

33. Jak pokazano na fig. 4A, rozwijany przewód 106 i zmodyfikowany BHA są wpuszczane do odwiertu tak, aby umieścić mechaniczny korek 164 nad ostatnią, wcześniej stymulowaną strefą 252.

34. Jak pokazano na fig. 4B, odpala się głowicę 162 selektywnego odpalania, aby ustawić mechaniczny korek 164 nad ostatnią, ostatnio stymulowaną strefą 252.

35. Po uruchomieniu głowicy 162 selektywnego odpalania korka pomostowego w celu ustawienia korka pomostowego 164, rozwijany przewód rurowy 106 i BHA są następnie podnoszone do takiego miejsca w odwiercie, że pierwsza (najniższa) grupa ładunków perforujących 176, umieszczona w układzie działa perforującego z selektywnym odpalaniem jest umieszczona bezpośrednio naprzeciw następnej, najniższej strefy przeznaczonej do perforacji, przy czym precyzyjną kontrolę głębokości można prowadzić w oparciu o odczyty układów lokalizatora 128 kołnierza rury okładzinowej 82 i hodometr rozwijanego przewodu rurowego 106, znajdujących się wśród urządzeń umieszczonych na powierzchni. Przesunięcie BHA w górę do miejsca położenia pierwszej perforowanej warstwy powoduje przełączenie nastawialnych, mechanicznych hamulców 124 w położenie zablokowane i trzeba zmienić obciążenie rozwijanego przewodu rurowego 106 z kompresji do zasysania i z powrotem, aby nastawialne, mechaniczne hamulce wróciły do położenia roboczego.

36. Jak pokazano na fig. 4B, pierwsza grupa ładunków perforujących 176 w zmodyfikowanym BHA jest selektywnie odpalana przy pomocy zdalnego uaktywnienia przez drugą głowicę selektywnego odpalania 172 w celu przebicia rury okładzinowej 82 i osłony betonowej 84 perforacjami 270, 271 i utworzenia połączenia hydraulicznego z formacją 86 przez powstałe perforacje 270-271.

37. Jeśli jest dość miejsca między wcześniej wykonanymi perforacjami 250, 251 a następną grupą perforacji 270, 271 przeznaczonych do stymulacji, aby umożliwić odpowiednie ustawienie BHA w celu perforacji, izolacji i stymulacji następnej grupy perforacji 270, to korek pomostowy 164 z selektywnym odpalaniem może zostać ustawiony poniżej ostatnio stymulowanych perforacji 250, 251, zaś pompowany, nastawialny uszczelniacz może zostać wykorzystany podczas pierwszej operacji stymulującej w celu odizolowania najwyższych perforacji 270, 271 od wcześniej stymulowanych perforacji 250, 251.

38. Cały opisany powyżej proces jest następnie powtarzany, jeśli trzeba, aż wszystkie planowane strefy zostaną indywidualnie poddane stymulacji (fig. 4A i 4B przedstawiają BHA dostosowany do wykonania operacji stymulowania na trzech dodatkowych strefach).

Specjalista w danej dziedzinie zauważy, że korzystnym sposobem podwieszenia, kiedy stosuje się płyny zawierające wypełniacz, którym jest środek podsadzający do szczelinowania są tradycyjne rury łączone lub rozwijany przewód rurowy, korzystnie z jednym lub więcej przepustami cyrkulacyjnymi tak, że wypełniacz osadzany w odwiercie może zostać łatwo wypompowany z odwiertu. Obróbki typu kruszenia kwasem lub objętościowego nasycania kwasem mogą nie wymagać takiej możliwości i mogą być wykonywane przy pomocy układu opuszczającego opartego na kablu, takim jak lina wyciągowa lub lina druciana lub opartego na układzie traktora wiertniczego.

Specjalista w danej dziedzinie zauważy, że zależnie od celów danego zadania, mogą być stosowane różne układy pompujące i mogą obejmować następujące układy:

a) pompowanie przez pierścień utworzony między kablem lub rurą (zależnie od tego, czy sposób opuszczania przewiduje stosowanie kabla czy rury) a ścianką rury okładzinowej;

b) pompowanie do wnętrza rozwijanego przewodu rurowego lub rur łączonych, zależnie od tego, czy sposób podwieszania przewiduje stosowanie rozwijanego przewodu, czy łączonych rur, zaś dodatkowe tarcie i erozja powodowana przez wypełniacz nie stanowi problemu przy danej głębokości studni; lub

c) jednoczesne pompowanie przez pierścień utworzony między rurą (jeśli sposób opuszczania przewiduje zastosowanie rury) a ścianką rury okładzinowej i przez wnętrze rury, jeśli dodatkowe tarcie i erozja powodowana przez wypełniacz nie jest problemem dla danych głębokości studni.

Figura 5 ilustruje drugi przykład wykonania wynalazku, w którym rozwijany przewód jest używany jako środek opuszczający i dodatkowe tarcie nie jest analizowane albo wypełniacz nie jest pompowany podczas pracy, albo stosowanie wypełniacza nie stanowi problemu. Fig. 5 pokazuje, że rozwijany przewód 106 jest stosowany do podtrzymywania BHA i części składowych BHA. W tym przykładzie wykonania, indywidualne strefy są obrabiane w określonej kolejności od najpłytszego miejsca w od22

PL 196 155 B1 wiercie do najgłębszego miejsca w odwiercie. W tym przykładzie, jak pokazano na fig. 5, przepust cyrkulacyjny 114 jest teraz umieszczony poniżej pompowanego, nastawialnego uszczelniacza 120 tak, że płyn do obróbki może być pompowany do wnętrza rozwijanego przewodu 106, następnie przepływać przez przepust cyrkulacyjny 114 i wpływać do danych perforacji. Jako przykład perforacji, na fig. 5 pokazano, że pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 został uruchomiony i ustawiony poniżej perforacji 241, które są związane ze strefą 242 poprzednio poddaną hydraulicznemu kruszeniu. Pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 tworzy hydrauliczną izolację tak, że kiedy płyn roboczy jest pompowany do rozwijanego przewodu 106, to jest zmuszany do wpłynięcia do wcześniej wykonanych perforacji 230 i 231 oraz utworzenia nowych szczelin 232. Operacje są następnie kontynuowane ipowtarzane, zależnie od potrzeby dla żądanej liczby stref i warstw formacji.

Na figurze 6 pokazano trzeci przykład wykonania wynalazku, w którym rozwijany przewód rurowy 106 jest wykorzystany jako środek opuszczający, zaś dodatkowe tarcie nie stanowi problemu, natomiast wypełniacz nie jest pompowany podczas wykonywania zadania lub też stosowanie wypełniacza nie stanowi problemu. Fig. 6 pokazuje, że rozwijany przewód 106 jest stosowany do podtrzymywania BHA i części składowych BHA. W tym przykładzie wykonania, pojedyncze strefy mogą być obrabiane w dowolnej kolejności. W tym przykładzie wykonania, jak pokazano na fig. 6, pompowany mechanizm uszczelniający 125 w postaci dwuczęściowego uszczelniacza jest stosowany jako nastawialny mechanizm uszczelniający, zaś przepust cyrkulacyjny 114 jest teraz umieszczony między górnym pompowanym elementem uszczelniającym 121 a dolnym pompowanym elementem uszczelniającym 123. Kiedy górny pompowany element uszczelniający 121 i dolny pompowany element uszczelniający 123 zostają uruchomione, to płyn roboczy może być pompowany do wnętrza rozwijanego przewodu rurowego 106 i przepływa przez przepust cyrkulacyjny 114, a następnie wpływa do danych perforacji. Dla ilustracji operacji, na fig. 6 pokazano, że górny pompowany element uszczelniający 121 i dolny pompowany element uszczelniający 123 zostały uruchomione i ustawione naprzeciw perforacji 241, które są związane z następną strefą przewidzianą do kruszenia. Pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 tworzy izolację hydrauliczną tak, że kiedy płyn roboczy jest pompowany do rozwijanego przewodu 106, to następnie jest zmuszany do wpłynięcia do wcześniej wykonanych perforacji 240 i 241 i utworzenia nowych szczelin 242. Operacje są następnie kontynuowane i powtarzane, jeśli trzeba, dla wymaganej liczby stref i warstw formacji.

Figura 7 ilustruje czwarty przykład wykonania wynalazku, w którym lina druciana 102 jest stosowana jako środek opuszczający, podtrzymujący BHA i części składowe BHA. W tym przykładzie wykonania, poszczególne strefy są obrabiane w kolejności od najgłębszego miejsca w odwiercie do najpłytszego miejsca w odwiercie. W tym przykładzie wykonania, jak pokazano na fig. 7, płyn roboczy może być pompowany przez pierścień między liną drucianą 102 a ścianką wydobywczej rury okładzinowej 82 i jest kierowany do wskazanych perforacji. W tym przykładzie wykonania pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 również zawiera wewnętrzny układ 117 pomp elektrycznych, zasilany energią elektryczną przesyłaną do odwiertu przez linę drucianą w celu rozłożenia lub złożenia pompowanego, nastawialnego uszczelniacza 120 przy użyciu płynu z odwiertu. Fig. 7 pokazuje, że pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 został uruchomiony i ustawiony poniżej perforacji 241, które są związane z następną strefą przeznaczoną do kruszenia. Pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 zapewnia izolację hydrauliczną tak, że kiedy płyn roboczy jest pompowany przez pierścień między liną drucianą 102 a wydobywczą rurą okładzinową 82, to jest kierowany do perforacji 240 i 241 i tworzy nowe szczeliny 242. Operacje są następnie kontynuowane i powtarzane jeśli trzeba dla żądanej liczby stref i warstw formacji.

Piąty przykład wykonania wynalazku (fig. 8) przewiduje opuszczanie dodatkowych ciągów rur lub kabli, zwanych dalej „łącznikami”, wewnątrz i/lub na zewnątrz rozwijanego przewodu rurowego (lub rur łączonych). Jak pokazano na fig. 8A i 8B, przewód rurowy 104 jest opuszczany we wnętrzu rozwijanego przewodu rurowego 106. W tym przykładzie wykonania, przewód rurowy 104 jest połączony z nastawialnym uszczelniaczem 120 i w tym przykładzie wykonania nastawialny mechanizm uszczelniający 120 jest uruchamiany przez ciśnienie hydrauliczne, przekazywane przez łącznik rurowy 104. Ogólnie mówiąc, można opuścić liczne przewody we wnętrzu rozwijanego przewodu rurowego i/lub w pierścieniu między rozwijanym przewodem rurowym a wydobywczą rurą okładzinową. Stosowane przewody mogą służyć do wykonywania wielu różnych operacji, włącznie z, ale nie ograniczając się do nich,

PL 196 155 B1

a) zapewnianie połączenia hydraulicznego w celu uruchamiania poszczególnych części BHA, włącznie z, ale nie ograniczając się do nich, mechanizmem uszczelniającym i/lub urządzeniem perforującym;

b) tworzenie przewodów przepływowych w celu wprowadzenia lub cyrkulacji dodatkowych płynów i

c) zbieranie danych z urządzeń pomiarowych umieszczonych w odwiercie. Należy zauważyć, żejak pokazano na fig. 8A, BHA zawiera również zespoły centrujące 201, 203i 205, które są stosowane do utrzymywania BHAw centrum odwiertu, kiedy części BHAsą w położeniu marszowym.

Zastosowanie przewodu łączącego/przewodów łączących może umożliwić hydrauliczne uruchomianie i/lub zwalnianie nastawialnego, mechanicznego mechanizmu uszczelniającego, niezależnie od ciśnienia hydraulicznego w rozwijanym przewodzie rurowym. Umożliwia to rozszerzenie sposobu na stosowanie nastawialnych, mechanicznych mechanizmów uszczelniających, wymagających niezależnego hydraulicznego uruchamiania. Urządzenia perforujące, które wymagają ciśnienia hydraulicznego do selektywnego odpalania mogą być uruchamiane przy wykorzystaniu tego przewodu łączącego. Można wówczas użyć linię przewodową, jeśli jest opuszczana z rozwijanym przewodem i BHA, jako dodatkowy kanał transmisji sygnałów elektrycznych, co może być pożądane przy zbieraniu danych z czujników pomiarowych, umieszczonych w zespole urządzeń wiertniczych, lub do uruchamiania innych części składowych BHA, na przykład elektrycznego silnika, który może obracać lub wytwarzać moment obrotowy dla części składowych BHA. Alternatywnie, łącznik może zostać użyty do obsługi silnika hydraulicznego w celu uruchamiania różnych urządzeń wewnątrz odwiertu (np. silnika hydraulicznego do uruchamiania lub zwalniania nastawialnego mechanizmu uszczelniającego).

Zastosowanie przewodu łączącego/przewodów łączących może umożliwić, jeśli trzeba, wprowadzanie lub cyrkulację z precyzyjnym sterowaniem dowolnego płynu do licznych miejsc. Na przykład, aby zapobiec osadzaniu się wypełniacza na mechanizmie uszczelniającym podczas hydraulicznego kruszenia z udziałem wypełniacza, można opuścić do odwiertu przewód łączący i użyć go do wytworzenia niezależnego, ciągłego lub przerywanego spłukiwania oraz cyrkulacji strumienia płynu, aby uniemożliwić gromadzenie się wypełniacza na mechanizmie uszczelniającym.

Na przykład, jeden przewód łączący może sięgać miejsca tuż nad nastawialnym mechanizmem uszczelniającym, podczas gdy inny sięga miejsca tuż pod nastawialnym mechanizmem uszczelniającym. Następnie, jeśli trzeba, płyn (np. azot) może cyrkulować w odwiercie do dowolnego lub do obu miejsc w celu wypłukania wypełniacza, który stanowi środek podsadzający do szczelinowania z rejonu otaczającego mechanizm uszczelniający i dzięki temu można zmniejszyć możliwość zakleszczenia BHA w wyniku nagromadzenia się tego wypełniacza. W przypadku cyrkulacji płynu, należy zauważyć, że wielkość przewodu łączącego oraz płyn powinny być tak dobrane, aby zapewnić uzyskanie żądanej szybkości, zaś spadek ciśnienia w wyniku wystąpienia tarcia w przewodzie łączącym nie powinien wprowadzać ograniczeń.

Oprócz przewodów łączących złożonych z ciągu rur, które zapewniają hydrauliczną komunikację w odwiercie jako środki sygnalizacyjne przeznaczone do uruchamiania części BHA (lub ewentualnie jako środki do transmisji sygnałów w celu rejestracji na powierzchni danych z czujników umieszczonych w odwiercie). Ogólnie mówiąc, do odwiertu można wpuścić jedną lub więcej lin drucianych lub kabli światłowodowych w celu utworzenia komunikacji elektrycznej lub elektro-optycznej w odwiercie jako środek sygnalizacyjny, przeznaczony do uruchamiania części BHA (lub ewentualnie jako środek przesyłania sygnałów w celu rejestrowania na powierzchni wskazań czujników umieszczonych w odwiercie).

Figura 9 przedstawia szósty przykład wykonania wynalazku, w którym układ traktorowy składa się z górnego układu napędowego 131 i dolnego układu napędowego 133, i jest przyłączony do BHA. Układ ten służy do opuszczania i ustawiania BHA w odwiercie. W tym przykładzie wykonania poszczególne strefy są obrabiane w kolejności od najgłębszego miejsca w odwiercie do najpłytszego. Wtym przykładzie wykonania BHA również zawiera wewnętrzny, elektryczny układ pomp 117, zasilany energią elektryczną przesyłaną do odwiertu przez drucianą linę 102. Układ pomp 117 służy do napełniania lub opróżniania pompowanego, nastawialnego uszczelniacza 120 przy użyciu płynu z odwiertu. Wtym przykładzie wykonania, płyn roboczy jest pompowany przez pierścień między drucianą liną 102 a rurą okładzinową 82 i jest kierowany do danych perforacji. Fig. 9 pokazuje, że pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 został napompowany i umieszczony poniżej perforacji 241, które są związane z następną strefą przewidzianą do kruszenia. Pompowany, nastawialny uszczelniacz 120 zapewnia hydrauliczne odcięcie tak, że kiedy płyn roboczy jest pompowany przez pierścień między

PL 196 155 B1 drucianą liną 102 a rurą okładzinową 82, to jest zmuszany do wpłynięcia do perforacji 240 i 241 itworzy nowe rejony skruszone hydraulicznie 242. Operacje są następnie kontynuowane i powtarzane, jeśli trzeba, dla przewidzianej liczby stref i warstw formacji.

Jako alternatywne rozwiązanie dla szóstego przykładu wykonania, układ traktorowy może być samobieżny, sterowany za pomocą pokładowych układów komputerowych i zawierający pokładowe układy sygnalizacyjne tak, że może nie być konieczne dołączanie kabla lub rur w celu pozycjonowania, sterowania i/lub uruchamiania układu traktorowego. Ponadto, różne części BHA mogą być również sterowane za pomocą pokładowych układów komputerowych i mogą zawierać pokładowe układy sygnalizacyjne tak, że nie jest konieczne dołączanie kabla lub rur w celu sterowania i/lub uruchamiania tych części. Na przykład, układ traktorowy i/lub części BHA mogą zawierać pokładowe źródła zasilania (np. baterie), układy komputerowe i układy nadawania/odbierania danych tak, że traktor i części BHA mogą być sterowane zdalnie z powierzchni przy pomocy środków do zdalnego sterowania, lub alternatywnie, różne pokładowe układy komputerowe mogą zostać wcześniej zaprogramowane na powierzchni w celu wykonania żądanej sekwencji operacji po opuszczeniu do odwiertu.

W siódmym przykładzie wykonania wynalazku, pokazanym na fig. 10 strumienie płynu abrazyjnego (lub erozyjnego) są stosowane jako środki do perforacji odwiertu. Stosowanie płynów abrazyjnych (lub erozyjnych) jest w branży petrochemicznej popularnym sposobem cięcia i perforacji ciągów rur w odwiercie oraz innych części odwiertu i głowicy odwiertu. Użycie rozwijanego przewodu rurowego lub połączonych rur jako środka podtrzymującego BHA pozwala wykorzystać go jako przewód przepływowy, wykorzystywany w technologii cięcia strumieniem płynu abrazyjnego. W tym celu BHA jest wyposażony w narzędzie strumieniowe. Narzędzie strumieniowe pozwala pompować zawiesiny lub układy płynów abrazyjnych (lub erozyjnych) z dużą prędkością i pod dużym ciśnieniem do odwiertu przez rury i przez dysze strumieniowe. Abrazyjny (lub erozyjny) płyn przecina ściankę rury okładzinowej, osłony betonowej i penetruje formację w celu utworzenia połączenia przepływowego z formacją. Dowolne rozkłady otworów i szczelin mogą być uzyskiwane przy użyciu narzędzia strumieniowego podczas stymulacji. Ogólnie mówiąc, cięcie i perforowanie przy użyciu płynu abrazyjnego (lub erozyjnego) może być wykonywane w szerokim zakresie parametrów pompowania, stosując różne układy płynów (wodę, żele, oleje i kombinacje cieczy i gazu) oraz z różnymi abrazyjnymi materiałami stałymi (piasek, materiały ceramiczne itd.), jeśli wymagane jest używanie stałego materiału do wykonywania specyficznych perforacji w odwiercie.

Narzędzie strumieniowe zastępuje tradycyjny układ działa perforującego z selektywnym odpalaniem, opisany w poprzednich sześciu przykładach wykonania i ponieważ narzędzie strumieniowe może mieć długość od0,3 m do 1,2 m (jednej do czterech stóp), to wymagana długość powierzchniowego układu smarowania jest znacznie zmniejszona (nawet o 18,3 m (60 stóp) lub więcej) w porównaniu z wysokością wymaganą przy stosowaniu tradycyjnych zespołów działa perforującego jako urządzenia perforującego. Zmniejszenie wymaganej wysokości powierzchniowego układu smarowania daje kilka korzyści, włącznie ze zmniejszeniem kosztu i czasu wykonywania operacji.

Figura 10 ilustruje szczegółowo siódmy przykład wykonania wynalazku, w którym narzędzie strumieniowe 310 jest zastosowane jako urządzenie perforujące, zaś połączone rury 302 są użyte do podtrzymywania BHA w odwiercie. W tym przykładzie wykonania mechaniczny, rozkładany przy pomocy nacisku, nastawialny uszczelniacz 316 jest stosowany jako nastawialne urządzenie uszczelniające. Mechaniczny lokalizator 318 kołnierza rury okładzinowej 82 jest używany do kontroli głębokości opuszczenia i do ustawiania BHA. Podzespół jednokierunkowego, obejmującego cały otwór, klapowego zaworu zwrotnego 304 zapewnia to, że płyn nie popłynie w górę łączonych rur 302. Podzespół odcinającego świdra typu rybi ogon 306 jest używany jako zabezpieczające urządzenie zwalniające. Podzespół 308 przepustów cyrkulacyjnych/wyrównujących pozwala w pewnych warunkach uzyskać cyrkulację płynu, jak również wyrównanie ciśnienia nad i pod mechanicznym, rozkładanym przy pomocy nacisku, nastawialnym uszczelniaczem 316, zaś podzespół 314 jednokierunkowego, kulowego zaworu zwrotnego zapewnia, że płyn może płynąć tylko do góry spod mechanicznego, rozkładanego przy pomocy nacisku, nastawialnego uszczelniacza 316 do podzespołu 308 przepustu cyrkulacyjnego i wyrównującego.

Narzędzie strumieniowe 310 zawiera przepusty 312 przepływu strumieniowego, które są przeznaczone do przyspieszania i kierowania płynu abrazyjnego, pompowanego przez połączone rury 302 do strumienia, bezpośrednio uderzającego o rurę okładzinową 82. W tej konfiguracji, mechaniczny lokalizator 318 kołnierza rury okładzinowej 82, jest odpowiednio przystosowany i dołączony do mechanicznego, rozkładanego przy pomocy nacisku, nastawialnego uszczelniacza 316 tak, aby umożliPL 196 155 B1 wić przepływ płynu do góry spod niego do podzespołu 308 przepustu cyrkulacyjnego i wyrównującego. Pola przekrojów poprzecznych dla przepływu w przewodach przepływowych umieszczonych w podzespole 308 przepustu cyrkulacyjnego i wyrównującego mają takie wartości, aby zapewnić istotnie większe pole powierzchni dla przepływu niż pole powierzchni dla przepływu w przepustach strumieniowych 312 tak, że większość przepływu wewnątrz połączonych rur 302 lub BHA korzystnie przepływa raczej przez podzespół 308 przepustu cyrkulacyjnego i wyrównującego niż przez przepusty strumieniowe 312, kiedy podzespół 308 przepustu cyrkulacyjnego i wyrównującego jest w położeniu otwartym. Podzespół 308 przepustu cyrkulacyjnego i wyrównującego jest otwierany i zamykany przez osiowy ruch w górę i w dół połączonych rur 302.

W tym przykładzie wykonania, połączone rury 302 są korzystnie stosowane z mechanicznym, rozkładanym przy pomocy nacisku, nastawialnym uszczelniaczem 316, ponieważ może on być łatwo rozłożony i złożony przez pionowy ruch i/lub obrót wymuszany przez połączone rury 302. Pionowy i/lub obrotowy ruch przykłada się przy pomocy połączonych rur 302 przy użyciu układu pogłębiającego, wspomaganego przez wieżę wiertniczą oraz obrotowego układu napędowego, działających jako powierzchniowe środki do łączenia, instalowania i wyjmowania łączonych rur 302 do i z odwiertu. Należy zauważyć, że powierzchniowy sprzęt, sposoby i procedury związane z użyciem układu pogłębiającego wspomaganego przez wieżę wiertniczą oraz obrotowego układu napędowego są powszechne i dobrze znane dla specjalisty w danej dziedzinie w odniesieniu do łączenia, instalowania i wyjmowania łączonych rur do/z odwiertu pod ciśnieniem.

Alternatywnie, stosowanie wieży wiertniczej wraz z obrotowym układem zasilania i głowicą poszerzającą zamiast układu pogłębiającego, może pomóc przy łączeniu, instalowaniu i usuwaniu połączonych rur do/z odwiertu pod ciśnieniem. To również jest powszechne i dobrze znane dla specjalisty w danej dziedzinie odnośnie łączenia, instalowania i wyjmowania połączonych rur w/z odwiertu pod ciśnieniem. Należy również zauważyć, że powierzchniowa konfiguracja wieży wiertniczej i instalacji wodociągowej obejmuje odpowiednie rozgałęzienia, rurociągi i zawory w celu wywołania przepływu do, z i między wszystkimi odpowiednimi urządzeniami/budynkami powierzchniowymi a odwiertem, włącznie z, ale bez ograniczania do nich, łączonymi rurami, pierścieniem między połączonymi rurami arurą okładzinową, pompami, zbiornikami płynu i studniami dla przepływu wstecznego.

Ponieważ mechaniczny, rozkładany przy pomocy nacisku, nastawialny uszczelniacz jest uaktywniany przez pionowy ruch i/lub obrót połączonych rur 302, to płyn może być pompowany w dół połączonych rur 302 bez konieczności stosowania dodatkowych zaworów sterujących i/lub zaworów odcinających, które byłyby potrzebne, gdyby zastosowano pompowany uszczelniacz jako nastawialne urządzenie uszczelniające. Wnętrze połączonych rur 302 jest wykorzystywane w ten sposób, jako niezależny przewód przepływowy między powierzchnią a narzędziem strumieniowym 310 tak, że płyn abrazyjny może być pompowany przez połączone rury 302 do narzędzia strumieniowego 310. Przepusty 312 przepływu strumieniowego, usytuowane w narzędziu strumieniowym 310 wytwarzają następnie strumień płynu abrazyjnego o dużej prędkości, który jest kierowany w celu perforacji na rurę okładzinową 82 i osłonę betonową 8j4 w celu utworzenia połączenia hydraulicznego z formacją 86.

Na figurze 10 pokazano, że narzędzie strumieniowe 310 użyte zostało do wykonania perforacji 320 w celu penetracji pierwszej warstwy danej formacji. Pierwsza warstwa danej formacji została poddana stymulacji przy pomocy hydraulicznego kruszenia 322.

Na figurze 10 pokazano również, że narzędzie strumieniowe 310 zostało przemieszczone wewnątrz odwiertu i użyte do wykonania perforacji 324 w drugiej warstwie danej formacji. Mechaniczny, rozkładany przy pomocy nacisku, nastawialny uszczelniacz 316 został uaktywniony w celu zapewnienia hydraulicznego uszczelnienia wewnątrz odwiertu przed stymulacją perforacji 324 w drugim etapie wieloetapowego, hydraulicznego kruszenia z użyciem wypełniacza.

Należy zauważyć, że przepusty 312 przepływu strumieniowego mogą być usytuowane w odległości od 15,2 cm do 0,3 m (około sześciu cali do jednej stopy) od mechanicznego, rozkładanego przy pomocy nacisku, nastawialnego uszczelniacza 316 tak, że po pompowaniu płynu z wypełniaczem środek podsadzający do szczelinowania w drugim etapie, należy wziąć pod uwagę gromadzenie się wypełniacza na mechanicznym, rozkładanym przy pomocy nacisku, nastawialnym uszczelniacze 316 i nieabrazyjny i nieerozyjny płyn może być pompowany przez połączone rury 302 i przez przepusty 312 przepływu strumieniowego i/lub podzespół 308 przepustu cyrkulacyjnego i wyrównującego zależnie od potrzeby, w celu usunięcia wypełniacza z mechanicznego, rozkładanego przy pomocy nacisku, nastawialnego uszczelniacza 316. Ponadto, narzędzie strumieniowe 310 może być obracane (kiedy mechaniczny, rozkładany przy pomocy nacisku, nastawialny uszczelniacz 316 nie jest uaktyw26

PL 196 155 B1 niony) przy użyciu połączonych rur 302, które mogą być obracane przy pomocy powierzchniowego układu obrotowego w celu dalszego oczyszczania z nagromadzonego wypełniacza, który może pojawić się na mechanicznym, rozkładanym przy pomocy nacisku, nastawialnym uszczelniaczu 316. Ponieważ otwory powstają przy użyciu strumienia płynu, to nie występują zadziory w otworach. Ponieważ nie ma zadziorów, które mogłyby spowodować dodatkowe zużycie lub uszkodzenie elastomerów mechanicznego uszczelniacza 316, to jego trwałość może być większa niż w sytuacjach, kiedy zadziory mogą występować.

Należy również zauważyć, że sterowanie przepływem, realizowane przez podzespół 314 jednokierunkowego, kulowego zaworu zwrotnego i podzespół 304 jednokierunkowego, klapowego zaworu zwrotnego, umożliwia równoważenie ciśnienia nad i pod mechanicznym, rozkładanym przy pomocy nacisku, nastawialnym uszczelniaczem 316, kiedy ciśnienie pod nim jest większe niż ciśnienie nad nim. W sytuacji, kiedy ciśnienie nad uszczelniaczem 316 jest większe niż ciśnienie pod nim, to może ono być łatwo obniżone przez wykonanie sterowanego przepływu powrotnego z właśnie stymulowanej strefy przy użyciu pierścienia między połączonymi rurami 302 a rurą okładzinową 82, albo przez cyrkulację płynu o małej gęstości (np. azotu) w dół przez połączone rury 302 i do góry przez pierścień między połączonymi rurami 302 a rurą okładzinową 82.

Korzystne jest zastosowanie jednokierunkowego klapowego zaworu zwrotnego 304, gdyż ten rodzaj zaworu umożliwia nieograniczone pompowanie płynu abrazyjnego (lub erozyjnego) do odwiertu, a następnie umożliwia przepuszczenie kulek sterujących, które, zależnie od konkretnej konstrukcji części składowych danego BHA, mogą być opuszczane z powierzchni w celu kontrolowania przepływu płynu i hydrauliki poszczególnych części składowych BHA lub powodują bezpieczne odcięcie BHA. Zależnie od danej konstrukcji narzędzia, można zastosować wiele różnych konfiguracji zaworów wcelu uzyskania funkcjonalności zaworów regulacji przepływu, opisanych w tym przykładzie wykonania.

Jako alternatywne rozwiązanie siódmego przykładu wykonania, można dołączyć podzespół zawierający zwornik, który może umożliwić podtrzymywanie innych urządzeń pomiarowych lub części składowych BHA. Zwornik, na przykład, może zawierać tradycyjny lokalizator kołnierza rury okładzinowej i narzędzie emitujące promieniowanie gamma, przy czym urządzenia te są opuszczane na linie drucianej i są wstawiane do zwornika w celu uzyskania dodatkowych danych diagnostycznych odnośnie położenia BHA i położenia szukanych warstw formacji. Ponadto, liczne abrazyjne narzędzia strumieniowe mogą zostać opuszczone jako części BHA celem regulacji charakterystyk cięcia perforacji, takich jak stosunek rozmiarów otworu do szczeliny, szybkość cięcia, odpowiednio do różnych materiałów abrazyjnych i/lub w celu uzyskania redundancji układu w przypadku przedwczesnego uszkodzenia części składowych.

Specjalista w danej dziedzinie zauważy, że wiele różnych części składowych może być wykorzystywanych jako części składowe zespołu urządzeń wiertniczych. Zespół może być tak skonfigurowany, że zawiera przyrządy do pomiaru charakterystyk zbiornika, płynu i odwiertu zgodnie z wymaganiami danej aplikacji. Na przykład, czujniki temperatury i ciśnienia mogą zostać wykorzystane do pomiaru temperatury i ciśnienia płynu w odwiercie podczas obróbki, gęstościomierz może zostać wykorzystany do pomiaru efektywnej gęstości płynu w odwiercie (co może być szczególnie użyteczne dla określenia rozmieszczenia i położenia wypełniacza podczas prowadzenia hydraulicznego kruszenia z wykorzystaniem wypełniacza), zaś układ czujnika radioaktywności (np. układy detekcji promieniowania gamma lub neutronowego) można użyć do lokalizowania stref zawierających węglowodory lub identyfikowania lub lokalizowania materiału radioaktywnego wewnątrz odwiertu lub formacji.

Zależnie od poszczególnych części składowych zespołu i od tego, czy urządzenie perforujące wytwarza otwory z zadziorami, które mogą uszkodzić mechanizm uszczelniający, zespół urządzeń może zostać wyposażony w narzędzie do usuwania zadziorów z otworów, które zdrapuje i usuwa te zadziory ze ścianki rury okładzinowej.

Zależnie od rodzaju części składowych zespołu urządzeń wiertniczych i od tego, czy może nastąpić nadmierne zużycie części składowych zespołu, kiedy zespół jest przesuwany stykając się ze ścianą rury okładzinowej, można opuścić podzespoły centrujące na zespół urządzeń wiertniczych wcelu uzyskania odpowiedniego mechanicznego ustawienia zespołu i uniemożliwienia lub zminimalizowania możliwości uszkodzenia w wyniku przesuwania się zespołu stykającego się ze ścianką rury okładzinowej.

Zależnie od rodzaju części składowych zespołu urządzeń wiertniczych i od tego, czy ładunki perforujące wytwarzają po odpaleniu znaczne fale uderzeniowe i niepożądane wibracje, zespół urząPL 196 155 B1 dzeń może zostać wyposażony w podzespół tłumienia oscylacji/udarów, który wyeliminuje lub zminimalizuje niepożądany wpływ detonacji ładunków perforujących na działanie układu.

Zależnie od zastosowanego układu opuszczającego i celów danej pracy, urządzenia perforujące i inne wymagane części składowe BHA mogą być umieszczone albo nad, albo pod nastawialnym mechanizmem uszczelniającym i w dowolnej kolejności jedna względem drugiej. Sam układ opuszczający, niezależnie od tego, czy jest to druciana lina, przewód elektryczny, rozwijany przewód rurowy, tradycyjne rury łączone lub traktor wiertniczy, mogą zostać wykorzystane do przekazywania sygnałów wcelu uaktywniania mechanizmu uszczelniającego i/lub urządzenia perforującego. Możliwe jest również zawieszenie takich środków sygnalizacyjnych wewnątrz tradycyjnych rur łączonych lub w rozwijanym przewodzie rurowym, używanych do podtrzymywania samych urządzeń uszczelniających i perforujących. Alternatywnie, środki sygnalizacyjne, niezależnie od tego, czy są to środki elektryczne, hydrauliczne, czy inne, mogą zostać wprowadzone do otworu poza środkami podtrzymującymi lub nawet zabudowane lub zawarte w jednym lub w kilku oddzielnych ciągach rozwijanych przewodów rurowych lub tradycyjnych, połączonych rur.

Odnośnie obróbek, w których wykorzystywane są układy płynów o dużej lepkości w studniach głębszych niż około 2438,4 m (8000 stóp), można uzyskać kilka znacznych korzyści technologicznych i ekonomicznych, stosując niniejszy wynalazek. Zmniejszenie spadku ciśnienia w wyniku tarcia umożliwia obróbkę głębszych studni i zmniejsza wymagania odnośnie specjalnego składu płynu kruszącego. Spadek ciśnienia w wyniku tarcia zostaje zmniejszony lub wyeliminowany, ponieważ płyn o dużej lepkości może być pompowany przez pierścień między rozwijanym przewodem rurowym lub innymi środkami podtrzymującymi a rurą okładzinową. Ponieważ zmniejszanie ciśnienia w wyniku tarcia może zostać zmniejszone lub wyeliminowane w stosunku do zmniejszania występującego przy pompowaniu układów płynów o dużej lepkości przez wnętrze rozwijanego przewodu rurowego, głębokości studni, na których ta technika może być stosowana są znacznie zwiększone. Na przykład, przyjmując rozwijany przewód rurowy o średnicy 3,81 cm (1,5 cala) opuszczony w rurze okładzinowej o średnicy zewnętrznej 13,97 cm (5,5 cala) i ciężarze 1,5 kg/m (17 funtów na stopę) długości, efektywne pole powierzchni przekroju poprzecznego przepływu jest w przybliżeniu takie jak w przypadku rury okładzinowej o średnicy 12,7 cm (5 cali). Przy takim efektywnym polu powierzchni przekroju poprzecznego przepływu, można poddawać obróbce studnie o głębokości rzędu 6096 m (20000 stóp) lub więcej przy większych szybkościach pompowania (np. rzędu 1,59 do 4,77 m³ (10 do 30 baryłek) na minutę lub więcej), uzyskując efektywny transport wypełniacza i hydrauliczne kruszenie przy zastosowaniu płynówo dużej lepkości.

Ponieważ pierścień zwykle może mieć większe równoważne pole przepływu, można stosować tradycyjne płyny kruszące, w przeciwieństwie do specjalnych płynów o niskiej lepkości (takich jak płyn ClearFrac™ firmy Dowell-Schlumberger), stosowanych do zmniejszania spadku ciśnienia wynikającego z tarcia w rozwijanym przewodzie rurowym. Stosowanie technologii z tradycyjnym płynem kruszącym umożliwia obróbkę formacji o temperaturach wyższych niż 121°C (250°F), w których obecnie dostępne, droższe płyny specjalne ulegają degradacji.

Stosowany mechanizm uszczelniający może być urządzeniem pompowanym, mechanicznym, rozkładanym przy pomocy nacisku, nastawialnym uszczelniaczem mechanicznym, rozkładanym przy pomocy nacisku dwuczęściowym uszczelniaczem, uszczelniaczem kubkowym lub dowolnym innym alternatywnym urządzeniem, które może zostać opuszczone przy pomocy środków opuszczających imoże zrealizować nastawialne uszczelnienie hydrauliczne lub spełniać równoważną funkcję. Znane są urządzenia zarówno pompowane jak i rozkładane przy pomocy nacisku, które tworzą luz w kierunku promieniowym między uszczelnieniem a ścianką rury okładzinowej (np. rzędu 0,64 cm (0,25 cala) do 2,54 cm (1 cal) dla urządzeń pompowanych lub (0,25 cm do 0,5 cm (0,1-0,2 cala) dla urządzeń rozkładanych przy pomocy nacisku) tak, że zużycie i uszkodzenia części uszczelniających są znacznie zmniejszone lub wyeliminowane.

W korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku istnieje dostateczny luz między mechanizmem uszczelniającym, kiedy jest w stanie złożonym a ścianką rury okładzinowej, aby umożliwić szybki ruch do lub z odwiertu bez znacznego uszkodzenia mechanizmu uszczelniającego lub bez środków kontroli ciśnienia, kontrolujących zmiany ciśnienia w studni w wyniku ruchu narzędzia. Zwiększony luz między powierzchnią uszczelnienia a ścianką rury okładzinowej (kiedy uszczelnienie nie jest uaktywnione) pozwala również na to,by rozwijany przewód rurowy i BHA były wprowadzane i wyprowadzane z otworu z dużo większymi prędkościami niż jest to możliwe w przypadku dotychczas dostępnych układów z rozwijanym przewodem rurowym. Ponadto, w celu zminimalizowania niepożąda28

PL 196 155 B1 nego zużycia lub przedarcia uszczelnienia, w korzystnym przykładzie wykonania, urządzenie perforujące perforuje ściankę rury okładzinowej tak, że uzyskiwany jest otwór perforacji o stosunkowo gładkiej krawędzi. Alternatywnie, mechaniczny, nastawialny mechanizm uszczelniający nie tworzy doskonałego uszczelnienia hydraulicznego i, na przykład, pozostawia małą szczelinę na obwodzie urządzenia. Ta mała szczelina może mieć takie wymiary, aby tworzyć mechanizm uszczelniający (jeśli trzeba), przy czym wypełniacz zatrzymuje się na niej, jak również tworzy uszczelnienie (jeśli trzeba), które może zostać usunięte przez cyrkulację płynu. Ponadto, zależnie od danej aplikacji możliwe jest, że stymulacja może być prowadzona w ekonomicznie realny sposób, nawet jeśli doskonałe uszczelnienie hydrauliczne nie jest uzyskiwane przy pomocy mechanicznego, nastawialnego mechanizmu uszczelniającego.

Ponieważ urządzenie perforujące jest opuszczane jednocześnie z nastawialnym mechanizmem uszczelniającym, to wszystkie części składowe mogą mieć głębokość kontrolowaną w tym samym czasie przez ten sam sposób pomiaru. Eliminuje to problemy związane z kontrolowaniem głębokości, występujące w przypadku dotychczasowych sposobów, kiedy operacje perforowania i stymulowania są wykonywane przy stosowaniu różnych układów pomiarowych w różnych momentach i w różnych przejściach odwiertu. Bardzo dokładna kontrola głębokości może zostać uzyskana przy użyciu lokalizatora kołnierza rury okładzinowej, co jest korzystnym sposobem kontroli głębokości.

Całkowita wysokość poszczególnych perforowanych stref nie jest ograniczona. Jest to przeciwieństwem problemu, właściwego dla dotychczasowych układów wykorzystujących rozwijany przewód rurowy przy użyciu dwuczęściowego uszczelniacza, jak urządzenie, które ogranicza stosowanie do 4,57-9,14 m (15-30 stóp) wysokości perforowanej warstwy.

Ponieważ nie muszą być stosowane stałe korki pomostowe, to zostaje wyeliminowany rosnący koszt i ryzyko uszkodzenia odwiertu, związane z operacjami wywiercania korków.

Jeśli rozwijany przewód rurowy jest stosowany jako środek opuszczający, możliwe jest, że ciąg rozwijanego przewodu użyty do stymulacji może zostać zawieszony w głowicy odwiertu i użyty jako produkcyjny ciąg rur, co może dać znaczne oszczędności w wyniku wyeliminowania potrzeby instalowania wieży wiertniczej nad studnią w celu zainstalowania tradycyjnego, produkcyjnego ciągu rur, złożonego z połączonych rur.

Kontrolowanie kolejności obrabianych stref umożliwia optymalizację poszczególnych etapów obróbki w oparciu o charakterystyki każdej strefy. Ponadto, możliwość wystąpienia nieoptymalnej stymulacji w wyniku jednoczesnej obróbki wielu stref jest w zasadzie wyeliminowana dzięki temu, że tylko jedna otwarta grupa perforacji jest udostępniona dla obróbki. Na przykład, w przypadku kruszenia hydraulicznego, niniejszy wynalazek może zminimalizować możliwość przelania lub nieoptymalnego umieszczenia wypełniacza w szczelinie. Również, jeśli wystąpi taki problem, że obróbka musi zostać przerwana, to położone nad otworem strefy, przewidziane do stymulacji, nie zostaną zaniedbane, ponieważ nie są jeszcze perforowane. Jest to przeciwieństwem sytuacji występującej przy tradycyjnym uszczelnianiu kulkowym lub stymulacji z wykorzystaniem rozwijanego przewodu rurowego, gdzie wszystkie perforacje muszą zostać przestrzelone przed rozpoczęciem stymulacji. Jeśli nie powiedzie się tradycyjna stymulacja z wykorzystaniem rozwijanego przewodu rurowego, może być niezwykle trudno efektywnie wyizolować i stymulować długą warstwę. Ponadto, jeśli tylko jedna grupa perforacji jest otwarta nad elementem uszczelniającym, to płyn może cyrkulować bez możliwości dostania się do innych licznych grup otwartych perforacji nad górnym elementem uszczelniającym, co jest możliwe w przypadku tradycyjnej stymulacji z użyciem rozwijanego przewodu rurowego. Może to zminimalizować lub wyeliminować straty płynu i uszkodzenie formacji, podczas gdy w przeciwnym przypadku ciśnienie cyrkulacji w odwiercie mogłoby przewyższyć ciśnienie porowatej formacji.

Cała obróbka może zostać wykonana przy jednym wejściu do odwiertu, co oznacza znaczne oszczędności w stosunku do innych technik, które wymagają licznych prac drucianej liny lub wieży wiertniczej, aby wprowadzać do lub wyprowadzać z odwiertu urządzenia między etapami obróbki.

Wynalazek może być zastosowany do wieloetapowych obróbek w pochylonych lub poziomych odwiertach. Zwykle stosowanie innych, tradycyjnych technologii separacji w pochylonych i poziomych odwiertach jest trudniejsze ze względu na naturę przenoszenia płynu z materiałem separującym nad długimi warstwami, zwykle związanymi z pochylonymi lub poziomymi odwiertami.

Jeśli wystąpią odrzuty podczas kruszenia, to wynalazek dostarcza sposób dla wypompowania przez cyrkulację płynu zawierającego piasek w pierścieniu tak, że operacje stymulujące mogą zostać podjęte bez konieczności wyciągania rozwijanego przewodu i BHA z otworu. Obecność rozwijanego przewodu rurowego dostarcza środek do pomiaru ciśnienia w odwiercie po perforowaniu lub podczas

PL 196 155 B1 operacji stymulowania w oparciu o wyliczenia ciśnienia, obejmujące ciąg rozwijanego przewodu rurowego w warunkach odcięcia (lub przy małej szybkości przepływu).

Obecność układu rozwijanego przewodu rurowego lub tradycyjnego układu połączonych rur, jeśli jest stosowany jako środek opuszczający, dostarcza środek do wprowadzania płynu do odwiertu niezależnie od płynu wprowadzanego przez pierścień. Może to być użyteczne, na przykład przy prowadzeniu dodatkowych operacji, takich jak:

a) oczyszczanie mechanizmu uszczelniającego BHA i przepustów przepływowych z gromadzącego się wypełniacza (który mógłby spowodować zakleszczenie narzędzia) przez pompowanie do odwiertu płynu z nominalną szybkością w celu spłukania mechanizmu uszczelniającego i przepustów przepływowych;

b) operacje mieszania płynów w odwiercie (omawiane poniżej);

c) dostarczanie kwasu do odwiertu podczas perforowania, aby przyspieszyć czyszczenie otworów perforacji i tworzenie połączenia z formacją i

d) niezależne stymulowanie dwóch stref, izolowanych jedna od drugiej przez nastawialny mechanizm uszczelniający.

W tym przypadku, kiedy rury są użyte jako środek opuszczający, zależnie od konkretnych operacji i części składowych zespołu urządzeń wiertniczych, płyn może cyrkulować wciąż w odwiercie lub tylko wtedy, kiedy urządzenie uszczelniające jest zasilane, lub tylko wtedy, kiedy urządzenie uszczelniające nie jest zasilane, lub kiedy przepusty wyrównujące są otwarte lub zamknięte. Zależnie od danych części składowych zespołu urządzeń wiertniczych i danej konstrukcji zaworów sterujących przepływem w odwiercie, które mogą być stosowane na przykład jako integralne części podzespołów przepustów wyrównujących, podzespołów przepustów cyrkulacyjnych lub podzespołów przepustów przepływowych, zawory sterujące przepływem w odwiercie mogą być uruchamiane za pośrednictwem drucianej liny, w sposób hydrauliczny, przepływem, „zatrzaskiem j”, przesuwną tuleją lub przy pomocy wielu innych środków znanych specjalistom w dziedzinie uruchamiania wiertniczych zaworów sterowania przepływem.

Układ wykorzystujący rozwijany przewód rurowy umożliwia również kontrolowany przepływ wsteczny w poszczególnych etapach obróbki, pomagający oczyścić i zamknąć szczelinę. Przepływ wsteczny może być realizowany przez pierścień między rozwijanym przewodem a rurą okładzinową lub alternatywnie, może być realizowany nawet przez ciąg rozwijanego przewodu, jeśli nadmierny wsteczny przepływ zawierający wypełniacz nie stanowi problemu.

Urządzenie perforujące może być dostępnym w handlu układem perforującym. Układy dział mogą zawierać to, co jest tutaj określane układem „selektywnego odpalania” tak, że jeden zespół działa perforującego zawiera liczne ładunki lub grupy ładunków perforujących. Każda grupa jednego lub wielu ładunków perforujących może być zdalnie sterowana i odpalana z powierzchni przy użyciu elektrycznych, radiowych, ciśnieniowych, światłowodowych lub innych sygnałów uruchamiających. Każda grupa ładunków perforujących może być dostosowana (pod względem liczby ładunków, liczby strzałów na stopę, rozmiaru otworu, charakterystyk penetracji) do optymalnej perforacji danej strefy, która ma być poddawana obróbce w danym etapie. Przy obecnej technologii selektywnego odpalania, znane są komercyjne układy dział, które pozwalają perforować kolejno około 30 do 40 warstw w jednym wejściu do odwiertu. Działa mogą być wstępnie zwymiarowane i dostosowane do odpalania licznych grup perforacji. Działa mogą być zlokalizowane w dowolnym miejscu w zespole urządzeń wiertniczych, wtym albo nad, albo pod mechanicznym, nastawialnym mechanizmem uszczelniającym.

Warstwy formacji mogą być grupowane do obróbki w oparciu o właściwości zbiornika, projektowany sposób obróbki lub ograniczenia wnoszone przez urządzenia. Po każdej grupie warstw (korzystnie od 5 do około 20) na końcu dnia roboczego (często ze względu na oświetlenie) lub w przypadku wystąpienia trudności z uszczelnieniem jednej lub wielu stref, korek pomostowy lub inne urządzenie mechaniczne są korzystnie używane do odizolowania grupy warstw już poddanych obróbce od następnej grupy, przewidzianej do obróbki. Jeden lub więcej selektywnie wstawianych korków lub przegród szczelin może być transportowanych wraz z zespołem urządzeń wiertniczych i ustawianych zależnie od potrzeby podczas operacji kończącej w celu utworzenia mechanicznej izolacji między perforowanymi warstwami i wyeliminowania potrzeby oddzielnego opuszczania liny drucianej w celu ustawienia mechanicznych urządzeń izolujących lub czynników separujących między grupami szczelin poddanych różnym etapom obróbki.

Ogólnie, innowacyjny sposób może zostać łatwo zastosowany w produkcyjnych rurach okładzinowych o średnicy od 11,43 cm (4,5 cala) do 17,78 cm (7 cali) przy znanych, dostępnych komercyjnie

PL 196 155 B1 układach dział perforujących i mechanicznych, nastawialnych mechanizmach uszczelniających. Innowacyjny sposób może zostać zastosowany w mniejszych lub większych rurach okładzinowych z mechanicznymi, nastawialnymi mechanizmami uszczelniającymi odpowiednio dostosowanymi do mniejszych lub większych rur okładzinowych.

Jeśli stosowane są działa perforujące z selektywnym odpalaniem, każde działo może mieć od 0,6 m do 2,4 m (od 2 do 8 stóp) długości i zawierać od 8 do 20 ładunków perforujących, umieszczonych wzdłuż rury działa z koncentracją strzałów w zakresie od 1do 6 strzałów na 0,3 m (na stopę), ale korzystnie od 2 do 4 strzałów na 0,3 m (na stopę). W korzystnym przykładzie wykonania, nawet 15 do 20 indywidualnych dział może być zainstalowanych jedno nad drugim tak, że całkowita długość zmontowanego układu dział jest korzystnie utrzymywana poniżej około 24,38 m do 30,48 m (80 do 100 stóp). Taka całkowita długość działa może zostać wprowadzona do odwiertu przy użyciu łatwo dostępnego dźwigu powierzchniowego i układu smarowania. Większe długości działa mogą być również stosowane, ale mogą wymagać dodatkowego lub specjalnego wyposażenia powierzchniowego, zależnie od całkowitej liczby dział, tworzących urządzenie perforujące. Należy zauważyć, że w pewnych zastosowaniach długości dział, liczba ładunków w dziale i koncentracja strzałów mogą być większe lub mniejsze niż podane powyżej, gdyż na konstrukcję końcowego układu perforującego mają wpływ charakterystyki przewidzianej do stymulowania formacji.

W celu zminimalizowania całkowitej długości układu dział i BHA, może być pożądane użycie wielu (dwóch lub więcej) nośników ładunków, jednorodnie rozmieszczonych wokół i przymocowanych taśmą, przyspawanych lub w inny sposób przymocowanych do rozwijanego przewodu rurowego lub dołączonych pod mechanicznym, nastawialnym mechanizmem uszczelniającym. Na przykład, jeśli trzeba stymulować 30 stref, przy czym każda strefa jest perforowana działem o długości 1,2 m (4 stopy), jeden zespół dział miałby całkowitą długość około 45,72 m (150 stóp), co może być niewygodne do obsługi na powierzchni.

Alternatywnie, mogą zostać opuszczone dwa zespoły dział umieszczone jeden naprzeciw drugiego na rozwijanym przewodzie rurowym, przy czym każdy zespół może zawierać 15 dział, a całkowita długość może być równa około 22,86 m (75 stóp), co może być łatwo wykonane na powierzchni przy istniejących układach smarowania i dźwigu.

Alternatywne rozmieszczenie działa lub dział perforujących może polegać na umieszczeniu jednego lub więcej dział nad mechanicznym, nastawialnym mechanizmem uszczelniającym. Mogą być dwa lub więcej oddzielnych zespołów dział, przymocowanych w taki sposób, że ładunki nie są skierowane w stronę części składowych zespołu urządzeń wiertniczych lub rozwijanego przewodu rurowego. Może być również jeden zespół z ładunkami zgromadzonymi gęściej i mechanizmami odpalającymi dostosowanymi do jednoczesnego odpalania tylko podgrupy ładunków w danej warstwie, na przykład wszystkie o danej fazie.

Chociaż opisane w tym przykładzie wykonania urządzenie perforujące wykorzystuje zdalnie odpalane ładunki lub cięcie strumieniem płynu w celu perforowania rury okładzinowej i osłony betonowej, to alternatywne urządzenia perforujące, włącznie z, ale bez ograniczania do nich, rozpuszczaniem chemicznym lub urządzeniami do wiercenia i frezowania, mogą być stosowane w zakresie niniejszego wynalazku w celu utworzenia drogi przepływu między odwiertem a otaczającą formacją. Dla celów niniejszego wynalazku, określenie „urządzenie perforujące” ma szerokie znaczenie, obejmując wszystkie powyższe, jak również dowolne urządzenie uaktywniające, zawieszone w odwiercie w celu uaktywniania ładunków lub innych środków perforujących, które mogą być przenoszone przez rurę okładzinową lub inne środki poza zespołem urządzeń wiertniczych lub urządzeń podwieszających, użytych do podtrzymywania zespołu urządzeń wiertniczych.

BHA może zawierać silnik wiertniczy lub inny mechanizm dostarczający obroty/moment obrotowy w celu uruchamiania mechanicznych mechanizmów uszczelniających, wymagających obrotów/momentu obrotowego do uaktywnienia. Takie urządzenie, wraz z urządzeniem zapewniającym orientację w przestrzeni (np. żyroskop lub kompas) pozwala na ukierunkowaną perforację tak, że otwory perforacji są wykonywane w preferowanym kierunku geograficznym. Alternatywnie, jeśli stosowane są tradycyjne rury łączone, to można przekazywać obrót i moment obrotowy do odwiertu przez bezpośredni obrót połączonych rur przy użyciu urządzeń napędu obrotowego, które mogą być łatwo dostępne w tradycyjnych wieżach wiertniczych, stosowanych do oczyszczania odwiertu. Czujniki urządzeń wiertniczych, służące do pomiaru warunków w studni (lokalizator kołnierza rury okładzinowej, czujniki ciśnienia, temperatury i inne) w celu kontrolowania parametrów stymulacji w odwiercie w czasie rzeczywistym, właściwości zbiornika i/lub parametrów studni mogą zostać również opuszczone jako część BHA.

PL 196 155 B1

Oprócz nastawialnego, mechanicznego urządzenia separującego, inne materiały/urządzenia separujące mogą być pompowane do odwiertu podczas obróbki, włącznie z, ale bez ograniczania do nich, uszczelnieniami kulkowymi lub cząstkami stałymi, takimi jak piasek, materiał ceramiczny, wypełniacz, sól, woski, żywice lub inne organiczne lub nieorganiczne związki lub przez alternatywne układy płynów, takie jak płyny o podwyższonej lepkości, żele, pianki lub inne chemicznie formowane płyny lub inne czynniki separujące. Dodatkowy materiał separujący może być użyty w celu zminimalizowania czasu trwania stymulacji, gdyż pewne oszczędności czasowe można uzyskać przez zmniejszenie liczby ustawień mechanicznego urządzenia separującego, a przy tym uzyskując separację między licznymi strefami. Na przykład, w warstwie o długości 914,4 m (3000 stóp), w której trzeba poddać obróbce poszczególne strefy oddalone nominalnie o 30,48 m (100 stóp), może być pożądane użycie mechanicznego, nastawialnego urządzenia separującego, działającego w odstępach co 152,4 m (500 stóp) wzdłuż otworu, a następnie separowanie każdego z sześciu rejonów przy pomocy czynnika separującego, przenoszonego w płynie roboczym. Alternatywnie, można zastosować technikę ograniczonego zasięgu w stosunku do licznych warstw jako podgrup całej warstwy przewidzianej do obróbki. Dowolna z tych odmian zmniejsza liczbę mechanicznych ustawień urządzenia separującego, co może zwiększyć jego trwałość.

Jeśli ciąg rur jest używany jako środek opuszczający, rury umożliwiają opuszczenie urządzeń mieszających płyny w odwiercie i zastosowanie technologii mieszania. W szczególności, ciąg rur może zostać użyty do pompowania związków chemicznych do odwiertu i przez przepusty przepływowe w zespole urządzeń wiertniczych w celu wymieszania z płynem pompowanym przez pierścień między rurą a rurą okładzinową. Na przykład, podczas hydraulicznego kruszenia może być pożądane pompowanie azotu lub dwutlenku węgla do odwiertu przez rurę i mieszanie w odwiercie z płynem roboczym tak, aby uzyskać przepływ wsteczny wspomagany azotem lub dwutlenkiem węgla.

Taki sposób i takie urządzenia mogą być zastosowane do obróbki pionowych, pochylonych lub poziomych odwiertów. Na przykład, wynalazek dostarcza sposób wytwarzania licznych pionowych (lub w zasadzie pionowych) szczelin, przecinających poziome lub pochylone odwierty. Taka technika umożliwia ekonomiczne zakończenie prac w licznych studniach z jednego miejsca. Można zrealizować również obróbkę studni z wieloma odejściami, przy czym najgłębsze odejście jest obrabiane najpierw. Następnie wstawiany jest korek lub tuleja, jest uaktywniane w celu odcięcia najniższego odejścia. Następnie obrabiane jest następne wyższe odejście i kolejny korek jest wstawiany lub tuleja jest uaktywniana w celu odizolowania tego odejścia i proces jest powtarzany w celu obróbki żądanej liczby odejść w jednym odwiercie.

Jeśli stosowane są działa perforujące z selektywnym odpalaniem, chociaż pożądane z punktu widzenia maksymalizacji liczby warstw, które mogą być obrabiane, zastosowanie krótkich dział (tj. o długości 1,22 m (4 stóp) mniej) może ograniczyć produktywność studni w pewnych przypadkach przez wywołanie zwiększonego spadku ciśnienia w rejonie zbiornika w pobliżu odwiertu w porównaniu z zastosowaniem dłuższych dział. Produktywność może zostać podobnie ograniczona, jeśli tylko krótka warstwa (tj. o długości 1,22 m (4 stopy) lub mniej) jest perforowana przy użyciu strumienia abrazyjnego. Możliwość nadmiernego przepływu wstecznego wypełniacza może również wzrosnąć, prowadząc do zmniejszenia efektywności stymulacji. Przepływ wsteczny jest korzystnie wykonywany z kontrolowaną, niską szybkością, aby ograniczyć możliwy przepływ wsteczny wypełniacza. Zależnie od skutków przepływu wstecznego, powleczony żywicą wypełniacz lub alternatywne konfiguracje działa mogą być stosowane w celu poprawienia efektywności stymulacji.

Ponadto, jeśli rury lub kabel są używane jako środki opuszczające, aby zmniejszyć możliwość niepożądanego erodowania rur lub kabla przez wypełniacz w wyniku bezpośrednich uderzeń płynu zawierającego wypełniacz, podczas pompowania do przepustów z bocznym wylotem, w głowicy odwiertu można zainstalować „urządzenie izolujące”. Urządzenie izolujące może zawierać kryzę z przymocowaną krótką rurą, którą biegnie środkiem głowicy odwiertu kilka stóp poniżej przepustów. Zespół urządzeń wiertniczych i rury lub kabel są usytuowane wewnątrz rur urządzenia izolującego. Zatem rura urządzenia izolującego odchyla strumień z wypełniaczem i izoluje rurę lub kabel przed bezpośrednim uderzaniem wypełniacza. Takie urządzenie izolujące może zawierać rurę o odpowiedniej średnicy tak, że bez trudności umożliwi przepuszczenie rur lub kabla i zespołu urządzeń wiertniczych o największej średnicy zewnętrznej. Długość urządzenia izolującego jest taka, aby w przypadku uszkodzenia dolny główny zawór kruszenia wciąż mógł zostać zamknięty, zaś głowica odwiertu opuszczona w dół na tyle, aby zdjąć narzędzie izolujące. Zależnie od płynów stymulujących i sposobu wtrysku, urządzenie izolujące nie jest potrzebne, jeśli nie występują problemy z erozją. Chociaż próby

PL 196 155 B1 terenowe urządzeń izolujących wykazały, że nie ma problemów z erozją, zależnie od zakresu prac może wystąpić ryzyko powstania uszkodzenia erozyjnego w zespole rury narzędzia izolującego, utrudniającego usunięcie go. Jeśli narzędzie izolujące jest używane, korzystną praktyką jest utrzymywanie prędkości uderzeń o narzędzie izolacyjne znacznie poniżej typowych ograniczeń erozyjnych, korzystnie poniżej około 54,86 m/sek (180 stóp) na sekundę, a bardziej korzystnie poniżej około 18,29 m/sek (60 stóp) na sekundę.

Innym problemem związanym z tą techniką jest to, że mogą pojawić się przedwczesne odrzuty, jeśli odchylenie płynu podczas pompowania nie jest odpowiednio kontrolowane, gdyż może być trudno zainicjować kruszenie płynem zawierającym wypełniacz w następnej strefie przewidzianej do perforacji. Może być korzystne użycie płynu z KCL lub innego płynu nie żelującego, lub układu płynów jako podkładu niż żelowego płynu podkładu w celu lepszego zainicjowania kruszenia następnej strefy. Pompowanie z większą szybkością płynu nie żelującego między etapami w celu uzyskania turbulencyjnego spłukania ściany rury okładzinowej minimalizuje ryzyko odrzutu wypełniacza. Również rezerwowe działa, dostępne w ciągu narzędzi umożliwiają kontynuowanie pracy po odczekaniu odpowiedniego czasu.

Chociaż omówione powyżej przykłady wykonania dotyczą głównie korzystnych efektów innowacyjnego procesu w odniesieniu do procesów hydraulicznego kruszenia, nie należy tego interpretować jako ograniczenia wynalazku, który może zostać użyty w dowolnej sytuacji, w której korzystne jest perforowanie i wykonywanie innych operacji w odwiercie w jednym przejściu. Specjaliści w danej dziedzinie zauważą, że różne wykonania wynalazku, które nie zostały wspomniane w przykładach, będą działały w sposób równoważny odnośnie celów niniejszego wynalazku.

Claims (94)

1. Sposób perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert, znamienny tym, że opuszcza się do odwiertu zespół urządzeń wiertniczych składający się z urządzenia perforującego, mechanizmu uszczelniającego i przynajmniej jednego urządzenia do wyrównywania ciśnienia, po czym za pomocą urządzenia perforującego prowadzi się perforację warstwy jednej formacji lub kilku formacji podziemnych, a następnie włącza się mechanizm uszczelniający tworząc uszczelnienie hydrauliczne w odwiercie, po czym do odwiertu oraz do perforacji wykonanych przez urządzenie perforujące pompuje się płyn roboczy bez wyjmowania urządzenia perforującego z odwiertu, a za pomocą przynajmniej jednego urządzenia do wyrównywania ciśnień wyrównuje się ciśnienie między częściami odwiertu nad i pod mechanizmem uszczelniającym, a następnie zwalnia się mechanizm uszczelniający, po czym dla przynajmniej jednej dodatkowej warstwy powtarza się czynności począwszy od użycia urządzenia perforującego aż do zwolnienia mechanizmu uszczelniającego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed perforacją ustawia się zespół urządzeń wiertniczych wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że zespół urządzeń wiertniczych ustawia się wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość, zwłaszcza za pomocą zestawu obejmującego lokalizator kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do odwiertu opuszcza się zespół urządzeń wiertniczych przy użyciu środków opuszczających wybranych z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforujące z selektywnym odpalaniem, zawierającym zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków kumulacyjnych, przy czym każdym z tych zestawów steruje się indywidualnie i uruchamia się za pomocą elektrycznego lub optycznego sygnału przesyłanego kablem opuszczonym do odwiertu.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforującego, które jest urządzeniem do cięcia strumieniem płynu roboczego pompowanego przez ciąg rur i tworzącym połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku formacji podziemnych.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn roboczy pompuje się przez pierścień między ciągiem rur a odwiertem.

PL 196 155 B1

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że płyn roboczy również pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi płyn roboczy pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że jako drugi płyn roboczy stosuje się azot.

11. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że jako płyn roboczy stosuje się płyn wybrany z grupy obejmującej roztwór kwasu, rozpuszczalnik organiczny i zawiesinę złożoną z materiału wypełniacza i płynu nośnego.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed zwolnieniem mechanizmu uszczelniającego do odwiertu wprowadza się przynajmniej jeden czynnik separujący, za pomocą którego blokuje się dalszy przepływ płynu roboczego do perforacji.

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że jako czynnik separujący dostarczany do odwiertu stosuje się czynnik wybrany z grupy obejmującej stałe cząsteczki, żele, płyny o podwyższonej lepkości, pianki i uszczelniacze kulkowe.

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm uszczelniający uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego z powierzchni przez odwiert.

17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

18. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed uruchomieniem mechanizmu uszczelniającego przemieszcza się wewnątrz odwiertu zespół urządzeń wiertniczych.

19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne powyżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

21. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

22. Sposób perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub wielu formacji podziemnych przeciętych przez odwiert, znamienny tym, że opuszcza się do odwiertu zespół urządzeń wiertniczych składający się z przynajmniej jednego urządzenia perforującego i przynajmniej jednego mechanizmu uszczelniającego, po czym za pomocą przynajmniej jednego urządzenia perforującego prowadzi się perforację warstwy, po czym włącza się przynajmniej jeden mechanizm uszczelniający tworząc uszczelnienie hydrauliczne we odwiercie, a następnie do odwiertu i do perforacji wykonanych przez urządzenie perforujące pompuje się płyn roboczy bez wyjmowania urządzenia perforującego z odwiertu, po czym zwalnia się mechanizm uszczelniający, a następnie dla przynajmniej jednej dodatkowej warstwy jednej lub wielu formacji podziemnych powtarza się czynności począwszy od użycia urządzenia perforującego aż do zwolnienia mechanizmu uszczelniającego.

23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że przed perforacją ustawia się zespół urządzeń wiertniczych wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość.

24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że zespół urządzeń wiertniczych ustawia się wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość, zwłaszcza za pomocą zestawu obejmującego lokalizator kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy

25. Sposób według zastrz. 22. znamienny tym, że do odwiertu opuszcza się zespół urządzeń wiertniczych przy użyciu środków opuszczających wybranych z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

26. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforującego z selektywnym odpalaniem, zawierającym zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków kumulacyjnych, przy czym każdym z tych zestawów steruje się indywidualnie i uruchamia się za pomocą elektrycznego lub optycznego sygnału przesyłanego kablem opuszczonym do odwiertu.

27. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforującego, które jest urządzeniem do cięcia strumieniem płynu roboczego pompowa34

PL 196 155 B1 nego przez ciąg rur i tworzącym połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku formacji podziemnych.

28. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że płyn roboczy pompuje się przez pierścień między ciągiem rur a odwiertem.

29. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że płyn roboczy również pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

30. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że drugi płyn roboczy pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

31. Sposób według zastrz. 30, znamienny tym, że jako drugi płyn roboczy stosuje się azot.

32. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że jako płyn roboczy stosuje się płyn wybrany z grupy obejmującej roztwór kwasu, rozpuszczalnik organiczny i zawiesinę złożoną z materiału wypełniacza i płynu nośnego.

33. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że przed zwolnieniem mechanizmu uszczelniającego do odwiertu wprowadza się przynajmniej jeden czynnik separujący, za pomocą którego blokuje się dalszy przepływ płynu roboczego do perforacji.

34. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że jako czynnik separujący dostarczany do odwiertu stosuje się czynnik wybrany z grupy obejmującej stałe cząsteczki, żele, płyny o podwyższonej lepkości, pianki i uszczelniacze kulkowe.

35. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że mechanizm uszczelniający uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

36. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

37. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego z powierzchni przez odwiert.

38. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

39. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że przed uruchomieniem mechanizmu uszczelniającego przemieszcza się wewnątrz odwiertu zespół urządzeń wiertniczych.

40. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

41. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne powyżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

42. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

43. Sposób perforowania i obróbki wielu warstw jednej lub wielu podziemnych formacji przeciętych przez odwiert, które to liczne warstwy obejmują najgłębszą warstwę i kolejne płytsze warstwy, znamienny tym, że do odwiertu opuszcza się zespół urządzeń wiertniczych składający się z urządzenia perforującego i mechanizmu uszczelniającego, po czym za pomocą urządzenia perforującego prowadzi się perforację najgłębszej warstwy jednej lub kilku podziemnych formacji, następnie do odwiertu i do perforacji wykonanych w tej najgłębszej warstwie pompuje się płyn roboczy bez wyjmowania urządzenia perforującego z odwiertu, po czym ustawia się zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie i za pomocą urządzenia perforującego prowadzi się perforację kolejnej, płytszej warstwy, a następnie przemieszcza się zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie i uruchamia się mechanizm uszczelniający hydraulicznie izolując perforacje powstałe w tej kolejnej, płytszej, warstwie od perforowanej najgłębszej warstwy, po czym do odwiertu i do perforacji wykonanych w tej warstwie pompuje się płyn roboczy bez wyjmowania urządzenia perforującego z odwiertu, a następnie zwalnia się mechanizm uszczelniający, po czym powtarza się czynności dla przynajmniej jednej, kolejnej, płytszej warstwy począwszy od ustawienia zespołu urządzeń wiertniczych w odwiercie i użycia urządzenia perforującego aż do zwolnienia mechanizmu uszczelniającego, przy czym perforacje wykonane w przynajmniej jednej kolejnej, płytszej warstwie izoluje się hydraulicznie od niższych perforowanych warstw.

44. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że przed perforacją ustawia się zespół urządzeń wiertniczych wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość.

45. Sposób według zastrz. 44, znamienny tym, że zespół urządzeń wiertniczych ustawia się wewnątrz odwiertu za pomocą urządzenia kontrolującego głębokość, zwłaszcza za pomocą zestawu obejmującego lokalizator kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy.

PL 196 155 B1

46. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że do odwiertu opuszcza się zespół urządzeń wiertniczych przy użyciu środków opuszczających wybranych z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

47. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że perforacje warstw prowadzi sięza pomocą urządzenia perforujące z selektywnym odpalaniem, zawierającym zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków kumulacyjnych, przy czym każdym z tych zestawów steruje się indywidualnie i uruchamia się za pomocą elektrycznego lub optycznego sygnału przesyłanego kablem opuszczonym do odwiertu.

48. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że perforacje warstw prowadzi się za pomocą urządzenia perforującego, które jest urządzeniem do cięcia strumieniem płynu roboczego pompowanego przez ciąg rur i tworzącym połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku formacji podziemnych.

49. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że płyn roboczy pompuje się przez pierścień między ciągiem rur a odwiertem.

50. Sposób według zastrz. 49, znamienny tym, że płyn roboczy również pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

51. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że drugi płyn roboczy pompuje się przez ciąg rur, przez przepusty w zespole urządzeń wiertniczych i do perforacji.

52. Sposób według zastrz. 51, znamienny tym, że jako drugi płyn roboczy stosuje się azot.

53. Sposób według zastrz. 49, znamienny tym, że jako płyn roboczy stosuje się płyn wybrany z grupy obejmującej roztwór kwasu, rozpuszczalnik organiczny i zawiesinę złożoną z materiału wypełniacza i płynu nośnego.

54. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że przed zwolnieniem mechanizmu uszczelniającego do odwiertu wprowadza się przynajmniej jeden czynnik separujący, za pomocą którego blokuje się dalszy przepływ płynu roboczego do perforacji.

55. Sposób według zastrz. 54, znamienny tym, że jako czynnik separujący dostarczany do odwiertu stosuje się czynnik wybrany z grupy obejmującej stałe cząsteczki, żele, płyny o podwyższonej lepkości, pianki i uszczelniacze kulkowe.

56. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że mechanizm uszczelniający uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

57. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego łącznikiem z powierzchni.

58. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego z powierzchni przez odwiert.

59. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że urządzenie perforujące uruchamia się za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

60. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że przed uruchomieniem mechanizmu uszczelniającego przemieszcza się wewnątrz odwiertu zespół urządzeń wiertniczych.

61. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

62. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne powyżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

63. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że za pomocą mechanizmu uszczelniającego tworzy się uszczelnienie hydrauliczne poniżej perforowanej warstwy podziemnej formacji.

64. Urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert, znamienne tym, że posiada opuszczany do odwiertu za pomocą środków opuszczających zespół urządzeń wiertniczych, który składa się z przynajmniej jednego urządzenia perforującego (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) do kolejnego perforowania wspomnianych warstw, przynajmniej jednego mechanizmu uszczelniającego (120; 123, 125; 316) i przynajmniej jednego urządzenia do wyrównywania ciśnień (116, 122).

65. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134,136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest umieszczone poniżej mechanizmu uszczelniającego (120; 123, 125; 316).

66. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie jest połączony z lokalizatorem (128, 318) kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowym układem pomiarowym.

PL 196 155 B1

67. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że mechanizmem uszczelniającym (120, 316) jest nastawialny uszczelniacz.

68. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że urządzeniem perforującym jest działo perforujące z selektywnym odpalaniem (134, 144, 154), zawierające liczne zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków (136, 146, 156), przy czym każdy z tych zestawów jest indywidualnie sterowany i uruchamiany przez elektryczny sygnał przekazywany przez przewód opuszczony do odwiertu.

69. Urządzenie według zastrz. 68, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134, 136, 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego odwiertem z powierzchni.

70. Urządzenie według zastrz. 68, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

71. Urządzenie według zastrz. 69, znamienne tym, że urządzenie perforujące jest strumieniowym urządzeniem tnącym (310), które wykorzystuje płyn pompowany przez ciąg rur tworząc połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku podziemnych formacji.

72. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że środkami opuszczającymi jest ciąg rur.

73. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że ciąg rur jest wybrany z grupy obejmującej rozwijany przewód rurowy i ciąg połączonych rur.

74. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że ciąg rur jest wybrany z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

75. Urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert, znamienne tym, że posiada opuszczany do odwiertu za pomocą środków opuszczających zespół urządzeń wiertniczych, który składa się z przynajmniej jednego urządzenia perforującego (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) do kolejnego perforowania wspomnianych licznych warstw i przynajmniej jednego mechanizmu uszczelniającego (120; 123, 125; 316), przy czym urządzenie perforujące jest umieszczone pod mechanizmem uszczelniającym.

76. Urządzenie według zastrz. 75, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest umieszczone poniżej mechanizmu uszczelniającego (120; 123, 125; 316).

77. Urządzenie według zastrz. 75, znamienne tym, że zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie jest połączony z lokalizatorem (128, 318) kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy.

78. Urządzenie według zastrz. 75, znamienne tym, że mechanizmem uszczelniającym (120, 316) jest nastawialny uszczelniacz.

79. Urządzenie według zastrz. 75, znamienne tym, że urządzeniem perforującym jest działo perforujące z selektywnym odpalaniem (134, 144, 154), zawierające liczne zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków (136, 146, 156), przy czym każdy z tych zestawów jest indywidualnie sterowany i uruchamiany przez elektryczny sygnał przekazywany przez przewód opuszczony do odwiertu.

80. Urządzenie według zastrz. 79, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego odwiertem z powierzchni.

81. Urządzenie według zastrz. 79, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134, 136, 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

82. Urządzenie według zastrz. 80, znamienne tym, że urządzenie perforujące jest strumieniowym urządzeniem tnącym (310), które wykorzystuje płyn pompowany przez ciąg rur tworząc połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku podziemnych formacji.

83. Urządzenie według zastrz. 75, znamienne tym, że środkami opuszczającymi jest ciąg rur.

84. Urządzenie według zastrz. 75, znamienne tym, że ciąg rur jest wybrany z grupy obejmującej rozwijany przewód rurowy i ciąg połączonych rur.

85. Urządzenie według zastrz. 75, znamienne tym, że ciąg rur jest wybrany z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel.

86. Urządzenie do perforowania i obróbki licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji przeciętych przez odwiert, znamienne tym, że zawiera zespół urządzeń wiertniczych połączony ze środkiem opuszczającym do odwiertu mający przynajmniej jedno urządzenie perforujące (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) do kolejnego perforowania licznych warstw, przynajmniej jeden

PL 196 155 B1 mechanizm uszczelniający (120) i przynajmniej jedno urządzenie traktorowe (131, 133), za pomocą którego zespół urządzeń wiertniczych (BHA) jest ustawiany w różnych miejscach w odwiercie, zaś mechanizm uszczelniający (120) tworzy uszczelnienie hydrauliczne w odwiercie i usuwa je umożliwiając przesunięcie zespołu urządzeń wiertniczych (BHA) do innego miejsca wewnątrz odwiertu.

87. Urządzenie według zastrz. 86, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest umieszczone poniżej mechanizmu uszczelniającego (120; 123, 125, 316).

88. Urządzenie według zastrz. 86, znamienne tym, że zespół urządzeń wiertniczych w odwiercie jest połączony z lokalizatorem (128, 318) kołnierza rury okładzinowej i powierzchniowy układ pomiarowy.

89. Urządzenie według zastrz. 86, znamienne tym, że mechanizmem uszczelniającym (120, 316) jest nastawialny uszczelniacz.

90. Urządzenie według zastrz. 86, znamienne tym, że urządzeniem perforującym jest działo perforujące z selektywnym odpalaniem (134, 144, 154), zawierające liczne zestawy jednego lub więcej perforujących ładunków (136, 146, 156), przy czym każdy z tych zestawów jest indywidualnie sterowany i uruchamiany przez elektryczny sygnał przekazywany przez przewód opuszczony do odwiertu.

91. Urządzenie według zastrz. 90, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego odwiertem z powierzchni.

92. Urządzenie według zastrz. 90, znamienne tym, że urządzenie perforujące (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) jest uruchamiane za pomocą ciśnienia hydraulicznego przekazywanego ciągiem rur z powierzchni.

93. Urządzenie według zastrz. 91, znamienne tym, że urządzenie perforujące jest strumieniowym urządzeniem tnącym (310), które wykorzystuje płyn pompowany przez ciąg rur tworząc połączenie hydrauliczne między odwiertem a jedną lub kilkoma warstwami jednej lub kilku podziemnych formacji.

94. Układ stymulacyjny stosowany przy perforowaniu i obróbce licznych warstw jednej lub kilku podziemnych formacji, przeciętych przez odwiert, znamienny tym, że składa się z płynu roboczego, środków opuszczających wybranych z grupy obejmującej linę drucianą, linę wyciągową i kabel, opuszczonych do odwiertu, zespołu urządzeń wiertniczych opuszczanych do odwiertu za pomocą tych środków opuszczających, przy czym zespół urządzeń wiertniczych (BHA) ma przynajmniej jedno urządzenie perforujące (132, 134, 136, 142, 144, 146; 152, 154, 156) do kolejnego perforowania licznych warstw i przynajmniej jeden mechanizm uszczelniający (120, 123, 125, 316), przy czym zespół urządzeń wiertniczych (BHA) jest umieszczony wewnątrz odwiertu umożliwiając uruchomienie urządzenia perforującego (132, 134, 136; 142, 144, 146; 152, 154, 156) i mechanizmu uszczelniającego (120, 123, 125, 316), przy czym ten ostatni tworzy uszczelnienie hydrauliczne i usuwa je przed przesunięciem zespołu urządzeń wiertniczych (BHA) do innej pozycji w odwiercie.