PL212088B1 - Sposób prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów i układ do prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów i układ do prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów.

Złoża podziemne węgla, nazywane również cienkimi pokładami węgla, zawierają znaczne ilości metanu. Produkcja i wykorzystanie metanu ze złóż węglowych trwa od wielu lat. Jednak zasadnicze przeszkody udaremniają ekstensywny rozwój i wykorzystanie złóż metanu w cienkich pokładach węgla.

Na przykład, jednym z problemów w produkcji gazu z cienkiego pokładu węgla może być trudność nadarzająca się czasami przez wiercenie w warunkach nadciśnienia, spowodowanych przez niskie ciśnienie złożowe i pogorszonych przez porowatość cienkiego pokładu węgla.

Podczas zarówno pionowych jak i poziomych operacji wiercenia powierzchni, do usuwania wrębowin z odwiertu na powierzchnię, używany jest płyn wiertniczy, zwany też płuczką wiertniczą. Płyn wiertniczy wywiera ciśnienie hydrostatyczne na formację, która, przy przekroczeniu ciśnienia takiej formacji, może skutkować utratą płynu wiertniczego, który przedostanie się do tej formacji. Objawia się to porywaniem wrębowin pochodzących z wiercenia formacji, które dążą do zatykania porów, pęknięć i przełamów, które potrzebne s ą przy produkowaniu gazu.

Niektóre sposoby są dostępne, aby wiercić w warunkach podciśnienia. Użycie gazu takiego jak azot w płynie wiertniczym zmniejsza ciśnienie hydrostatyczne, ale mogą pojawić się inne problemy, takie jak zwiększenie trudności w utrzymaniu pożądanych warunków ciśnieniowych w układzie odwiertów podczas prowadzenia operacji zwalniania i łączenia rur wiertniczych.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów, charakteryzuje się tym, że:

pompuje się pierwszy płyn przez członowy odwiert, który to członowy odwiert przecina pionowy odwiert w węźle co najmniej w pobliżu strefy podziemnej, doprowadza się drugi płyn na dół pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy, który to przewód wydobywczy posiada otwór w węźle tak, że drugi płyn wypływa z przewodu wydobywczego w tym węźle, przy czym mieszaninę płynną zawraca się do góry pionowego odwiertu na zewnątrz przewodu wydobywczego, a która to mieszanina płynna zawiera pierwszy płyn, oraz reguluje się co najmniej natężenie przepływu lub skład drugiego płynu doprowadzonego na dół pionowego odwiertu dla regulowania ciśnienia dennego w celu uzyskania wiercenia w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

W korzystnym przykładzie realizacji, sposób prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów, charakteryzuje się tym, że:

pompuje się pierwszy płyn przez członowy odwiert, który to członowy odwiert przecina pionowy odwiert w węźle co najmniej w pobliżu strefy podziemnej, doprowadza się drugi płyn na dół pionowego odwiertu na zewnątrz rury wydobywczej usytuowanej w pionowym odwiercie, a która to rura wydobywcza posiada otwór w tym węźle, przy czym mieszaninę płynną wprowadza się do otworu przewodu wydobywczego w węźle i zawraca się do góry pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy, a która to mieszanina p ł ynna zawiera pierwszy płyn, oraz reguluje się co najmniej natężenie przepływu lub skład drugiego płynu doprowadzonego na dół pionowego odwiertu dla regulowania ciśnienia dennego w celu uzyskania wiercenia w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

Korzystnie, w sposobach tych wierci się pionowy odwiert od powierzchni do strefy podziemnej, wierci się członowy odwiert od powierzchni do strefy podziemnej stosując rurę wiertniczą, wierci się otwór odwadniający od węzła w strefie podziemnej, przy czym pierwszy płyn zawiera płyn wiertniczy, pompowanie pierwszego płynu obejmuje pompowanie płynu wiertniczego przez rurę wiertniczą przy wierceniu otworu odwadniającego, a płyn wiertniczy wpływa do rury wiertniczej co najmniej w pobliżu świdra wiertniczego rury wiertniczej.

Korzystnie, dostarczanie drugiego płynu na dół pionowego odwiertu obejmuje dostarczanie gazu na dół pionowego odwiertu.

Korzystnie, mieszanina płynna ponadto zawiera co najmniej jeden ze składników, którym jest: gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu, płyn ze strefy podziemnej, oraz wrębowiny ze strefy podziemnej.

PL 212 088 B1

Korzystnie, sposób ponadto obejmuje regulowanie operacji pompowania płynu wiertniczego przez rurę wiertniczą dla utworzenia uszczelnienia płynnego, które to uszczelnienie płynne zawiera poziom płynu, który przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej do góry członowego odwiertu.

Korzystnie, poziom płynu przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej zawierającej cienki pokład węgla lub zasoby węglowodorów, a drugi płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu zawiera sprężone powietrze.

Natomiast układ do prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego przez odwierty, charakteryzuje się tym, że zawiera:

pionowy odwiert przechodzący od powierzchni do strefy podziemnej, członowy odwiert przechodzący od powierzchni do strefy podziemnej, który to członowy odwiert przecina pionowy odwiert w węźle co najmniej w pobliżu strefy podziemnej, otwór odwadniający przechodzący od węzła w strefie podziemnej, rurę wiertniczą usytuowaną wewnątrz członowego odwiertu, która to rura wiertnicza stosowana jest do wiercenia otworu odwadniającego, płyn wiertniczy dostarczony przez rurę wiertniczą i wypływający z rury wiertniczej co najmniej w pobliż u ś widra wiertniczego rury wiertniczej, przewód wydobywczy usytuowany wewnątrz pionowego odwiertu, który to przewód wydobywczy posiada otwarty koniec w węźle, płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu, który to płyn wypływa z przewodu wydobywczego w węźle, mieszaninę płynną zawracającą do góry pionowego odwiertu na zewnątrz przewodu wydobywczego, która to mieszanina płynna zawiera płyn wiertniczy po tym jak płyn wiertniczy wypływa z rury wiertniczej, i gdzie co najmniej natężenie przepływu lub skład płynu dostarczonego na dół pionowego odwiertu jest regulowany dla regulowania ciśnienia dennego układu w celu uzyskania wiercenia w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

W drugim przykładzie wykonania, układ do prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego przez odwierty, charakteryzuje się tym, że zawiera:

pionowy odwiert przechodzący od powierzchni do strefy podziemnej, członowy odwiert przechodzący od powierzchni do strefy podziemnej, który to członowy odwiert przecina pionowy odwiert w węźle co najmniej w pobliżu strefy podziemnej, otwór odwadniający przechodzący od węzła w strefie podziemnej, rurę wiertniczą usytuowaną wewnątrz członowego odwiertu, która to rura wiertnicza stosowana jest do wiercenia otworu odwadniającego, płyn wiertniczy dostarczony przez rurę wiertniczą i wypływający z rury wiertniczej co najmniej w pobliż u świdra wiertniczego rury wiertniczej, przewód wydobywczy usytuowany wewnątrz pionowego odwiertu, który to przewód wydobywczy posiada otwór w węźle, płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu na zewnątrz przewodu wydobywczego, mieszaninę płynną wpływającą do otworu przewodu wydobywczego w węźle i zawracającą do góry pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy, która to mieszanina płynna zawiera płyn wiertniczy po tym jak płyn wiertniczy wypływa z rury wiertniczej, i w którym natężenie przepływu płynu doprowadzonego na dół pionowego odwiertu ulega zmianie dla regulowania ciśnienia dennego układu w celu uzyskania wiercenia w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

Korzystnie, płyn dostarczony na dół pionowego odwiertu zawiera gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu.

Korzystnie, mieszanina płynna zawiera co najmniej jeden ze składników, którym jest: gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu, płyn ze strefy podziemnej, oraz wrębowiny ze strefy podziemnej.

Korzystnie, układ ponadto zawiera uszczelnienie płynne w członowym odwiercie, które to uszczelnienie płynne obejmuje poziom płynu, który przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej do góry członowego odwiertu.

Korzystnie, poziom płynu przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej zawierającej cienki pokład węgla lub zasoby węglowodorów.

PL 212 088 B1

Korzystnie, płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu zawiera sprężone powietrze.

Korzystnie, członowy odwiert jest poziomo przesunięty od pionowego odwiertu na powierzchni.

Korzyści techniczne szczególnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku obejmują sposób i układ do prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów, który obejmuje doprowadzenie gazu do dołu zasadniczo pionowego odwiertu.

Natężenie przepływu gazu doprowadzonego do dołu zasadniczo pionowego odwiertu mogą ulegać zmianie, aby uzyskać wiercenie w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego i nadciśnienia.

Stosownie do tego, podatność operacji wiercenia i procesu odzyskiwania może zostać ulepszona.

Inna korzyść techniczna szczególnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku obejmuje poziom płynu w członowym odwiercie, który działa jak uszczelnienie płynne, aby stawić opór względem przepływu płynu z formacji, który mógłby wypłynąć przez urządzenie wiertnicze podczas procesu wiercenia. Płyn z formacji, który został powstrzymany, może zawierać gaz toksyczny, taki jak siarkowodór. Zgodnie z tym, wyposażenie wiertnicze i personel mogą zostać odizolowani od przepływu gazu toksycznego do powierzchni, zwiększając w ten sposób bezpieczeństwo układu wiertniczego.

Jeszcze inną korzyść techniczną szczególnych przykładów wykonania według niniejszego wynalazku stanowi sposób i układ do prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów, który obejmuje pompowanie mieszaniny płynnej do góry zasadniczo pionowego odwiertu przez kolumnę pompy. Mieszanina płynna może zawierać płyn wiertniczy używany w procesach wiercenia oraz wrębowiny ze strefy podziemnej. Gaz ze strefy podziemnej może obejść kolumnę pompy, co pozwala na odzyskanie lub spalenie tego gazu oddzielnie od innego płynu w układzie wiertniczym. Ponadto, prędkość pompowania mieszaniny płynnej do góry zasadniczo pionowego odwiertu może ulegać zmianie, aby osiągnąć wiercenie w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

Inne korzyści techniczne wynikające z rozwiązania według niniejszego wynalazku okażą się zrozumiałe dla specjalisty z tej dziedziny, z przedstawionych poniżej figur rysunku, opisów i zastrzeżeń.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia cyrkulację płynu w układzie odwiertów, w którym płyn dostarczony jest na dół zasadniczo pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy, zgodnie z przykładem wykonania według niniejszego wynalazku, fig, 2 przedstawia cyrkulację płynu w układzie odwiertów, w którym płyn dostarczony jest na dół zasadniczo pionowego odwiertu, a mieszanina płynna zawrócona zostaje w górę odwiertu przez przewód wydobywczy, zgodnie z przykładem wykonania według niniejszego wynalazku, fig. 3 przedstawia cyrkulację płynu w układzie odwiertów, w którym mieszanina płynna pompowana jest do góry zasadniczo pionowego odwiertu przez kolumnę pompy, zgodnie z przykładem wykonania według niniejszego wynalazku, fig. 4 przedstawia schemat technologiczny ilustrujący przykładowy sposób cyrkulacji płynu w układzie odwiertów, w którym płyn dostarczany jest na dół zasadniczo pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy, zgodnie z przykładem wykonania według niniejszego wynalazku, a fig. 5 przedstawia schemat technologiczny ilustrujący przykładowy sposób cyrkulacji płynu w układzie odwiertów, w którym mieszanina płynna pompowana jest do góry zasadniczo pionowego odwiertu przez kolumnę pompy, zgodnie z przykładem wykonania według niniejszego wynalazku.

Fig. 1 przedstawia cyrkulację płynu w układzie odwiertów 10. Układ odwiertów obejmuje strefę podziemną, która może zawierać cienki pokład węgla. Należy rozumieć, że inne strefy podziemne mogą być podobnie dostępne wykorzystując podwójny układ odwiertów według niniejszego wynalazku dla usuwania i/lub produkowania wody, węglowodorów, gazu i innych płynów w strefie podziemnej oraz dla obrabiania minerałów w strefie podziemnej przed operacjami eksploatacyjnymi.

Jak pokazano na fig. 1, zasadniczo pionowy odwiert 12 przechodzi od powierzchni 14 do strefy podziemnej 15 warstwy docelowej. Zasadniczo pionowy odwiert 12 przecina i zagłębia się w strefę podziemną 15. Zasadniczo pionowy odwiert 12 może być ustawiony w linii z odpowiednią rurą okładzinową 16, która kończy się w lub powyżej poziomu cienkiego pokładu węgla lub innej strefy podziemnej 15.

Poszerzona wnęka 20 może być utworzona w zasadniczo pionowym odwiercie 12 na poziomie strefy podziemnej 15. Powiększona wnęka 20 może mieć różny kształt w różnych przykładach wykonania. Powiększona wnęka 20 zapewnia węzeł dla przecięcia zasadniczo pionowego odwiertu 12 przez członowy odwiert wykorzystany do utworzenia otworu odwadniającego w strefie podziemnej 15. Powiększona wnęka 20 zapewnia również punkt zbiorczy dla płynów odprowadzonych ze strefy podziemnej 15 podczas operacji roboczych. Pionowa część zasadniczo pionowego odwiertu 12 biegnie poniżej powiększonej wnęki 20, aby utworzyć rząp 22 dla powiększonej wnęki 20.

PL 212 088 B1

Członowy odwiert 30 przechodzi od powierzchni 14 do powiększonej wnęki 20 zasadniczo pionowego odwiertu 12. Członowy odwiert 30 zawiera zasadniczo pionową część 32, zasadniczo poziomą część 34, i zakrzywioną lub promieniową część 36 łączącą pionową część 32 z poziomą częścią 34. Pozioma część 34 leży zasadniczo w płaszczyźnie poziomej strefy podziemnej 15 i przecina powiększoną wnękę 20 zasadniczo pionowego odwiertu 12. W szczególnym przykładzie wykonania, członowy odwiert 30 może nie zawierać poziomej części, na przykład, gdy strefa podziemna 15 nie jest pozioma. W takim przypadku, członowy odwiert 30 może zawierać część zasadniczo w tej samej płaszczyźnie jak strefa podziemna 15.

Członowy odwiert 30 może być wiercony przy użyciu przegubowej rury wiertniczej 40, która posiada odpowiedni silnik wgłębny i świder wiertniczy 42. Urządzenie wiertnicze 67 znajduje się na powierzchni. W przegubowej rurze wiertniczej 40 może być zamontowane urządzenie 44 do wykonywania pomiarów podczas wiercenia (ang. MWD) do regulowania orientacji i kierunku odwiertu wierconego przy pomocy silnika i świdra wiertniczego 42. Zasadniczo pionowa część 32 członowego odwiertu 30 może być ustawiona w linii z odpowiednią rurą okładzinową 38.

Po tym jak powiększona wnęka 20 przecięta zostaje przez członowy odwiert 30, wiercenie kontynuowane jest przez powiększoną wnękę 20 stosując rurę wiertniczą 40 i odpowiednie urządzenia do wiercenia poziomego, aby wywiercić otwór odwadniający 50 w strefie podziemnej 15. Otwór odwadniający i inne takie odwierty mają pochylone, pofalowane, lub inne nachylenia cienkiego pokładu węgla lub strefy podziemnej 15.

Podczas procesu wiercenia otworu odwadniającego 50, płyn wiertniczy (taki jak „szlam wiertniczy) pompowany jest do dołu przegubowej rury wiertniczej 40 stosując pompę 64 i wylewany z tej rury wiertniczej 40 w sąsiedztwie świdra wiertniczego 42, gdzie używany jest on do przepłukiwania formacji i do usuwania wrębowin z tej formacji. Płyn wiertniczy stosowany jest też do świdra wiertniczego 42 przy wrębianiu formacji. Ogólny przepływ płynu wiertniczego poprzez rurę wiertniczą i poza tą rurą oznaczony jest strzałką 60.

Układ odwiertów 10 zawiera zawór 66 i zawór 68 w instalacji rurowej pomiędzy członowym odwiertem 30 i pompą 64. Zawór 66 jest otwarty, gdy podczas wiercenia płyn wiertniczy pompowany jest do dołu przegubowej rury wiertniczej 40. Przy dokonywaniu połączeń z przegubową rurą wiertniczą 40, podczas zwalniania rury wiertniczej lub w innych przypadkach, gdy jest to pożądane, zawór 68 pozostaje otwarty, aby umożliwić pompowanie płynu (czyli płynu wiertniczego lub sprężonego powietrza) do dołu członowego odwiertu 30 na zewnątrz przegubowej rury wiertniczej 40, w pierścieniu pomiędzy przegubową rurą wiertniczą 40 a powierzchniami członowego odwiertu 30. Pompowanie płynu do dołu członowego odwiertu 30 na zewnątrz przegubowej rury wiertniczej 40, gdy nie występuje wiercenie czynne, takie jak podczas łączeń i zwalniania rury wiertniczej, umożliwia operatorowi utrzymanie pożądanego ciśnienia dennego w członowym odwiercie 30. Ponadto, płyny mogą być dostarczone przez zarówno zawór 66 jak i zawór 68 w tym samym czasie, jeśli jest to pożądane. W pokazanym przykładzie wykonania, zawór 68 jest częściowo otwarty, aby płyn miał możliwość opadania przez członowy odwiert 30.

Gdy ciśnienie w członowym odwiercie 30 jest większe niż ciśnienie w strefie podziemnej 15 („ciśnienie w formacji), uważa się, że układ odwiertów znajduje się w warunkach nadciśnienia. Gdy ciśnienie w członowym odwiercie 30 jest mniejsze niż ciśnienie w formacji, uważa się, że układ odwiertów znajduje się w warunkach podciśnienia. Przy wierceniu w warunkach nadciśnienia, płyn wiertniczy i porywane wrębowiny mogą zostać utracone i przedostać się do strefy podziemnej 15. Utrata i przedostanie się płynu wiertniczego i wrębowin do formacji jest nie tylko kosztowne z racji straty płynów wiertniczych, które muszą zostać uzupełnione, ale grozi zatkaniem porów w strefie podziemnej, które są potrzebne do odprowadzania z tej strefy gazu i wody.

Płyn, taki jak sprężone powietrze lub inny odpowiedni gaz, może być doprowadzony na dół zasadniczo pionowego odwiertu 12 przez przewód wydobywczy 80. W pokazanym przykładzie wykonania, przez przewód wydobywczy 80 dostarczony jest gaz, jednak należy rozumieć, że przez przewód wydobywczy 80, w innych przykładach wykonania, mogą być dostarczone inne płyny. Gaz może być dostarczony przez przewód wydobywczy stosując sprężarkę powietrzną 65, pompę lub inne środki. Przepływ gazu ogólnie oznaczony jest strzałką 76. Przewód wydobywczy posiada otwarty koniec 82 przy powiększonej wnęce 20 tak, że gaz wypływa z przewodu wydobywczego przy tej wnęce 20.

Natężenie przepływu gazu lub innego płynu dostarczonego na dół zasadniczo pionowego odwiertu 12 może ulegać zmianie, aby zmienić ciśnienie denne w członowym odwiercie 30. Ponadto, aby zmienić ciśnienie denne, zmianie może ulec skład gazu albo innego płynu dostarczonego na dół

PL 212 088 B1 zasadniczo pionowego odwiertu 12. Poprzez zmianę ciśnienia dennego w członowym odwiercie 30, można osiągnąć pożądane warunki wiercenia, takie jak wiercenie w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

Płyn wiertniczy pompowany przez przegubową rurę wiertniczą 40 miesza się z gazem lub innym płynem dostarczonym poprzez przewód wydobywczy 80 tworząc mieszaninę płynną. Mieszanina płynna płynie do góry zasadniczo pionowego odwiertu 12 na zewnątrz przewodu wydobywczego 80. Taki przepływ mieszaniny płynów ogólnie oznaczony jest strzałką 74 na fig. 1. Mieszanina płynna może zawierać również wrębowiny z wiercenia strefy podziemnej 15 i płyn ze strefy podziemnej 15, taki jak woda lub metan.

Płyn wiertniczy pompowany przez członowy odwiert 30 na zewnątrz przegubowej rury wiertniczej 40 może również zmieszać się z gazem dla utworzenia mieszaniny płynnej płynącej w górę zasadniczo pionowego odwiertu 12 na zewnątrz przewodu wydobywczego 80.

Członowy odwiert 30 zawiera również poziom 39 płynu. Poziom 39 może być utworzony przez regulowanie prędkości pompowania płynu przez pompę 64 i/lub prędkości wprowadzania płynu przez sprężarkę powietrza 65. Taki poziom płynu działa jak uszczelnienie płynne, aby zapewnić opór względem przepływu płynu w formacji, takiego jak gaz toksyczny z formacji (na przykład, siarkowodór), w górę członowego odwiertu 30. Taki opór wynika z ciśnienia hydrostatycznego poziomu płynu w członowym odwiercie 30. Zatem, urządzenie wiertnicze 67 i personel tego urządzenia może być odizolowany od płynu z formacji, który może zawierać gaz toksyczny, płynący do góry i na zewnątrz członowego odwiertu 30 przy powierzchni. Ponadto, większy pierścień w zasadniczo pionowym odwiercie 12 umożliwia powrót wrębowin na powierzchnię przy niższym ciśnieniu niż w przypadku, gdy wrębowiny zostają zawrócone do góry członowego odwiertu 30 na zewnątrz przegubowej rury wiertniczej 40.

Pożądane ciśnienie denne może być utrzymywane podczas wiercenia nawet wtedy, gdy potrzebne są dodatkowe pierścienie przegubowej rury wiertniczej 40, ponieważ ilość gazu pompowanego do dołu zasadniczo pionowego odwiertu 12 może ulegać zmianie, aby odsunąć zmianę w ciśnieniu wynikającym z użycia dodatkowych pierścieni w rurze wiertniczej.

Fig. 2 przedstawia cyrkulację płynu w układzie odwiertów 410 zgodnie z przykładem wykonania według niniejszego wynalazku. Układ 410 jest podobny pod wieloma względami do układu odwiertów 10 z fig. 1, jednak cyrkulacja płynu w układzie odwiertów 410 różni się od cyrkulacji płynu z układu odwiertów 10. Układ odwiertów 410 zawiera zasadniczo pionowy odwiert 412 i członowy odwiert 430. Członowy odwiert 430 przecina zasadniczo pionowy odwiert 412 w powiększonej wnęce 420. Członowy odwiert 430 zawiera zasadniczo pionową część 432, zakrzywioną część 436 i zasadniczo poziomą część 434. Członowy odwiert przecina powiększoną wnękę 420 zasadniczo pionowego odwiertu 412. Zasadniczo pozioma część 434 członowego odwiertu 430 wiercona jest poprzez strefę podziemną 415. Członowy odwiert 430 wiercony jest stosując przegubową rurę wiertniczą 440, która zawiera silnik wgłębny i świder wiertniczy 442. Otwór odwadniający 450 wiercony jest przy pomocy przegubowej rury wiertniczej 440.

Płyn wiertniczy pompowany jest przez przegubową rurę wiertniczą 440 jak opisano powyżej w odniesieniu do fig. 1. Ogólny przepływ takiego płynu wiertniczego oznaczono strzałką 460. Płyn wiertniczy może mieszać się z płynem i/lub wrębowinami ze strefy podziemnej 415 po tym jak płyn wiertniczy wypływa z przegubowej rury wiertniczej 440. Stosując zawór 468, płyny mogą być doprowadzone na dół przegubowego odwiertu 430 na zewnątrz przegubowej rury wiertniczej 440 podczas operacji łączenia lub zwalniania lub w innych okolicznościach jeśli jest to pożądane, jak opadający płyn pokazany na fig. 1.

Płyn, taki jak sprężone powietrze, może być dostarczony na dół zasadniczo pionowego odwiertu 412 w pierścieniu pomiędzy przewodem wydobywczym 480 i powierzchnią zasadniczo pionowego odwiertu 412. W pokazanym przykładzie wykonania, gaz doprowadzony jest na dół zasadniczo pionowego odwiertu 412 na zewnątrz przewodu wydobywczego 480, jednak należy rozumieć, że w innych przykładach wykonania mogą być dostarczone inne płyny. Gaz lub inny płyn może być dostarczony przy pomocy sprężarki powietrza 465, pompy lub innego urządzenia. Przepływ gazu oznaczony jest ogólnie strzałką 476.

Natężenie przepływu gazu lub innego płynu dostarczonego na dół zasadniczo pionowego odwiertu 412 może ulegać zmianie, aby zmienić ciśnienie denne w członowym odwiercie 430. Ponadto, aby zmienić ciśnienie denne, zmianie może ulec skład gazu albo innego płynu dostarczonego na dół zasadniczo pionowego odwiertu 412. Poprzez zmianę ciśnienia dennego w członowym odwiercie 430,

PL 212 088 B1 można osiągnąć pożądane warunki wiercenia, takie jak wiercenie w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

Płyn wiertniczy pompowany przez przegubową rurę wiertniczą 440 miesza się z gazem lub innym płynem dostarczonym na dół zasadniczo pionowego odwiertu 412 na zewnątrz przewodu wydobywczego 480 dla utworzenia mieszaniny płynnej. Mieszanina płynna wpływa do otwartego końca 482 przewodu wydobywczego 480 i płynie do góry zasadniczo pionowego odwiertu 412 przez przewód wydobywczy 480. Taki przepływ mieszaniny płynnej ogólnie oznaczony jest strzałką 474. Mieszanina płynna może także zawierać wrębowiny z wiercenia strefy podziemnej 415 i płyn ze strefy podziemnej 415, taki jak woda lub metan. Płyn pompowany przez członowy odwiert 430 na zewnątrz przegubowej rury wiertniczej 440 może również zmieszać się z gazem dla utworzenia mieszaniny płynnej płynącej w górę zasadniczo pionowego odwiertu 412 na zewnątrz przewodu wydobywczego 480.

Fig. 3 przedstawia cyrkulację płynu w układzie odwiertów 110 zgodnie z przykładem wykonania według wynalazku. Układ odwiertów 110 zawiera zasadniczo pionowy odwiert 112 oraz członowy odwiert 130. Członowy odwiert 130 przecina zasadniczo pionowy odwiert 112 w powiększonej wnęce 120. Członowy odwiert 130 zawiera zasadniczo pionową część 132, zakrzywioną część 136 i zasadniczo poziomą część 134. Członowy odwiert przecina powiększoną wnękę 120 zasadniczo pionowego odwiertu 112. Zasadniczo pozioma część 134 członowego odwiertu 130 wiercona jest poprzez strefę podziemną 115. Członowy odwiert 130 wiercony jest stosując przegubową rurę wiertniczą 140, która zawiera silnik wgłębny i świder wiertniczy 142. Otwór odwadniający 150 wiercony jest stosując przegubową rurę wiertniczą 140.

Zasadniczo pionowy odwiert 112 zawiera kolumnę 180, która zawiera wlot 182 położony w powiększonej wnęce 120. Płyn wiertniczy pompowany jest przez przegubową rurę wiertniczą 140 jak opisano powyżej w odniesieniu do fig. 1. Ogólny przepływ takiego płynu wiertniczego oznaczony jest strzałką 160. Płyn wiertniczy może mieszać się z płynem i/lub wrębowinami ze strefy podziemnej 150 dla utworzenia mieszaniny płynnej po tym jak płyn wiertniczy wypływa z przegubowej rury wiertniczej 140.

Mieszanina płynna pompowana jest do góry przez zasadniczo pionowy odwiert 112 przez wlot 182 pompy i kolumnę 180 pompy stosując pompę 165, jak ogólnie oznaczono strzałką 172. Gaz 171 z formacji od strefy podziemnej 115 płynie do góry zasadniczo pionowego odwiertu 112 do obszarów o niższym ciśnieniu, obchodząc wlot 182 pompy. Tak więc, szczególne przykłady wykonania według niniejszego wynalazku zapewniają sposób pompowania płynu poza podwójny układ odwiertów przez kolumnę pompy i ograniczenie ilości gazu z formacji pompowanego przez kolumnę. Gaz 171 z formacji może być spalany na wylocie jak pokazano, lub odzyskany.

Prędkość pompowania mieszaniny płynnej do góry zasadniczo pionowego odwiertu 112 przez kolumnę 180 pompy może ulegać zmianie, aby zmieniać poziom płynu i ciśnienie denne układu odwiertów 110. Przez zmianę poziomu płynu i ciśnienia dennego, można osiągnąć pożądane warunki wiercenia, takie jak wiercenie w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia. Zasadniczo pionowy odwiert 112 zawiera czujnik ciśnienia 168 działający dla wykrycia ciśnienia w zasadniczo pionowym odwiercie 112. Czujnik ciśnienia 168 może być elektrycznie połączony z silnikiem 167 pompy 165 do automatycznego zmieniania prędkości tej pompy 165 w oparciu o ciśnienie występujące w pewnych miejscach układu odwiertów 110. W innych przykładach wykonania, prędkość pompy 165 można zmieniać ręcznie dla osiągnięcia pożądanych warunków wiercenia.

Przy dokonywaniu połączeń z przegubową rurą wiertniczą 140, podczas zwalniania rury wiertniczej lub w innych przypadkach, gdy jest to pożądane, płyn wiertniczy może być pompowany przez członowy odwiert 130 na zewnątrz przegubowej rury wiertniczej 140. Taki płyn wiertniczy może mieszać się z płynem i/lub wrębowinami ze strefy podziemnej 115 dla utworzenia mieszaniny płynnej pompowanej do góry zasadniczo pionowego odwiertu 112 przez kolumnę 180 pompy.

Fig. 4 przedstawia schemat technologiczny ilustrujący przykładowy sposób cyrkulacji płynu w układzie odwiertów zgodnie z przykładem wykonania według niniejszego wynalazku. Sposób rozpoczyna się etapem 200 gdzie zasadniczo pionowy odwiert wiercony jest od powierzchni do strefy podziemnej. W szczególnych przykładach wykonania, strefa podziemna może zawierać cienki pokład węgla lub zasoby węglowodorów. W etapie 202 członowy odwiert wiercony jest od powierzchni do strefy podziemnej. Członowy odwiert wiercony jest przy pomocy rury wiertniczej. Członowy odwiert jest przesunięty poziomo od zasadniczo pionowego odwiertu przy powierzchni i przecina zasadniczo pionowy odwiert w węźle w pobliżu strefy podziemnej. Węzeł może znajdować się w powiększonej wnęce.

PL 212 088 B1

Etap 204 obejmuje wiercenie otworu odwadniającego od węzła w strefie podziemnej. W etapie 206, płyn wiertniczy pompowany jest przez rurę wiertniczą podczas operacji wiercenia otworu odwadniającego. Płyn wiertniczy może opuszczać rurę wiertniczą w pobliżu świdra wiertniczego rury wiertniczej.

W etapie 208, gaz taki jak sprężone powietrze dostarczany jest na dół zasadniczo pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy. W innych przykładach wykonania, inne płyny mogą być dostarczone na dół zasadniczo pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy. Przewód wydobywczy posiada otwór w węźle tak, aby gaz opuścił przewód wydobywczy w węźle. W szczególnych przykładach wykonania, gaz miesza się z płynem wiertniczym dla utworzenia mieszaniny płynnej, która zawraca do góry zasadniczo pionowego odwiertu na zewnątrz przewodu wydobywczego. Mieszanina płynna może zawierać również płyn i/lub wrębowiny ze strefy podziemnej.

Natężenie przepływu lub skład gazu lub innego płynu dostarczonego na dół zasadniczo pionowego odwiertu może ulegać zmianie, dla regulowania ciśnienia dennego układu, aby osiągnąć pożądane warunki wiercenia, takie jak wiercenie w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

Fig. 5 przedstawia schemat technologiczny ilustrujący przykładowy sposób cyrkulacji płynu w układzie odwiertów zgodnie z przykładem wykonania według niniejszego wynalazku. Sposób rozpoczyna się etapem 300, gdzie zasadniczo pionowy odwiert wiercony jest od powierzchni do strefy podziemnej. W szczególnych przykładach wykonania, strefa podziemna może zawierać cienki pokład węgla lub zasoby węglowodorów. W etapie 302 członowy odwiert wiercony jest od powierzchni do strefy podziemnej. Członowy odwiert wiercony jest stosując rurę wiertniczą. Członowy odwiert jest przesunięty poziomo od zasadniczo pionowego odwiertu przy powierzchni i przecina zasadniczo pionowy odwiert w węźle w pobliżu strefy podziemnej. Węzeł może znajdować się w powiększonej wnęce.

Etap 304 obejmuje wiercenie otworu odwadniającego od węzła do strefy podziemnej. W etapie 306, płyn wiertniczy pompowany jest przez rurę wiertniczą podczas wiercenia otworu odwadniającego. Płyn wiertniczy może wypłynąć z rury wiertniczej w pobliżu świdra wiertniczego rury wiertniczej. W etapie 308, kolumna pompy poprowadzona jest w dół zasadniczo pionowego odwiertu. Kolumna pompy zawiera wlot w pobliżu węzła. W etapie 310, mieszanina płynna pompowana jest do góry zasadniczo pionowego odwiertu przez kolumnę pompy. Mieszanina płynna wpływa do kolumny na wlocie pompy. Mieszanina płynna może zawierać płyn wiertniczy po tym jak: płyn wiertniczy wypłynie z kolumny, płyn wypłynie ze strefy podziemnej i/lub wrębowiny wydostaną się ze strefy podziemnej.

Prędkość pompowania mieszaniny płynnej do góry zasadniczo pionowego odwiertu przez kolumnę pompy może ulegać zmianie, dla regulowania ciśnienia dennego, aby osiągnąć pożądane warunki wiercenia, takie jak wiercenie w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

Claims (30)

1. Sposób prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów, znamienny tym, że: pompuje się pierwszy płyn przez członowy odwiert, który to członowy odwiert przecina pionowy odwiert w węźle co najmniej w pobliżu strefy podziemnej, doprowadza się drugi płyn na dół pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy, który to przewód wydobywczy posiada otwór w węźle tak, że drugi płyn wypływa z przewodu wydobywczego w tym węźle, przy czym mieszaninę płynną zawraca się do góry pionowego odwiertu na zewnątrz przewodu wydobywczego, a która to mieszanina płynna zawiera pierwszy płyn, oraz reguluje się co najmniej natężenie przepływu lub skład drugiego płynu doprowadzonego na dół pionowego odwiertu dla regulowania ciśnienia dennego w celu uzyskania wiercenia w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wierci się pionowy odwiert od powierzchni do strefy podziemnej, wierci się członowy odwiert od powierzchni do strefy podziemnej stosując rurę wiertniczą, wierci się otwór odwadniający od węzła w strefie podziemnej, przy czym pierwszy płyn zawiera płyn wiertniczy, pompowanie pierwszego płynu obejmuje pompowanie płynu wiertniczego przez rurę wiertniczą przy wierceniu otworu odwadniającego, a płyn wiertniczy wpływa do rury wiertniczej co najmniej w pobliżu świdra wiertniczego rury wiertniczej.

PL 212 088 B1

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dostarczanie drugiego płynu na dół pionowego odwiertu obejmuje dostarczanie gazu na dół pionowego odwiertu.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina płynna ponadto zawiera co najmniej jeden ze składników, którym jest: gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu, płyn ze strefy podziemnej, oraz wrębowiny ze strefy podziemnej.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że ponadto obejmuje regulowanie operacji pompowania płynu wiertniczego przez rurę wiertniczą dla utworzenia uszczelnienia płynnego, które to uszczelnienie płynne zawiera poziom płynu, który przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej do góry członowego odwiertu.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że poziom płynu przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej zawierającej cienki pokład węgla lub zasoby węglowodorów.

7. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że drugi płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu zawiera sprężone powietrze.

8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że członowy odwiert (30, 430) jest poziomo przesunięty od pionowego odwiertu (12, 412) na powierzchni (14).

9. Sposób prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego w układzie odwiertów, znamienny tym, że: pompuje się pierwszy płyn przez członowy odwiert, który to członowy odwiert przecina pionowy odwiert w węźle co najmniej w pobliżu strefy podziemnej, doprowadza się drugi płyn na dół pionowego odwiertu na zewnątrz rury wydobywczej usytuowanej w pionowym odwiercie, a która to rura wydobywcza posiada otwór w tym węźle, przy czym mieszaninę płynną wprowadza się do otworu przewodu wydobywczego w węźle i zawraca się do góry pionowego odwiertu przez przewód wydobywczy, a która to mieszanina płynna zawiera pierwszy płyn, oraz reguluje się co najmniej natężenie przepływu lub skład drugiego płynu doprowadzonego na dół pionowego odwiertu dla regulowania ciśnienia dennego w celu uzyskania wiercenia w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wierci się pionowy odwiert od powierzchni do strefy podziemnej, wierci się członowy odwiert od powierzchni do strefy podziemnej stosując rurę wiertniczą, wierci się otwór odwadniający od węzła w strefie podziemnej, przy czym pierwszy płyn zawiera płyn wiertniczy, pompowanie pierwszego płynu obejmuje pompowanie płynu wiertniczego przez rurę wiertniczą przy wierceniu otworu odwadniającego, a płyn wiertniczy wpływa do rury wiertniczej co najmniej w pobliżu świdra wiertniczego rury wiertniczej.

11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że dostarczanie drugiego płynu na dół pionowego odwiertu obejmuje dostarczanie gazu na dół pionowego odwiertu.

12. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że mieszanina płynna ponadto zawiera co najmniej jeden ze składników, którym jest: gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu, płyn ze strefy podziemnej, oraz wrębowiny ze strefy podziemnej.

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że ponadto obejmuje regulowanie operacji pompowania płynu wiertniczego przez rurę wiertniczą dla utworzenia uszczelnienia płynnego, które to uszczelnienie płynne zawiera poziom płynu, który przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej do góry członowego odwiertu.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że poziom płynu przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej zawierającej cienki pokład węgla lub zasoby węglowodorów.

15. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że drugi płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu zawiera sprężone powietrze.

16. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że członowy odwiert (30, 430) jest poziomo przesunięty od pionowego odwiertu (12, 412) na powierzchni (14).

17. Układ do prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego przez odwierty, znamienny tym, że zawiera:

pionowy odwiert (12) przechodzący od powierzchni (14) do strefy podziemnej (15), członowy odwiert (30) przechodzący od powierzchni (14) do strefy podziemnej (15), który to członowy odwiert (30) przecina pionowy odwiert (12) w węźle co najmniej w pobliżu strefy podziemnej (15), otwór odwadniający (50) przechodzący od węzła w strefie podziemnej (15), rurę wiertniczą (40) usytuowaną wewnątrz członowego odwiertu (30), która to rura wiertnicza (40) stosowana jest do wiercenia otworu odwadniającego (50),

PL 212 088 B1 płyn wiertniczy dostarczony przez rurę wiertniczą (40) i wypływający z rury wiertniczej (40) co najmniej w pobliżu świdra wiertniczego (42) rury wiertniczej (40), przewód wydobywczy (80) usytuowany wewnątrz pionowego odwiertu (12), który to przewód wydobywczy (80) posiada otwarty koniec w węźle, płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu (12), który to płyn wypływa z przewodu wydobywczego (80) w węźle, mieszaninę płynną zawracającą do góry pionowego odwiertu (12) na zewnątrz przewodu wydobywczego (80), która to mieszanina płynna zawiera płyn wiertniczy po tym jak płyn wiertniczy wypływa z rury wiertniczej (40), i gdzie co najmniej natężenie przepływu lub skład płynu dostarczonego na dół pionowego odwiertu (12) jest regulowany dla regulowania ciśnienia dennego układu w celu uzyskania wiercenia w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

18. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że płyn dostarczony na dół pionowego odwiertu (12, 412) zawiera gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu (12, 412).

19. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że mieszanina płynna zawiera co najmniej jeden ze składników, którym jest: gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu (412), płyn ze strefy podziemnej (15, 415), oraz wrębowiny ze strefy podziemnej (15, 415).

20. Układ według zastrz. 19, znamienny tym, że ponadto zawiera uszczelnienie płynne w członowym odwiercie (30, 430), które to uszczelnienie płynne obejmuje poziom płynu, który przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej (15, 415) do góry członowego odwiertu (30, 430).

21. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że poziom płynu przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej (15, 415) zawierającej cienki pokład węgla lub zasoby węglowodorów.

22. Układ według zastrz. 19, znamienny tym, że płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu (12, 412) zawiera sprężone powietrze.

23. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że członowy odwiert (30, 430) jest poziomo przesunięty od pionowego odwiertu (12, 412) na powierzchni (14).

24. Układ do prowadzenia cyrkulacji płynu wiertniczego przez odwierty, znamienny tym, że zawiera:

pionowy odwiert (412) przechodzący od powierzchni (14) do strefy podziemnej (415), członowy odwiert (430) przechodzący od powierzchni (14) do strefy podziemnej (415), który to członowy odwiert (430) przecina pionowy odwiert (412) w węźle co najmniej w pobliżu strefy podziemnej (415), otwór odwadniający (450) przechodzący od węzła w strefie podziemnej (415), rurę wiertniczą (440) usytuowaną wewnątrz członowego odwiertu (430), która to rura wiertnicza (440) stosowana jest do wiercenia otworu odwadniającego (450), płyn wiertniczy dostarczony przez rurę wiertniczą (440) i wypływający z rury wiertniczej (440) co najmniej w pobliżu świdra wiertniczego (442) rury wiertniczej (440), przewód wydobywczy (480) usytuowany wewnątrz pionowego odwiertu (412), który to przewód wydobywczy (480) posiada otwór w węźle, płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu (412) na zewnątrz przewodu wydobywczego (480), mieszaninę płynną wpływającą do otworu przewodu wydobywczego (480) w węźle i zawracającą do góry pionowego odwiertu (412) przez przewód wydobywczy (480), która to mieszanina płynna zawiera płyn wiertniczy po tym jak płyn wiertniczy wypływa z rury wiertniczej (440), i w którym natężenie przepływu płynu doprowadzonego na dół pionowego odwiertu (412) ulega zmianie dla regulowania ciśnienia dennego układu w celu uzyskania wiercenia w warunkach podciśnienia, ciśnienia zrównoważonego lub nadciśnienia.

25. Układ według zastrz. 24, znamienny tym, że płyn dostarczony na dół pionowego odwiertu (12, 412) zawiera gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu (12, 412).

26. Układ według zastrz. 24, znamienny tym, że mieszanina płynna zawiera co najmniej jeden ze składników, którym jest: gaz doprowadzony na dół pionowego odwiertu (412), płyn ze strefy podziemnej (15, 415), oraz wrębowiny ze strefy podziemnej (15, 415).

27. Układ według zastrz. 26, znamienny tym, że ponadto zawiera uszczelnienie płynne w członowym odwiercie (30, 430), które to uszczelnienie płynne obejmuje poziom płynu, który przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej (15, 415) do góry członowego odwiertu (30, 430).

28. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że poziom płynu przeciwstawia się przepływowi gazu ze strefy podziemnej (15, 415) zawierającej cienki pokład węgla lub zasoby węglowodorów.

PL 212 088 B1

29. Układ według zastrz. 26, znamienny tym, że płyn doprowadzony na dół pionowego odwiertu (12, 412) zawiera sprężone powietrze.

30. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że członowy odwiert (30, 430) jest poziomo przesunięty od pionowego odwiertu (12, 412) na powierzchni (14).