PL220980B1 - Urządzenie i sposób utrzymywania lub powiększania wewnętrznej średnicy odwiertów służące do zapobiegania przytykaniu filtrów obsypki piaskowej podczas ich zapuszczania - Google Patents

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do otrzymywania lub powiększania wewnętrznej średnicy odwiertów. Odwierty wykonuje się metodą wiercenia 1, umożliwiając wprowadzanie rur, innego osprzętu wiertniczego itp. do warstwy złoża, z których wydobywane są płyny (na przykład gaz lub ropa naftowa). Podczas typowej operacji wiercenia odwiert wykonywany jest w skale poczynając od jej powierzchni 0, przy czym wykorzystywany jest w tym celu przewód wiertniczy 2, którego świder 3 przemieszcza się w pożądanym kierunku. W przypadku najprostszych operacji wiercenia odwiert 7 jest wykonywany pionowo po linii prostej, aczkolwiek możliwe jest, a w obecnych czasach bardzo rozpowszechnione, prowadzenie przewodu wiertniczego wzdłuż krętego toru zwanego trajektoria, co dokonywane jest z wykorzystaniem sterowania komputerowego oraz kierunkowych głowic wiertniczych i ma na celu omijanie podziemnych przeszkód otworu (produkcyjnego) 4 i/lub przecinanie wielu warstw złoża przeznaczonych do eksploatacji 5 i 6.

W wielu sytuacjach odwiert jest stosunkowo stabilny, czyli jego średnica pozostaje zasadniczo niezmienna przez dłuższy czas, zwłaszcza w twardej skale. Jest to jednak, w bardzo dużym stopniu uzależnione od warunków geologicznych w miejscu wykonywania odwiertu, składu chemicznego skały, Modułu Younga, liczby Poissona charakteryzująca własności mechaniczne i plastyczne skały oraz poziomu horyzontów wód pod powierzchnią itd. W innych sytuacjach odwiert wykazuje jednak skłonność do odkształcania się na skutek działania ciężaru znajdującej się nad nim górotworu oraz zjawisk pęcznienia i kurczenia się iłów występujących z przyczyn naturalnych, jak również w wyniku samego procesu wiercenia i kontaktu dynamicznego z płuczką wiertniczą oraz jej właściwościami fizyczno-chemicznymi.

Jedną z sytuacji, w których odwierty są stosunkowo niestabilne, jest wykonywanie odwiertów przez iły, glinę. W wielu sytuacjach iły lub glina zachowuje się jak elastyczny materiał i może „przepływać plastycznie” lub pęcznieć częściowo redukując średnicę odwiertu, szczególnie w przypadkach, gdy odwiert nie jest pionowy i/lub iły lub glina jest hydrofobowa. Niedawno wykonany odwiert może zatem nagle okazać się niedrożny, co w rezultacie utrudnia wprowadzenie do niego rur okładzinowych i/lub innego sprzętu wiertniczego.

Typowym rozwiązaniem Jest niezwłoczne cementowanie rur okładzinowych do ścian odwiertu stabilizujące ściany boczne odwiertu lub w wprowadzenia do nieorurowanego odwiertu cylindrycznych filtrów z podsadzką piaskową stabilizują otwór. Filtry mogą mieć materiał filtrujący w postaci warstw cylindrycznej siatki o gęstości 80 do 210 mikronów zabezpieczonych perforowaną cylindryczną obudową. Wkładka siatkowa może jednak okazać się zupełnie nieskuteczna w przypadku destabilizacji odwiertu wykonywanego w niestabilnych iłach/glinie, powodujący przytykanie filtra siatkowego 8 i znaczne redukowanie lub uniemożliwienie produkcji ropy.

Niniejszy wynalazek dotyczy w szczególności fazy wstępnej finalizacji wykonywania odwiertu. Typowa operacja wykonywania odwiertu obejmuje etap wiercenia początkowego, w którym odwiert jest wykonywany w złożu. Następnie następuje faza prób i pomiarów, w której sprawdzane i jest średnica otworu jego powierzchnia i ciągłość odwiertu, co dokonywane jest z wykorzystaniem urządzeń testowych na przewodzie elektrycznym i powiększających przewodem wiertniczym i trwa aż do momentu spełnienia przez odwiert pożądanych właściwości. Po uzyskaniu pozytywnych wyników prób i spełnieniu przez odwiert specyfikacji projektowych, do pracy przystępuje personel, zajmujący się wstępną finalizacją, którego zadaniem jest zacementowanie rur okładzinowych odwiertu i przygotowanie go do wprowadzenia zestawu przewodu produkcyjnego.

Faza prób i pomiarów często obejmuje testowanie charakterystyki przepływu przez odwiert, co dokonywane jest z wykorzystaniem płuczki lub solanki zatłaczanej do odwiertu pulsami jako test chłonności złoża, a następnie analizy jego wypływu z określeniem gradientu chłonności płynu, przy jednoczesnym wykonywaniu pomiarów charakterystyki przepływu. Personel wykonujący odwiert często nie bierze jednak w wystarczającym stopniu pod uwagę tego, że gęstość właściwa solanki (nazywanej również „płynem do finalizacji wstępnej” - Completion Fluid) jest mniejsza niż gęstość właściwa płuczki, dzięki której został wywiercony odwiert, w wyniku czego, solanka (Completion Fluid) może spowodować pęcznienie iłów/gliny i uszkodzenie odwiertu. Na skutek tego próby wykonywane z wykorzystaniem pomiarowego przewodu wiertniczego mogą wykazać, że odwiert posiada zadowalającą średnicę na całej swojej długości. Niewłaściwe parametry płuczki w nieorurowanym otworze może jednak spowodować opóźnione w czasie pęcznienie/uszkodzenie odwiertu powodując przychwycenie przewodu wiertniczego, które nie zostało wykryte przed rozpoczęciem etapu finalizacji wstępnej,

PL 220 980 B1 gdy jest już za późno na ponowne przewiercenie odwiertu. Taka sytuacja pociąga za sobą utratę przewodu wiertniczego w części i wymuszenie przeprowadzenie ponownego wiercenia bocznego odwiertu (Side Track) lub całkowite porzucenie wykonanego odwiertu.

W przypadku wykonywania odwiertu przez iły/glinę lub inne materiały podatne na przemieszczanie lub pęcznienie, wymiary odwiertu mogą zmieniać się na przestrzeni godzin lub dni, a w najgorszym przypadku może dojść do całkowitego zablokowania odwiertu. Sprawą najwyższej wagi, jest więc, by personel zajmujący się wstępną finalizacją mógł przystąpić do pracy jak najszybciej po zakończeniu fazy wiercenia początkowego, co ma na celu zminimalizowanie skutków potencjalnej zmiany przekroju odwiertu. Pewne przemieszczenia są jednak nieuniknione, ale jeżeli odwiert jest jedynie częściowo zablokowany, ponowne wiercenie odwiertu jest ryzykowne. Istnieje zatem zapotrzebowanie na umożliwienie personelowi zajmującemu się wstępną finalizacją przeprowadzenie prac naprawczych (tj. po wywierceniu odwiertu, lecz przed przeprowadzeniem prób) w częściowo zapadniętym/zablokowanym odwiercie, dzięki czemu możliwe jest uniknięcie ponownego wiercenia i jak najszybsze zakończenie procesu wykonywania odwiertu. Istnieje również bardziej ogólne zapotrzebowanie na utrzymywanie wewnętrznych wymiarów odwiertu i/lub oczyszczanie częściowo zapadniętego odwiertu, co ma na celu umożliwienie wprowadzenia do niego kolejnych przewodów wiertniczych, rur, filtrów lub innego sprzętu.

Przepływ płuczki, lub ogólnie stężonej zawiesiny wodnej określa się jako przepływ plastyczny. Lepkość takich cieczy plastycznych (nieniutonowskich) wykazuje zależność od gradientu wartości ścinania. Ciecze plastyczne o określonych i stałych (w danej temperaturze) wartościach minimalnego naprężenia stycznego (niezbędnego do wywołania płynności koloidu tj. przejścia ze stanu żelu w półpłynny) określa się, jako ciecze Bingham'a. Ciecze te po osiągnięciu progowej wartości minimalnego naprężenia stycznego wykazują liniową zależność naprężenia ścinającego od wartości ścinania. Istnieją też tzw. płyny pseudoplastyczne, spełniające zależność Power'a, zgodnie z którą lepkość, a w związku z tym i wartość naprężenia ścinającego płynu maleje ze wzrostem prędkości ścinania. Dla opisu zachowania niektórych rodzajów szlamu model Power'a nadaje się znacznie lepiej niż model Bingham'a.

Przedmiotowy wynalazek znajduje zastosowanie w odniesieniu wyłącznie do plastycznych iłów/glin skrawanych w płuczce stanowiącej płyny plastyczne o własnościach przepływu w zakresie pomiędzy modelem Power'a i modelem Bingham'a (Fig. 2).

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do utrzymywania lub powiększania wewnętrznej średnicy odwiertu, służące do zapobiegania przytykaniu filtrów obsypki piaskowej podczas ich zapuszczania, zawierające rurę wprowadzaną osiowo do odwiertu oraz co najmniej jeden element do przemieszczania rury osiowo przez odwiert, charakteryzujące się tym, że posiada co najmniej cztery elementy nożowe dla małych średnic umieszczone promieniowo na zewnątrz rury, oraz co najmniej 4 otwory połączone z wnętrzem rury i umieszczony osiowo względem elementu nożowego pod kątem 60-65 stopni, aby elastyczny materiał skrawany przez element nożowy wchodził przez ten otwór do przestrzeni wewnętrznej urządzenia.

W jednym korzystnym wariancie realizacji urządzenia według wynalazku przedni koniec rury jest zamknięty za pomocą kołpaka o bocznych ścianach rozszerzających się stożkowo na zewnątrz, przy czym tylna krawędź tych ścian bocznych zakończona jest przechodzącym na wylot otworem, połączonym z wnętrzem rury. W szczególnie korzystnym przypadku za każdym przechodzącym na wylot otworem znajduje się promieniowo odsunięty na zewnątrz element nożowy w postaci noża zgarniający odcięty materiał ze ściany wewnętrznej odwiertu przez otwory do wnętrza rury. W innym szczególnie korzystnym przypadku rura posiada pierwszą sekcję powiększającą odwiert połączoną z kołpakiem.

W kolejnym korzystnym wariancie realizacji urządzenia według wynalazku w pierwszej sekcji rura centralna obejmuje pierwszą liczbę wielu stożkowych zespołów nożowych, rozmieszczonych promieniowo na powierzchni zewnętrznej rury. W korzystniejszym wariancie każdy stożkowy zespół nożowy posiada pusty w środku stożkowy korpus, którego wąski koniec podczas użytkowania urządzenia powiększającego odwiert jest zwrócony do przodu, a szerszy koniec znajduje się dalej od kołpaka w porównaniu z wąskim końcem. W szczególnie korzystnym przypadku po stronie szerszego końca każdego ze stożkowych zespołów nożowych znajduje się otwór ścinający połączony z wnętrzem korpusu i wnętrzem rury.

W dalszym korzystnym wariancie realizacji urządzenia według wynalazku w pierwszej sekcji rura centralna dla większych średnic otworu obejmuje drugą liczbę wielu zespołów nożowych, rozmiesz4

PL 220 980 B1 czonych promieniowo na powierzchni zewnętrznej rury. W kolejnym korzystnym wariancie realizacji urządzenia według wynalazku położenia zespołów nożowych odpowiadają promieniowym szczelinom pomiędzy stożkowymi zespołami nożowymi. W następnym korzystnym wariancie realizacji urządzenia według wynalazku pierwsza sekcja tylnym końcem jest zamocowana do przedniego końca pustej w środku rury połączeniowej. W szczególnie korzystnym przypadku pierwsza sekcja powiększająca odwiert poprzez rurę połączeniową połączona jest z co najmniej jedną drugą sekcją powiększającą odwiert.

W innym korzystnym wariancie realizacji urządzenie według wynalazku posiada co najmniej jeden element centrujący do zasadniczego centrowania położenia rury w odwiercie.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób utrzymywania wewnętrznej średnicy odwiertów dla zapobiegania przytykaniu filtrów obsypki piaskowej podczas ich zapuszczania, charakteryzujący się tym, że najpierw do odwiertu wprowadza się urządzenie według wynalazku, określone powyżej, a następnie urządzenie to przemieszcza się osiowo przez odwiert. W korzystnym wariancie realizacji sposobu według wynalazku podczas osiowego przemieszczania urządzenia przez odwiert odbiera się materiał wycięty przez to urządzenie.

Zgodnie z wynalazkiem, osiowe przemieszczanie rury wewnątrz odwiertu, którego średnica jest większa niż średnica noży, dokonywane jest zasadniczo bez przeszkód, tj. noże stykają się ze ścianami bocznymi odwiertu w niewielkim stopniu lub nie stykają się z nimi w ogóle. Jeżeli jednak średnica odwiertu jest mniejsza niż średnica noży, wcinają się one w ścianę boczną odwiertu, wybierając lub zgarniając materiał ścian bocznych odwiertu i powiększając go w ten sposób do z góry określonej średnicy, która określona jest przez odległość, na jaką zakończenia noża lub noży wystają promieniowo na zewnątrz rury.

Jednym z problemów związanych ze znanymi w stanie techniki urządzeniami powiększającymi średnicę podobnego rodzaju było to, że usunięty materiał pozostawał w odwiercie i mógł być wzdłuż niego popychany, co prowadziło do powstawania lokalnych zatorów i/lub przeszkadzało w przemieszczaniu urządzenia powiększającego odwiert. W urządzeniu według niniejszego wynalazku w rurze wykonane są jednak przechodzące na wylot otwory, zaś elementy nożowe skonfigurowane są w taki sposób, jak wskazano powyżej, co umożliwia im kierowanie usuniętego materiału przez te otwory do przestrzeni wewnętrznej urządzenia. Podczas przemieszczania się urządzenia powiększającego odwiert w głąb odwiertu materiał odcinany przez elementy nożowe jest zatem wybierany/przepychany/przemieszczany do wnętrza rury. Ścięty materiał iłowy jest cyklicznie cyrkulowany do przestrzeni pomiędzy przewodem rurowym a ścianą otworu z płuczką 10 na powierzchnię do zbiornika.

Jak wskazano powyżej, w jednym z korzystnych przypadków realizacji urządzenia według wynalazku wykorzystano wiele noży 11, umieszczonych promieniowo w różnych położeniach, a korzystnie zachodzących na siebie. Taka konfiguracja umożliwia wycinanie przez każdy z noży mniejszej ilości materiału ze ściany bocznej odwiertu, co zapewnia zmniejszenie prawdopodobieństwa występowania zatorów. Ponieważ każdy z noży wycina mniejszą ilość materiału, materiał gromadzony w rurze składa się ponadto z pewnej liczby zwiercin i ściętych iłów 9, co umożliwia łatwiejsze przepychanie go wzdłuż wnętrza rury i cyrkulowanie nagromadzonych ściętych iłów na powierzchnie 0.

Każdy z noży może być powiązany z elementem prowadzącym lub elementem centrującym, który ułatwia utrzymywanie rury w centralnym położeniu odwiertu. Możliwe jest wykorzystanie w tym celu dodatkowego elementu centrującego (Centralizers). W korzystnym wykonaniu wynalazku noże mają postać otworów wykonanych w nachylonych pod kątem płytach, które rozciągają się z rury na zewnątrz. W przypadku takiej konfiguracji urządzanie powiększające odwiert działa na takiej samej zasadzie jak nóż do krojenia sera, aczkolwiek na znacznie większą skalę.

Poniżej opisane zostaną korzystne warianty wykonania wynalazku, stanowiące jedynie jego przykład realizacji, przy czym opis ten wykonano w odniesieniu do załączonego rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schematycznie typową operację wiercenia, podczas której możliwe jest wykorzystanie urządzenia według wynalazku w zabiegu cementowania rur okładzinowych;

Fig. 2 przedstawia schematycznie wzdłużny przekrój urządzenia powiększającego odwiert według pierwszego aspektu wynalazku oraz;

Fig. 3 przedstawia schematycznie widok z boku, przekrój elementu nożowego urządzenia, ścinające iły według drugiego aspektu wynalazku.

Na fig. 1 przedstawiono typową operację wiercenia 1, 2, 3, podczas której odwiert 8 wykonywany jest od powierzchni 0 w celu przecięcia dwóch warstw złoża 5 i 6 zawierających przeznaczoną

PL 220 980 B1 do wydobycia ropę naftową. Odwiert 8 wykonywany jest z wykorzystaniem znajdującego się na powierzchni 0 urządzenia wiertniczego 1, które podaje i kieruje przewód wiertniczy 2. Trasa odwiertu jest kręta i została wybrana w taki sposób, by ominąć podziemną przeszkodę 4, na przykład warstwę skały lub inny otwór produkcyjny, oraz przewiercić dwa złoża 5 i 6 zawierające przeznaczoną do wydobycia ropę naftową. Długość odwiertu może wynosić od kilkuset metrów do kilku kilometrów (TD), zaś jego średnica zwykłe zawarta jest w zakresie od 5.5 do 20 jako rury okładzinowe.

Odwiert 8 wiercony jest z wykorzystaniem przewodu wiertniczego 2 posiadającego sterowaną komputerowo kierunkową głowicę wiertniczą 3, która prowadzi końcówkę świdra wzdłuż z góry określonego toru. Niektóre odcinki odwiertu 8 są zasadniczo pionowe, podczas gdy inne odcinki 8 przebiegają w kierunku innym niż pionowy. Przebiegające w kierunku innym niż pionowy odcinki odwiertu 8 mogą przebiegać przez warstwę iłów/gliny 4, gdzie występuje skłonność do zmniejszania się średnicy odwiertu 8 w wyniku ciężaru znajdującej się powyżej giny, która jest naciskana w dół. Niewłaściwa chemia płuczki może powodować pęcznienie iłów/gliny, co jest przyczyną częściowego zatykania się odwiertu 8.

Po zakończaniu operacji wiercenia początkowego, do odwiertu 8 wprowadzany jest filtr siatkowy 11, którego zadaniem jest stabilizacja odwiertu. Taka okładzina zwykle ma postać siatki posiadającej przechodzące na wylot otwory o średnicy wynoszącej około 180 mikronów. Okładzina filtra 11 posiada średnicę zewnętrzną nieznacznie mniejszą niż średnica otworu 8, dzięki czemu wokół niej pozostawiana jest pierścieniowa szczelina, która wypełniana jest obsypką piaskową.

Obsypka piaskowa (nie pokazana na rysunku) tworzona jest przez pompowanie solanki z piaskiem do pierścieniowej przestrzeni znajdującej się pomiędzy okładziną filtra 11 a ścianą odwiertu 8. Piasek wytrąca się i opada w dół, szczelnie wypełniając pierścień i tworząc barierę między zewnętrzną częścią okładziny filtra 11, a wewnętrzną ścianą boczną odwiertu 8.

Warstwa piasku nie może przenikać do otworów wykonanych w okładzinie filtra 11, a także zapobiega stykaniu się iłów/gliny z perforowaną okładziną filtra 11.

W przypadku, gdy okładzina filtra 11 nie jest współosiowa z odwiertem 8 lub glina ulegnie spęcznieniu częściowo zamykając odwiert 8, możliwe jest jednak zetknięcie się okładziny filtra 11 z iłem/gliną. W takiej sytuacji możliwe jest wytrącenie się z gliny krzemionki, której cząstki często mają średnicę mniejszą niż 180 mikronów i mogą przenikać przez siatkę okładziny tworząc skupiska wewnątrz okładziny filtra 11. Skupiska te w połączeniu z ropą naftową są bardzo szorstkie i przy szybkich przepływach mogą spowodować uszkodzenie siatki filtra i jego okładziny oraz zaworów, pomp i podobnych elementów stanowiących część urządzeń powierzchniowych, mogących powodować erozje elementów stalowych i poważną awarię.

Urządzenie według wynalazku powiększające średnicę odwiertu ze spęczniałych iłów może być przemieszczane w odwiercie 8 przed okładziną 11. Dzięki przeprowadzeniu takiej operacji możliwe jest odtworzenie zadowalającej średnicy odwiertu na krótki czas, który wymagany jest na wprowadzenie okładziny i zasypanie jej za pomocą osypki. W Fig. 2 przedstawiono urządzenie 13 według wynalazku powiększające odwiert, obejmujące centralną rurę, której przedni koniec 16 (tj. koniec zwrócony do przodu podczas wprowadzania urządzenia 13 powiększającego odwiert do odwiertu 8) zamknięty jest z wykorzystaniem kołpaka 16. Ściany boczne urządzenia 13 rozszerzając się stożkowo na zewnątrz, co ułatwia uzyskanie centralnego położenia rury 19 w odwiercie 8.

Tylna krawędź rozszerzających się stożkowo ścian bocznych 14 zakończona jest przechodzącym na wylot otworem noża 15, który połączony jest z wnętrzem urządzenia 13. Za każdym z przechodzących na wylot otworów noża 15 znajduje się promieniowo odsunięty na zewnątrz ostrza noża 15, którego zewnętrzna średnica jest równa nominalnej, tj. pożądanej, średnicy odwiertu, na przykład wynosi od około 5.5 do 9-5/8 (cala)/około 22 cm.

Podczas przemieszczania urządzenia 13 powiększającego odwiert wzdłuż odwiertu 8 noże 15 odcinają wszelki materiał 9, i kierują go do wnętrza rury urządzenia 13 przez przechodzący na wylot otwór 15. Odcinany materiał 9 jest zgarniany do wnętrza i przemieszczany do tylu wzdłuż wnętrza rury 19, aż do oczyszczenia zatoru, po czym noże 15 przestają skrawać ścianę boczną spęczniałego odwiertu 9, umożliwiając dalsze przemieszczanie urządzenia w kierunku 18 powiększającego odwiert wzdłuż odwiertu 8, przy czym odbywa się to zasadniczo bez przeszkód.

Na fig. 3 przedstawiono drugi wariant wykonania urządzenia 40 według wynalazku powiększającego odwiert; które posiada nieznacznie inną konstrukcję, lecz ze względu na zachowanie przejrzystości identyczne elementy urządzenia zastały oznaczone takimi samymi odnośnikami.

PL 220 980 B1

W drugim wariancie wykonania wynalazku urządzenie 13 powiększające odwiert obejmuje pewną liczbę wymiennych sekcji, które mogą być końcami łączone ze sobą. Przedni koniec urządzenia 13 powiększającego odwiert posiada półelipsoidalny kołpak 16, który z wykorzystaniem połączenia gwintowego mocowany jest w zakończeniu cylindrycznej rury 19 pierwszej sekcji 13 urządzenia powiększającego odwiert.

W pierwszej sekcji 13 urządzenia powiększającego odwiert rura centralna urządzenia 13 jest zasadniczo cylindryczna i obejmuje pierwszą liczbę (minimum 4 dla małych średnic do 16 dla dużych średnic otworu) stożkowych zespołów nożowych 14, zaś druga liczba wielu zespołów nożowych 14 w kształcie stożka przymocowana jest podobnie do zewnętrznej ściany bocznej rury 13.

Każdy ze stożkowych zespołów nożowych 14 obejmuje pusty w środku stożkowy korpus, który podczas użytkowania urządzenia 13 powiększającego odwiert jest zwrócony do przodu. Stożkowe zespoły nożowe 14 służą do prowadzenia i centrowania urządzenia 13 powiększającego odwiert zasadniczo wzdłuż osi wzdłużnej odwiertu 8. Po stronie szerszego końca każdego ze stożkowych zespołów nożowych 14 znajduje się otwór szczelinowy 15, który połączony jest z wnętrzem korpusu urządzenia 13 i wnętrzem rury centralnej 19. Krawędzie szczeliny 15 są ścięte ukośnie w celu utworzenia noża, a w korzystnym rozwiązaniu są one utwardzane lub pokryte powłoką wykonaną z materiału ściernego lub utwardzanego, dzięki czemu cięcie iłów/gliny jest łatwiejsze.

Stożkowe zespoły nożowe 14 umieszczone są cylindrycznie wokół rury urządzenia 13 promieniowo z zachowaniem między nimi równych odległości.

Każdy z zespołów nożowych 14 posiada kształt stożka i posiada podobną konstrukcję do stożkowych zespołów nożowych obu urządzeń 13, poza ich korpusami, które nie muszą mieć kształtu stożkowego. Wszystkie zespoły nożowe umieszczone są wokół rury centralnej urządzenia 13 promieniowo z zachowaniem między nimi równych odległości.

Tylny koniec pierwszej sekcji 13 urządzenia powiększającego odwiert może być z wykorzystaniem połączenia gwintowego mocowany do przedniego końca pustej w środku rury połączeniowej 19.

Przedni koniec drugiej sekcji urządzenia 13 powiększającego odwiert; która jest podobna lub identyczna jak pierwsza sekcja urządzenia 13 powiększającego odwiert, jest z wykorzystaniem połączenia gwintowego mocowany do tylnego końca rury połączeniowej 19. Dla uzyskania pożądanej konfiguracji urządzeń 13 powiększającego odwiert, możliwe jest dodawanie kolejnych sekcji elementów połączeniowych 19 dla celów magazynowania ze skrawanych iłów w konfiguracji do obróbki piaskowej.

Widoczne jest ponadto, że urządzenie 13 powiększające odwiert może być mocowane do przedniego końca elementu centrującego 20 i/lub do elementu połączeniowego 19 przeznaczonego do wprowadzania filtra 11 do odwiertu 8.

Wynalazek nie jest ograniczony przez szczegóły przedstawionych powyżej wariantów wykonania wynalazku, które mają jedynie cel ilustracyjny. Kształt, rozmiary i konstrukcja urządzenia powiększającego mogą być zmieniane, możliwe jest również zastosowanie różnych materiałów i/łub sposobów wytwarzania urządzenia powiększającego odwiert. Ilość elementów nożowych oraz kąt nachylenia stożka 14 jest uzależniony od średnicy świdra 3, przy czym elementy nożowe mają stałą długość 300 mm. Konfiguracja samego odwiertu i sposób jego wykonania mogą się ponadto znacząco zmieniać w zależności od konkretnej sytuacji. Wynalazek może na przykład zostać przystosowany do wykorzystania podczas operacji wiercenia przybrzeżnego, jak również opisanej tu operacji wiercenia na lądzie stałym do zacementowania rur okładzinowych i wyeliminowania kanałowego przepływu cementu i zapewnieniu bezpieczeństw otworu i jego integralności.

Jednym z istotnych zastosowań urządzenia według wynalazku jest wykorzystanie go przy operacji zapuszczania filtrów w celu ochrony ich przed inwazyjnym plastycznym czopowaniem się powierzchni filtrów oraz w celu zapobiegania całkowitemu lub częściowemu blokowaniu przepływu podczas wykonywania obsypki piaskowej oraz przedwczesnemu, jedynie częściowemu wypełnieniu przez obsypkę przestrzeni filtrującej. System, w którym stosuje się urządzenie według wynalazku zapobiega redukcji przepływu ropy lub wody przez filtr 11.

Następnym istotnym zastosowaniem urządzenia według wynalazku jest wykorzystanie go w przypadku odwiertów wykonanych z wykorzystaniem wstępnie perforowanych okładzin (ang. Preperforated Liners) ścian odwiertów w podobnym zakresie, jak wskazano powyżej. W takim zastosowaniu system wykorzystujący urządzenie według wynalazku zapobiega redukcji przepływu rop/ i awarii urządzeń wgłębnych, a zwłaszcza pomp i zaworów hydraulicznych.

PL 220 980 B1

Kolejnym ważnym aspektem wykorzystania urządzenia według wynalazku jest zastosowanie go przy cementowaniu wstępnie perforowanych okładzin, w celu wyeliminowania przypadków słabego wiązania cementu spowodowanego obecnością pęczniejących iłów. W tym wariancie wykorzystuje się człon do cyrkulacji zaczynu cementowego z zastosowaniem urządzenia według drugiego korzystnego wariantu według wynalazku. System zawierający urządzenie według wynalazku bardzo wyraźnie poprawia wiązanie cementu do ściany otworu, poprzez magazynowanie pęczniejących iłów, co z kolei zapobiega przemieszczaniu się gazu w niezwiązanej cementem powierzchni wstępnie perforowanej okładziny i powstawaniu sytuacji awaryjnej podczas wydobycia gazu i ropy, wraz z przemieszczaniem się do spękanego złoża lub złoża o wysokiej przepuszczalności. W przemyśle naftowym wiele erupcji gazu jest związanych z przemieszczaniem się gazu poza strefą orurowań, co stwarza poważne zagrożenie dla życia ludzkiego, a także wiąże się z dużym ryzykiem poważnych strat materialnych i zanieczyszczenia środowiska.

Claims (14)

1. Urządzenie do utrzymywania lub powiększania wewnętrznej średnicy odwiertu, służące do zapobiegania przytykaniu filtrów obsypki piaskowej podczas ich zapuszczania, zawierające rurę wprowadzaną osiowo do odwiertu oraz co najmniej jeden element do przemieszczania rury osiowo przez odwiert, znamienne tym, że posiada co najmniej 4 elementy nożowe (14) umieszczone promieniowo na zewnątrz rury urządzenia (13), oraz co najmniej dwa otwory na każdym elemencie nożowym (14) połączone z wnętrzem rury urządzenia (13) i umieszczone osiowo względem elementu nożowego (14) pod kątem 60-65 stopni, aby materiał skrawany przez element nożowy (14) wchodził przez ten otwór krawędzi noża (15) do przestrzeni wewnętrznej urządzenia (13).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przedni koniec rury (42) jest zamknięty za pomocą kołpaka (16) o bocznych ścianach (14) rozszerzających się stożkowo na zewnątrz, przy czym rura zakończona jest przechodzącym na wylot otworem (15), połączonym z wnętrzem rury urządzenia (13).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że za każdym przechodzącym na wylot otworem (15) znajduje się promieniowo odsunięty na zewnątrz element nożowy (14) w postaci noża, zgarniający odcięty materiał ze ściany wewnętrznej odwiertu (8) przez otwory (15) do wnętrza rury urządzenia (13).

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że rura urządzenia (13) posiada pierwszą sekcję powiększającą odwiert (8) połączoną z kołpakiem (16).

5. Urządzenie według zastrz. 2 albo 4, znamienne tym, że w pierwszej sekcji rura centralna urządzenia (13) obejmuje pierwszą liczbę wielu stożkowych zespołów nożowych (14), rozmieszczonych promieniowo na powierzchni zewnętrznej rury urządzenia (13).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że każdy stożkowy zespół nożowy (14) jest zwrócony do przodu, a szerszy koniec (14) znajduje się dalej od kołpaka (16) w porównaniu z wąskim końcem (14).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że w każdym ze stożkowych zespołów nożowych (14) znajduje się otwór szczelinowy (15) połączony z wnętrzem korpusu urządzenia.

8. Urządzenie według jednego z zastrz. 4-7, znamienne tym, że w pierwszej sekcji (13) rura centralna urządzenia (13) obejmuje drugą liczbę wielu zespołów nożowych (14), rozmieszczonych promieniowo na powierzchni zewnętrznej rury (13).

9. Urządzenie według jednego z zastrz. 4-8, znamienne tym, że położenia zespołów nożowych (14) odpowiadają promieniowym szczelinom pomiędzy następnymi stożkowymi zespołami nożowymi (14).

10. Urządzenie według jednego z zastrz. 4-9, znamienne tym, że pierwsza sekcja (14) tylnym końcem jest zamocowana do przedniego końca pustej w środku rury połączeniowej (19).

11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że pierwsza sekcja (14) powiększająca odwiert (8) poprzez rurę połączeniową (19) połączona jest, z co najmniej jedną drugą sekcją (14) powiększającą odwiert (8).

12. Urządzenie według jednego z zastrz. 4-11, znamienne tym, że posiada co najmniej jeden element centrujący (20) do zasadniczego centrowania położenia rury (19) w odwiercie (8).

PL 220 980 B1

13. Sposób utrzymywania lub powiększania wewnętrznej średnicy odwiertów dla zapobiegania przytykaniu filtrów obsypki piaskowej podczas ich zapuszczania, znamienny tym, że najpierw do odwiertu wprowadza się urządzenie (13) określone w jednym z zastrz. 1-2, a następnie urządzenie to przemieszcza się osiowo (18) przez odwiert (8).

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że podczas osiowego przemieszczania urządzenia przez odwiert odbiera się ilasty materiał zeskrawany przez to urządzenie.