RU2007128072A - Доступ к подъемным ресурсам путем обрушения пласта - Google Patents

Claims (67)

1. Способ доступа к подземной зоне с земной поверхности, включающий:

формирование секционного ствола скважины, идущего от поверхности вовнутрь подземной зоны;

введение насосно-компрессорной колонны в скважину; и увеличение ствола скважины до размеров, выбранных с целью обрушения,

по меньшей мере, части подземной зоны вокруг насосно-компрессорной колонны.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий перфорирование насосно-компрессорной колонны, находящейся внутри ствола скважины с целью обеспечения поступления газообразных сред из внешнего пространства, окружающего насосно-компрессорную колонну, во внутреннее пространство насосно-компрессорной колонны.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий снижение давления газообразных сред внутри ствола скважины с целью обрушения, по меньшей мере, части подземной зоны вокруг ствола скважины.

4. Способ по п.3, в котором формирование ствола скважины, идущего с поверхности к подземной зоне, включает бурение скважины при режиме повышенного гидростатического давления и в котором снижение давления газообразных сред внутри ствола скважины включает снижение давления газообразных сред до пониженного гидростатического давления в стволе скважины.

5. Способ по п.1, в котором подземная зона включает угольный пласт.

6. Способ по п.1, в котором формирование ствола скважины, идущего от поверхности до подземной зоны, включает:

формирование первого ствола скважины, идущего от поверхности в подземную зону; и

формирование второго ствола скважины через первую скважину, идущего в основном в горизонтальном направлении.

7. Способ по п.6, дополнительно включающий формирование третьего ствола скважины через первую скважину, идущего в основном в горизонтальном направлении.

8. Способ по п.7, в котором третий ствол скважины смещен в вертикальном направлении от второго ствола скважины.

9. Способ по п.8, в котором формирование первого ствола скважины, идущего от поверхности в подземную зону, включает формирование, по меньшей мере, одного в основном вертикального ствола скважины или наклонного ствола скважины.

10. Способ по п.7, в котором формирование второго ствола скважины через первый ствол скважины, идущего в основном в горизонтальном направлении, включает формирование второго ствола скважины, расположенного между поверхностью и концом первого ствола скважины, образующего зумпф в забое первой скважины.

11. Способ по п.10, дополнительно включающий сбор жидкостей из подземной зоны в зумпфе.

12. Способ по п.1, дополнительно включающий извлечение газообразных сред из скважины по насосно-компрессорной колонне.

13. Способ по п.1, в котором формирование ствола скважины, идущего от поверхности в подземную зону, включает формирование секционной скважины, имеющей первую часть, вторую в основном горизонтальную часть и искривленную часть между первой и второй частями.

14. Способ по п.1, в котором увеличение размеров ствола скважины с целью обеспечения обрушения подземной зоны, включает:

расположение режущего инструмента для формирования полости, снабженного лапами с режущими элементами, выдвигающимися в радиальном направлении внутри ствола скважины;

выдвижение лап с режущими элементами, выдвигающимися в радиальном направлении, до контакта с внутренней поверхностью ствола скважины; и

придание вращения радиально выдвигающимся лапам с режущими элементами вокруг продольной оси ствола скважины для выбуривания полости увеличенного объема.

15. Способ по п.14, в котором расположение режущего инструмента для формирования полости, снабженного радиально выдвигаемыми лапами с режущими элементами, внутри ствола скважины, включает введение режущего инструмента для формирования полости на рабочей колонне через насосно-компрессорную колонну.

16. Способ по п.15, в котором придание вращения радиально выдвигаемым лапам с режущими элементами вокруг продольной оси ствола скважины для выбуривания полости увеличенного объема включает подачу жидкости через внутреннее пространство рабочей колонны для приведения в действие объемного двигателя в режущем инструменте для формирования полости.

17. Способ по п.2, в котором перфорирование насосно-компрессорной колонны включает:

расположение перфорирующего инструмента во внутреннем пространстве насосно-компрессорной колонны; и

приведение в действие перфорирующего инструмента для перфорирования насосно-компрессорной колонны.

18. Способ по п.17, в котором перфорирующий инструмент приводится в действие гидравлически для перфорирования насосно-компрессорной колонны.

19. Система доступа в подземную зону с поверхности земли, включающая:

секционный ствол скважины, идущий с поверхности в подземную зону;

насосно-компрессорную колонну, расположенную внутри ствола скважины; и

полость увеличенного объема в скважине, имеющую размеры, выбранные для обеспечения обрушения подземной зоны вовнутрь на насосно-компрессорную колонну.

20. Система по п.19, в которой размеры полости увеличенного объема выбраны таким образом, чтобы в основном обеспечивалась их стабильность при отсутствии существенного обрушения вовнутрь при создании режима повышенного гидростатического давления внутри полости, и обеспечивалось обрушение при снижении давления внутри полости.

21. Система по п.20, в которой размеры полости увеличенного объема выбраны с целью обеспечения обрушения при создании пониженного гидростатического давления внутри полости.

22. Система по п.19, в которой размеры включают поперечный размер полости увеличенного объема.

23. Система по п.19, в которой насосно-компрессорная колонна заякорена в стволе скважины.

24. Система по п.19, в которой скважина включает первую часть, идущую от поверхности, соединенную со второй частью, ориентированной в основном горизонтально.

25. Система по п.24, в которой первая часть выходит за пределы второй части, образуя зумпф.

26. Система по п.24, в которой первая часть является в основном вертикальной.

27. Система по п.19, в которой скважина включает несколько горизонтально ориентированных скважин, соединяющихся с основной скважиной, и насосно-компрессорная колонна включает несколько насосно-компрессорных колонн.

28. Система по п.19, в которой подземная зона является угольным пластом.

29. Способ доступа к подземной зоне с поверхности земли, включающий:

формирование ствола скважины, идущего от поверхности вовнутрь подземной зоны;

опускание насосно-компрессорной колонны в скважину;

пропускание расширителя ствола скважины по насосно-компрессорной колонне до заданного участка в подземной зоне;

приведение в действие расширителя ствола скважины для формирования полости увеличенного объема в скважине;

снижение давления внутри полости увеличенного объема с целью обеспечения обрушения, по меньшей мере, части подземной зоны вокруг насосно-компрессорной колонны; и

выполнение отверстий в насосно-компрессорной колонне для прохождения газообразных сред во внутреннее пространство насосно-компрессорной колонны.

30. Способ по п.29, в котором этапы формирования скважины, идущей с поверхности в подземную зону, и использования расширителя ствола скважины при формировании полости увеличенного объема в стволе скважины выполняют в режиме повышенного гидростатического давления.

31. Способ по п.30, в котором снижение давления внутри полости увеличенного объема с целью обеспечения обрушения включает снижение гидростатического давления.

32. Способ по п.29, в котором приведение в действие расширителя ствола скважины при формировании полости увеличенного объема в стволе скважины включает подачу жидкости через объемный двигатель расширителя для придания движения, по меньшей мере, одному режущему элементу относительно внутренней поверхности ствола скважины.

33. Способ по п.29, в котором выполнение отверстий в насосно-компрессорной колонне включает пропускание перфорирующего устройства через внутреннее пространство насосно-компрессорной колонны и приведение в действие перфорирующего устройства для перфорирования стенок насосно-компрессорной колонны.

34. Способ по п.33, дополнительно включающий изменение расположения перфорирующего устройства внутри насосно-компрессорной колонны и приведение в действие перфорирующего устройства для перфорирования стенок насосно-компрессорной колонны.

35. Способ по п.29, дополнительно включающий заякоривание насосно-компрессорной колонны внутри ствола скважины.

36. Расширитель ствола скважины для формирования полости внутри ствола скважины, включающий:

гидравлический двигатель, имеющий первый элемент и второй элемент, расположенные вокруг продольной оси, первый элемент предназначен для вращения вокруг продольной оси по отношению ко второму элементу при прохождении жидкости между первым и вторым элементами, при этом гидравлический двигатель образует продольный тюбинговый канал, предназначенный для прохождения гидравлического двигателя по насосно-компрессорной колонне; и

по меньшей мере, одну лапу с режущим элементом, соединенную с первым элементом для придания ей вращения, по меньшей мере, одну лапу с режущим элементом, выдвигающуюся в радиальном направлении до соприкосновения с внутренней поверхностью ствола скважины для формирования полости.

37. Расширитель по п.36, в котором, по меньшей мере, одна лапа с режущим элементом соединена с возможностью поворота с первым элементом для осуществления вращения наружу в радиальном направлении.

38. Расширитель по п.37, в котором, по меньшей мере, центробежные силы придают одной лапе с режущим элементом вращение наружу в радиальном направлении.

39. Расширитель по п.36, в котором, по меньшей мере, одна лапа с режущим элементом выдвигается в радиальном направлении из втянутого положения, при котором обеспечивается прохождение расширителя по стволу скважины.

40. Расширитель по п.36, далее включающий уплотнение в продольном канале НКТ, предназначенное в основном для герметизации с целью предотвращения протекания жидкости между насосно-компрессорной колонной и внутренним пространством канала НКТ.

41. Расширитель по п.36, в котором первый элемент включает несколько выступов, идущих спирально по длине первого элемента; и

в котором второй элемент включает несколько углублений, идущих спирально по длине второго элемента и предназначенных для вхождения в них выступов, при этом количество углублений превышает количество выступов.

42. Расширитель по п.36, в котором второй элемент предназначен для соединения с насосно-компрессорной трубой, при этом насосно-компрессорные трубы включают, по меньшей мере, одну жесткую или гибкую насосно-компрессорную трубу.

43. Способ формирования полости внутри ствола скважины, включающий:

пропускание расширителя по насосно-компрессорной колонне, опущенной в скважину до требуемого расположения полости; и

подачу жидкости через расширитель ствола скважины для приведения в действие расширителя при формировании полости.

44. Способ по п.43, в котором протекание жидкости через расширитель для приведения в действие расширителя при формировании полости включает:

выдвижение, по меньшей мере, одной лапы с режущим элементом наружу в радиальном направлении из втянутого положения в выдвинутое положение, при этом, по меньшей мере, одна лапа с режущим элементом во втянутом положении обеспечивает прохождение расширителя через внутреннее пространство скважины, и, по меньшей мере, одна лапа с режущим элементом в выдвинутом положении соприкасается с внутренней поверхностью ствола скважины.

45. Способ по п.44, в котором, по меньшей мере, одна лапа с режущим элементом соединена с возможностью поворота с частью расширителя ствола скважины; и

в котором выдвижение, по меньшей мере, одной лапы с режущим элементом наружу в радиальном направлении из втянутого положения в выдвинутое положение включает придание вращения части расширителя, в результате чего обеспечивается воздействие центробежной силы на, по меньшей мере, одну лапу с режущим элементом с целью поворота, по меньшей мере, одной лапы с режущим элементом наружу в радиальном направлении.

46. Способ по п.45, в котором придание вращения части расширителя ствола скважины включает поток жидкости, текущий через объемный двигатель расширителя ствола скважины.

47. Способ по п.43, в котором жидкость, текущая через расширитель ствола скважины для приведения в действие расширителя ствола скважины при формировании полости включает поток жидкости, текущий через объемный двигатель расширителя ствола скважины, придающий вращение части расширителя ствола скважины.

48. Способ по п.44, дополнительно включающий прохождение расширителя ствола скважины по насосно-компрессорной колонне с целью удаления расширителя ствола скважины из скважины.

49. Способ по п.44, в котором жидкость, текущая через расширитель ствола скважины для приведения в действие расширителя ствола скважины при формировании полости, включает приведение в действие расширителя ствола скважины при формировании полости с поперечными размерами, выбранными для обеспечения обрушения полости.

50. Способ по п.49, дополнительно включающий создание повышенного гидростатического давления во внутреннем пространстве скважины и полости одновременно с использованием расширителя ствола скважины для формирования полости.

51. Способ по п.50, дополнительно включающий снижение давления во внутреннем пространстве полости с целью обеспечения обрушения полости вокруг насосно-компрессорных труб.

52. Устройство для перфорирования насосно-компрессорной колонны, находящейся в стволе скважины, включающее:

трубчатый корпус, предназначенный для прохождения через насосно-компрессорную колонну;

по меньшей мере, один перфорирующий элемент, расположенный в корпусе, при этом, по меньшей мере, один перфорирующий элемент снабжен наконечником, предназначенным для перфорирования насосно-компрессорной колонны;

поршень, установленный внутри корпуса, при этом поршень имеет конфигурацию, при которой давление, оказываемое на первую сторону поршня, вызывает перемещение поршня в первом направлении; и

приводной механизм, установленный внутри корпуса и имеющий конфигурацию, обеспечивающую перемещение в первом направлении вместе с поршнем, при этом приводной механизм имеет наклонную клинообразную поверхность, предназначенную для подклинивания, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента для его выдвижения наружу в радиальном направлении с целью перфорирования насосно-компрессорной колонны с помощью наконечника при перемещении приводного механизма в первое положение.

53. Устройство по п.52, дополнительно включающее пружину, предназначенную для перемещения приводного механизма во втором направлении в основном противоположном первому направлению.

54. Устройство по п.52, в котором корпус снабжен, по меньшей мере, одним окном в его боковой стенке и в котором наконечник, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента выдвигается через, по меньшей мере, одно окно при перфорировании насосно-компрессорной колонны.

55. Устройство по п.54, в котором, по меньшей мере, один перфорирующий элемент направляется поверхностями кромки окна.

56. Устройство по п.52, в котором, по меньшей мере, один перфорирующий элемент имеет профиль, предназначенный для взаимной блокировки с профилем приводного механизма и удержания, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента в радиальном направлении по отношению к приводному механизму.

57. Устройство по п.56, в котором, взаимная блокировка профилей, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента и приводного механизма обеспечивает относительное аксиальное перемещение перфорирующего элемента и приводного механизма.

58. Устройство по п.56, в котором профиль на, по меньшей мере, одном перфорирующем элементе имеет в основном Т-образную форму.

59. Устройство по п.52, в котором наклонная клинообразная поверхность является в основном конической поверхностью и в котором, по меньшей мере, один перфорирующий элемент включает несколько перфорирующих элементов, расположенных вокруг в основном конической поверхности.

60. Устройство по п.52, в котором трубчатый корпус предназначен для соединения с, по меньшей мере, одной жесткой или гибкой насосно-компрессорной трубой.

61. Устройство по п.52, в котором насосно-компрессорная колонна расположена на расстоянии от внутренней поверхности колонны обсадных труб в стволе скважины и в котором трубчатый корпус предназначен для прохождения через внутреннее пространство насосно-компрессорной колонны.

62. Способ перфорирования насосно-компрессорной колонны в стволе скважины, включающий:

пропускание перфорирующего инструмента, соединенного с рабочей колонной, через внутреннее пространство насосно-компрессорной колонны до требуемого участка для проведения перфорирования, при этом перфорирующий инструмент имеет поршень и, по меньшей мере, один перфорирующий элемент, предназначенный для перфорирования насосно-компрессорной колонны;

приложение давления к поршню через рабочую колонну для перемещения поршня;

выдвижение, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента наружу в радиальном направлении для перфорирования насосно-компрессорной колонны под воздействием перемещения поршня.

63. Способ по п.62, дополнительно включающий:

втягивание, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента вовнутрь в радиальном направлении;

размещение перфорирующего инструмента на втором участке внутри насосно-компрессорной колонны; и

повторение этапов приложения давления к поршню и выдвижение, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента для перфорирования насосно-компрессорной колонны на втором участке.

64. Способ по п.62, в котором выдвижение, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента наружу в радиальном направлении для перфорирования насосно-компрессорной колонны под воздействием перемещения поршня включает перемещение клинообразного приводного механизма под воздействием перемещения поршня и подклинивание, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента наружу в радиальном направлении с помощью клинообразного приводного механизма.

65. Способ по п.64, в котором, по меньшей мере, один перфорирующий элемент соединен с клинообразным приводным механизмом; и

в котором способ дополнительно включает втягивание, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента вовнутрь в радиальном направлении под воздействием перемещения клинообразного приводного механизма в направлении в основном противоположном направлению перемещения, вызванного приведением в действие.

66. Способ по п.62, в котором расположение перфорирующего инструмента во внутреннем пространстве насосно-компрессорной колонны включает расположение перфорирующего инструмента внутри насосно-компрессорной колонны, на которую обрушили подземную зону.

67. Способ по п.62, в котором, по меньшей мере, один перфорирующий элемент втянут с наклоном и в котором выдвижение, по меньшей мере, одного перфорирующего элемента включает преодоление наклона.