RU2395032C2 - Способ и система для уменьшения локальных напряжений в трубчатых элементах (варианты) - Google Patents
Способ и система для уменьшения локальных напряжений в трубчатых элементах (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395032C2 RU2395032C2 RU2007147650/06A RU2007147650A RU2395032C2 RU 2395032 C2 RU2395032 C2 RU 2395032C2 RU 2007147650/06 A RU2007147650/06 A RU 2007147650/06A RU 2007147650 A RU2007147650 A RU 2007147650A RU 2395032 C2 RU2395032 C2 RU 2395032C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubular element
- layer
- outer layer
- force
- inner layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 title abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 4
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000006261 foam material Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 86
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 9
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001281 polyalkylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Insulators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к трубопроводным сетям и может быть использовано в скважинах. Способ уменьшения влияния локальной внешней нагрузки на трубчатый элемент заключается в формировании трубчатого элемента с наружным слоем и внутренним слоем, расположенным радиально внутрь относительно наружного слоя, и размещении между внутренним слоем и наружным слоем распределяющего усилие материала, имеющего большую податливость по сравнению с внутренним слоем, для распределения локального наружного сдвигающего усилия, воздействующего на трубчатый элемент, при этом в качестве распределяющего усилие материала может быть использована сжимаемая текучая среда или сжимаемый гель, а наружный слой может быть сформирован из полимерного материала, из металлической фольги в сочетании с неорганическим слоем или из композитного материала. Система распределяет локальное напряжение, воздействующее на трубчатый элемент. Податливый характер наружного слоя вызывает его деформацию относительно распределяющего усилие материала под воздействием концентрированной внешней нагрузки. Наружный податливый слой и распределяющий усилие материал взаимодействуют с целью изоляции и защиты внутреннего слоя от смещений окружающего подземного материала. Технический результат - уменьшение локальных напряжений в трубчатых элементах. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к способу и системе для уменьшения локальных напряжений в трубчатых элементах.
Во многих случаях применения скважин возможно развитие концентрации напряжений или диполя напряжений, связанного с зональным сдвигом, сжатием резервуара, размещением набивок гравийного фильтра, перекрытием хвостовика, пустотами в цементе и другими факторами, связанным с окружающей средой. Концентрация напряжений может вызвать потерю круглой формы и разрушения при сдвиге трубных компонентов, например обсадных труб, буровых труб и насосно-компрессорных колонн, применяемых в скважинах. В некоторых резервуарах и перекрывающей породе зональный сдвиг и/или перемещения породы или формации могут произойти в результате производственных процессов или слабых сейсмических событий. Поперечное смещение подземного материала может вызвать локальные концентрации напряжения, которые ведут к разрушениям при сдвиге.
В других связанных с применением скважин условиях сжатие резервуара может привести к повреждениям обсадных труб в форме натяжения, вспучивания, сплющивания и среза. Механизм разрушения при сдвиге может произойти как локальная деформация обсадных труб на очень коротких отрезках. Например, стволы скважин, пробуренные сквозь пласт глинистого сланца, могут подвергнуться воздействию горизонтального смещения этого пласта, когда соответствующие резервуары подвергаются вертикальному сжатию/оседанию на несколько футов. Разрушение при сдвиге обсадной трубы обычно вызывается смещением толщи породы вдоль плоскостей напластования или вдоль более круто наклоненных поверхностей сброса. Механизмы деформации обсадных труб включают в себя локальный горизонтальный сдвиг на слабых литологических поверхностях раздела внутри перекрывающей породы, локальный горизонтальный сдвиг на верху продуктивного и нагнетательного горизонта и вспучивание обсадных труб в пределах производственного горизонта, например рядом с отверстиями в обсадной трубе. Эти виды разрушений являются дорогостоящими и могут помешать или даже прервать эксплуатацию скважины.
Целью настоящего изобретения является создание системы и способа для уменьшения локальных напряжений в трубчатых элементах.
Согласно изобретению создан способ уменьшения влияния локальной внешней нагрузки на трубчатый элемент, при котором формируют трубчатый элемент с наружным слоем и внутренним слоем, расположенным радиально внутрь относительно наружного слоя, и размещают между внутренним слоем и наружным слоем распределяющий усилие материал, имеющий большую податливость по сравнению с внутренним слоем, для распределения локального наружного сдвигающего усилия, воздействующего на трубчатый элемент.
При осуществлении способа можно формировать наружный слой из материала, имеющего большую податливость, чем внутренний слой.
При осуществлении способа можно формировать наружный слой из полимерного материала, металлической фольги в сочетании с неорганическим слоем, из композитного материала.
В качестве распределяющего усилие материала можно использовать сжимаемую текучую среду или сжимаемый гель.
Согласно изобретению создан способ формирования трубчатого элемента, способного ослабить локальное напряжение, при котором формируют внутренний слой, окружают, по меньшей мере, частично внутренний слой распределяющим усилие материалом, охватывают указанный материал податливым наружным слоем и присоединяют наружный слой к внутреннему слою.
При осуществлении способа можно формировать распределяющий усилие материал с жидкостью и с газом, с гелем, по меньшей мере, частично в виде вспененного материала, с распределенными в нем наночастицами или с газовой камерой.
При осуществлении способа можно формировать наружный слой из полимерного материала или композитного материала.
Согласно изобретению создана система для уменьшения локального напряжения в трубчатом элементе, содержащая трубчатый элемент, имеющий внутренний слой и наружный слой, более податливый чем внутренний слой, и распределяющий усилие материал, размещенный в радиальном направлении между внутренним слоем и наружным слоем для распределения концентрированной внешней нагрузки, воздействующей на наружный слой.
Распределяющий усилие материал может быть жидкостью или гелем.
Трубчатый элемент может представлять собой обсадную трубу.
Согласно изобретению создан способ уменьшения локального напряжения в скважинном трубчатом элементе, при котором размещают трубчатый элемент в стволе скважины и распределяют сдвигающие; усилия, воздействующие на трубчатый элемент, посредством размещения распределяющего усилие материала в стенке трубчатого элемента между внутренним слоем и податливым наружным слоем.
При осуществлении способа в качестве распределяющего усилие материала можно использовать сжимаемую текучую среду или сжимаемый гель.
Некоторые варианты реализации изобретения будут описаны далее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 изображает вид спереди трубчатого элемента, расположенного в подземной среде и подвергнутого воздействию локальной нагрузки, согласно варианту реализации настоящего изобретения;
фиг.2 изображает вид в поперечном разрезе варианта реализации трубчатого элемента согласно настоящему изобретению;
на фиг.3 показан аксиальный вид в поперечном разрезе участка стенки трубчатого элемента, показанного на фиг.2, согласно варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.4 показан аксиальный вид в поперечном разрезе другого варианта реализации трубчатого элемента согласно настоящему изобретению;
на фиг.5 показан аксиальный вид в поперечном разрезе еще одного варианта реализации трубчатого элемента согласно варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.6 показан аксиальный вид в поперечном разрезе еще одного варианта реализации трубчатого элемента согласно настоящему изобретению;
на фиг.7 показан аксиальный вид в поперечном разрезе еще одного варианта реализации трубчатого элемента согласно настоящему изобретению;
на фиг.8 показан аксиальный вид в поперечном разрезе трубчатого элемента, имеющего участок с контролируемым вспучиванием согласно варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.9 показан аксиальный вид в поперечном разрезе еще одного варианта реализации трубчатого элемента согласно настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
В следующем описании приведены многочисленные детали, обеспечивающие понимание настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники понятно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без этих деталей и что существует возможность многочисленных изменений или модификаций описанных вариантов реализаций.
Настоящее изобретение относится в общем к способу и системе ослабления локальных напряжений в трубных элементах. Трубчатый элемент, такой как обсадная труба, буровая колонна, набивка гравийного фильтра, заглубленный трубопровод или другие подземные установки использует распределяющие усилие элементы, которые, способны распространять или перераспределять концентрированные нагрузки, воздействующие на трубчатый элемент. Распределяющие усилие элементы наружного слоя предназначены для независимого подчинения и деформации под влиянием концентрированных нагрузок с целью изолирования и защиты внутренней цилиндрической формы от концентрированной нагрузки. Способ и система особенно подходят для использования в условиях, которым присущи нагрузки смещения, но обеспечивают также защиту от продольных смещений. При использовании в скважинах, например, уменьшается вероятность сплющивания и/или вспучивания трубчатого элемента из-за оседания, и уменьшается также возможность повреждения из-за нагрузок смещения.
Способ и система для уменьшения эффекта локальной нагрузки особенно применимы в различных условиях, существующих в скважинах, и обеспечивают защиту от зонального сдвига, перемещения формаций, смещения пластов глинистых сланцев и других подземных перемещений пород, которые случаются в резервуарах и перекрывающей породе. Однако уникальный подход, описанный здесь, может быть использован с трубами, применяемыми в разных областях и средах, включая заглубленные трубопроводы или другие трубные подземные установки.
На фиг.1 показан один вариант реализации системы 20, расположенной в подземной среде с трубчатым элементом 22, который изготовлен согласно варианту реализации настоящего изобретения. В этом варианте трубчатый элемент 22 размещен в стволе скважины 24 и образует часть колонны 26 труб в скважине, помещенных в стволе скважины 24 ниже устья 28 скважины. Ствол 24 скважины пробурен в подземной области 30, которая может содержать перекрывающие породы, один или несколько пластов, добываемые текучие среды и другие геологические признаки. Тип применяемого трубчатого элемента 22 будет варьироваться от одной области применения до другой. Показанный трубчатый элемент 22 представляет собой, например, обсадную трубу, отрезок бурильной колонны, набивку гравийного фильтра, отрезок подземного трубопровода или другой трубчатый элемент, который может подвергнуться концентрированной нагрузке.
Трубчатый элемент 22 приспособлен для распространения, т.е. перераспределения, концентрированных усилий нагрузки, воздействующих на трубчатый элемент, как показано стрелками 32 и 34. В данном варианте стрелка 34 изображает усилие, действующее в направлении, противоположном усилиям, представленным стрелками 32. Эти противоположные усилия, вызванные относительным смещением областей 30 и 31, создают усилие сдвига, действующее на трубчатый элемент 22. В обычных трубных конструкциях такие нагрузки сдвига могут повредить или уничтожить функциональные возможности трубной конструкции. Однако, благодаря использованию податливого наружного слоя, который снижает силу воздействия усилий сдвига на внутреннюю трубу, трубчатый элемент 22 способен распространить эти локальные нагрузки вдоль трубчатого элемента таким образом, чтобы сохранить функциональные возможности системы 20.
В показанном на фиг.2 варианте реализации трубчатый элемент 22 содержит внутренний слой 36 и наружный слой 38, расположенный радиально снаружи внутреннего слоя 36. Податливость наружного слоя 38 обеспечивает существенную гибкость под концентрированной нагрузкой. В качестве примера, внутренний слой 36 может содержать стальной материал, а наружный слой 38 может содержать полимерный материал.
Распределяющий усилие материал 40 размещен радиально между внутренним слоем 36 и наружным слоем 38. Распределяющий усилие материал 40 является сжимаемым материалом, который взаимодействует с податливым наружным слоем 38 для перераспределения локальной нагрузки вдоль трубчатого элемента 22. Распределение усилия изолирует и защищает внутренний слой 36 от концентрированной нагрузки. В качестве примера, распределяющий усилие материал 40 может содержать сжимаемый гель или жидкость, заключенную в полости 42, такой как кольцевая полость, между внутренним слоем 36 и наружным слоем 38. Из-за значительной податливости наружного слоя 38 и его воздействия на гель или жидкость, находящиеся в полости 42, а также из-за способности внутреннего слоя 36 перемещаться независимо от наружного слоя 38, деформация, возникающая в слое 36, значительно меньше, чем в окружающем, локально сдвигающемся подземном материале.
Как показано в поперечном разрезе стенки трубчатого элемента на фиг.3, концентрированная внешняя нагрузка 34, воздействующая на трубчатый элемент 22, создает значительный локальный изгиб наружного слоя 38 по направлению внутрь. Изгибающийся наружный слой 38 воздействует на распределяющий усилие материал 40, который стремится распространить концентрированную нагрузку с преобразованием ее в распределенную нагрузку вдоль трубчатого элемента 22 и особенно вдоль внутреннего слоя 36, как представлено стрелками 44. Несмотря на то, что поперечное перемещение окружающего пласта или другого подземного материала является значительным, эти перемещения сталкиваются с серьезным сопротивлением за счет взаимодействия податливого наружного слоя 38 и распределяющего усилие материала 40 и за счет способности внутреннего слоя 36 свободно перемещаться относительно наружного слоя 38. В связи с этим изгиб и деформация внутреннего слоя 36 являются минимальными.
Наружный слой 38 может быть соединен с внутренним слоем 36 для закрытия и герметизации полости 42, как показано на фиг.4. В общем длина полости 42 в продольном направлении меньше, чем длина внутреннего слоя 36. Однако толщина и радиальное положение полости 42 могут быть оптимизированы согласно конкретной области применения. Кроме того, для соответствия многим применениям и условиям окружающей среды могут быть использованы разнообразные распределяющие усилие материалы 40. Например, распределяющий усилие материал 40 может содержать сжимаемый, не являющийся твердыми материал, заключенный в полости 42 способом, позволяющим перераспределять нагрузки. Во многих областях применения формирование распределяющего усилие материала 40, как сжимаемого материала, позволяет избежать возникновения избыточного давления в системе и возможного разрушения, связанного, например, с колебаниями температуры в процессе производства. Степень сжимаемости можно регулировать, основываясь на различных параметрах, включая ожидаемый рабочий диапазон температур.
В варианте реализации, проиллюстрированном на фиг.4, сжимаемый, не являющийся твердым материал содержит жидкий или гелеобразный материал 46, сжимаемость которого может быть повышена за счет введения в полость 42 газа 48. В одном варианте реализации газ 48 заключен внутри газовой камеры 50 в жидкости или геле 46. В качестве примера камера 50 может быть образована между двумя непроницаемыми мембранами 52, подверженными разрушению и/или легкой деформации при повышении давления текучей среды.
В других областях применения газ 48 может быть введен в полость 42 путем растворения ограниченного количества газа в жидкости или геле 46, как показано на фиг.5. Кроме того, в жидкость или гель 46 могут быть внесены наночастицы 54 для изменения реологических свойств жидкой фазы. Реологические свойства могут быть модифицированы, например, с целью повышения вязкости для изменения сопротивления течению и для повышения максимальной температурной стабильности. Примерами наночастиц могут служить дисульфид молибдена, графит и глинистые частицы, имеющие наноразмеры, например иллит и каолинит. В некоторых областях применения частицы выбирают таким образом, чтобы взаимодействия между частицами позволяли получить распределяющий усилие материал 40 в форме геля.
Распределяющий усилие материал 40 может также составлен с ньютоновской жидкостью. В других областях применения ньютоновская жидкость комбинируется с инертными твердыми веществами, причем комбинирование может быть выполнено способом, позволяющим получить пульпу. Примеры подходящих жидкостей включают в себя фтороуглеродистые масла и консистентные смазки и силиконовые масла.
Сжимаемость может также быть достигнута путем вспенивания всей или части жидкости или геля или формирования иным образом распределяющего усилие материала 40, как вспененного слоя. Слои пены могут быть неорганическими или органическими по характеру и обеспечивать гибкость при сохранении стабильности при температуре. Газ, захваченный слоем пены, повышает сжимаемость слоя, в то время как непрерывный характер среды обеспечивает передачу давления в стороны в случае, когда коэффициент Пуассона близок к 0,5.
Наружный слой 38 является по существу более податлив, чем внутренний слой 36, и располагается рядом с распределяющим усилие материалом 40. Таким образом, когда локальная нагрузка приложена к наружному слою 38, податливый материал наружного слоя 38 прогибается и взаимодействует с распределяющим усилие материалом 40 для эффективного преобразования концентрированного напряжения в управляемую, распределенную нагрузку вдоль значительной длины трубчатого элемента 22. Как показано выше, наружный слой 38 может быть выполнен из полимерного материала. Полимерный материал может относится к ряду от, например, эластомеров до гибких пластмасс с низкими модулями (см. фиг.4). В других областях применения наружный слой 38 может быть выполнен как композитный слой 56, как показано на фиг.6 и 7.
На фиг.6, например, наружный слой 38 содержит гибкий металлический слой 58. Металлические слои могут использоваться, когда толщина металлической стенки достаточно мала для легкой деформации без разрушения. Например, металлический слой 58 может иметь форму металлической фольги в сочетании с неорганическим слоем 60, таким как материал на основе глины или цемента. В других вариантах реализации композитный слой 56 может быть образован путем добавления материалов-наполнителей 61, как показано на фиг.7. Примерами материалов-наполнителей 61 могут служить частицы и волокна на основе минералов или металлов. Материалы-наполнители 61 могут быть внесены в различные базовые материалы 62, к которым может относиться ряд полимерных и других податливых материалов. Например, наружный слой 38, сформированный как однородный слой или композитный слой, может содержать силикон, эпоксид, полиалкилен, полиуретан и другие материалы, по отдельности или в различных сочетаниях.
В показанном на фиг.8 варианте реализации внутренний слой 36 предназначен для обеспечения контролируемого разрушения из-за вспучивания трубчатого элемента 22. Вспучивание может быть вызвано оседанием породы или другими подземными перемещениями. Для восприятия нагрузки такого типа трубчатый элемент 22 содержит область 64 контролируемого вспучивания с целью гарантировать вспучивание трубчатого элемента 22 радиально в наружном направлении. Область вспучивания 64 может быть образована локальным участком 66 с более тонкой стенкой и/или путем изготовления трубчатого элемента с выпуклостью 68 в наружном направлении в нужном месте с целью минимизации опасности закупоривания трубчатого элемента. Тонкостенный участок 66 и выпуклость 68 могут быть использованы по отдельности или в сочетании как механизмы, позволяющие гарантировать контролируемое вспучивание в случае разрушения со вспучиванием трубчатого элемента 22.
В другом варианте реализации податливый наружный слой 38 содержит разбухающий материал 70, расположенный вдоль наружной поверхности подслоя 72, который может содержать полимерный материал, композитный материал или другой подходящий материал, такой как описанные выше. В качестве примера на подслой 72 может быть нанесен разбухающий материал 70. Способность материала 70 к разбуханию может быть включена за счет контакта с определенным спусковым реагентом, таким как рассол, нефть или газ. В некоторых областях применения может использоваться смешанный податливый слой 38, содержащий разбухающий материал. Вне зависимости от этого разбухание разбухающего материала 70 полезно при осуществлении эффективной зональной изоляции в областях, подверженных перемещению подслоя формации, такого как перемещение слоев глинистого сланца.
Структура трубчатого элемента 22 определяется в соответствии с его применением и средой, в которой расположен трубчатый элемент. Кроме того, трубчатый элемент 22 может быть использован как все трубное устройство или же как часть более крупной трубной системы. Например, трубчатый элемент 22 или трубные элементы 22 могут быть использованы в подземных трубопроводах или в скважинах в тех областях, которые в особенности подвержены локальной нагрузке. Разнообразное каротажное оборудование и другие виды приборов могут быть использованы для выбора подходящих участков скважины или другого подземного региона, в которых можно использовать распределяющие усилие трубные элементы 22. В скважинах, например, трубчатый элемент 22 может образовать часть всей обсадной трубы или буровой колонны. В других областях применения определенный трубчатый элемент, такой как набивка гравийного фильтра, может быть выполнен как трубчатый элемент 22 с подходящим податливым слоем и распределяющим усилие материалом.
Соответственно, хотя выше были описаны лишь немногие варианты реализации настоящего изобретения, специалисты в данной области техники легко поймут возможность выполнения многочисленных модификаций без значительного отклонения от положений настоящего изобретения. Такие модификации должны быть включены в объем изобретения, определяемый формулой изобретения.
Claims (22)
1. Способ уменьшения влияния локальной внешней нагрузки на трубчатый элемент, при котором формируют трубчатый элемент с наружным слоем и внутренним слоем, расположенным радиально внутрь относительно наружного слоя, и размещают между внутренним слоем и наружным слоем распределяющий усилие материал, имеющий большую податливость по сравнению с внутренним слоем, для распределения локального наружного сдвигающего усилия, воздействующего на трубчатый элемент.
2. Способ по п.1, в котором формируют наружный слой из материала, имеющего большую податливость, чем внутренний слой.
3. Способ по п.2, в котором формируют наружный слой из полимерного материала.
4. Способ по п.2, в котором формируют наружный слой из металлической фольги в сочетании с неорганическим слоем.
5. Способ по п.2, в котором формируют наружный слой из композитного материала.
6. Способ по п.1, в котором в качестве распределяющего усилие материала используют сжимаемую текучую среду.
7. Способ по п.1, в котором в качестве распределяющего усилие материала используют сжимаемый гель.
8. Способ формирования трубчатого элемента, способного ослабить локальное напряжение, при котором формируют внутренний слой, окружают, по меньшей мере, частично внутренний слой распределяющим усилие материалом, охватывают указанный материал податливым наружным слоем и присоединяют наружный слой к внутреннему слою.
9. Способ по п.8, в котором формируют распределяющий усилие материал с жидкостью и с газом.
10. Способ по п.8, в котором формируют распределяющий усилие материал с гелем.
11. Способ по п.8, в котором формируют распределяющий усилие материал, по меньшей мере, частично в виде вспененного материала.
12. Способ по п.8, в котором формируют распределяющий усилие материал с распределенными в нем наночастицами.
13. Способ по п.8, в котором формируют распределяющий усилие материал с газовой камерой.
14. Способ по п.8, в котором формируют наружный слой из полимерного материала.
15. Способ по п.8, в котором формируют наружный слой из композитного материала.
16. Система для уменьшения локального напряжения в трубчатом элементе, содержащая трубчатый элемент, имеющий внутренний слой и наружный слой, более податливый, чем внутренний слой, и распределяющий усилие материал, размещенный в радиальном направлении между внутренним слоем и наружным слоем для распределения концентрированной внешней нагрузки, воздействующей на наружный слой.
17. Система по п.16, в которой распределяющий усилие материал является жидкостью.
18. Система по п.16, в которой распределяющий усилие материал является гелем.
19. Система по п.16, в которой трубчатый элемент является обсадной трубой.
20. Способ уменьшения локального напряжения в скважинном трубчатом элементе, при котором размещают трубчатый элемент в стволе скважины и распределяют сдвигающие усилия, воздействующие на трубчатый элемент, посредством размещения распределяющего усилие материала в стенке трубного элемента между внутренним слоем и податливым наружным слоем.
21. Способ по п.20, в котором в качестве распределяющего усилие материала используют сжимаемую текучую среду.
22. Способ по п.20, в котором в качестве распределяющего усилие материала используют сжимаемый гель.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US60/884,075 | 2007-01-01 | ||
| US88407507P | 2007-01-09 | 2007-01-09 | |
| US11/864,328 | 2007-09-28 | ||
| US11/864,328 US7757775B2 (en) | 2007-01-09 | 2007-09-28 | Mitigation of localized stress in tubulars |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007147650A RU2007147650A (ru) | 2009-06-27 |
| RU2395032C2 true RU2395032C2 (ru) | 2010-07-20 |
Family
ID=39226716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007147650/06A RU2395032C2 (ru) | 2007-01-01 | 2007-12-20 | Способ и система для уменьшения локальных напряжений в трубчатых элементах (варианты) |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7757775B2 (ru) |
| EP (1) | EP1944462A2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0704507A (ru) |
| CA (1) | CA2614789C (ru) |
| NO (1) | NO20076580L (ru) |
| RU (1) | RU2395032C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505731C2 (ru) * | 2012-04-27 | 2014-01-27 | Государственное унитарное предприятие "Институт проблем транспорта энергоресурсов" | Способ ремонта участка трубопровода, деформированного изгибом |
| RU2691429C1 (ru) * | 2015-08-09 | 2019-06-13 | А.И. Инновейшнз Н.В. | Оросительная труба, устойчивая против грызунов, червей и насекомых, и способ ее изготовления |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7992642B2 (en) * | 2007-05-23 | 2011-08-09 | Schlumberger Technology Corporation | Polished bore receptacle |
| FR2948753B1 (fr) * | 2009-07-28 | 2012-12-28 | Thales Sa | Dispositif a transfert thermique comprenant des particules en suspension dans un fluide caloporteur |
| GB2518280B (en) * | 2011-12-22 | 2018-08-01 | Petroleo Brasileiro Sa Petrobras | Method for testing non-uniform loads in pipes |
| US9488027B2 (en) | 2012-02-10 | 2016-11-08 | Baker Hughes Incorporated | Fiber reinforced polymer matrix nanocomposite downhole member |
| CN111454707B (zh) * | 2020-04-02 | 2021-05-18 | 中国石油大学(北京) | 一种2d纳米片驱油剂的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5056598A (en) | 1990-09-20 | 1991-10-15 | Mobil Oil Corporation | Method of protecting casing during high pressure well stimulation |
| CA2250027A1 (en) * | 1996-03-25 | 1997-10-02 | Fiber Spar And Tube Corporation | Infuser for composite spoolable pipe |
| US5937955A (en) * | 1997-05-28 | 1999-08-17 | Atlantic Richfield Co. | Method and apparatus for sealing a well bore and sidetracking a well from the well bore |
| US7185710B2 (en) * | 1998-12-07 | 2007-03-06 | Enventure Global Technology | Mono-diameter wellbore casing |
| US7036594B2 (en) * | 2000-03-02 | 2006-05-02 | Schlumberger Technology Corporation | Controlling a pressure transient in a well |
| US6703095B2 (en) * | 2002-02-19 | 2004-03-09 | Day International, Inc. | Thin-walled reinforced sleeve with integral compressible layer |
| EP2045439B1 (en) * | 2002-05-24 | 2010-07-21 | 3M Innovative Properties Company | Use of surface-modified nanoparticles for oil recovery |
| US6863130B2 (en) * | 2003-01-21 | 2005-03-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multi-layer deformable composite construction for use in a subterranean well |
| RU2324813C2 (ru) * | 2003-07-25 | 2008-05-20 | Институт проблем механики Российской Академии наук | Способ и устройство для определения формы трещин в горных породах |
-
2007
- 2007-09-28 US US11/864,328 patent/US7757775B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-10-22 EP EP07020576A patent/EP1944462A2/en not_active Withdrawn
- 2007-12-11 BR BRPI0704507-7A patent/BRPI0704507A/pt not_active Application Discontinuation
- 2007-12-14 CA CA2614789A patent/CA2614789C/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-12-20 RU RU2007147650/06A patent/RU2395032C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-12-20 NO NO20076580A patent/NO20076580L/no not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505731C2 (ru) * | 2012-04-27 | 2014-01-27 | Государственное унитарное предприятие "Институт проблем транспорта энергоресурсов" | Способ ремонта участка трубопровода, деформированного изгибом |
| RU2691429C1 (ru) * | 2015-08-09 | 2019-06-13 | А.И. Инновейшнз Н.В. | Оросительная труба, устойчивая против грызунов, червей и насекомых, и способ ее изготовления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2614789A1 (en) | 2008-07-09 |
| US7757775B2 (en) | 2010-07-20 |
| US20080164037A1 (en) | 2008-07-10 |
| CA2614789C (en) | 2011-12-06 |
| RU2007147650A (ru) | 2009-06-27 |
| NO20076580L (no) | 2008-07-02 |
| EP1944462A2 (en) | 2008-07-16 |
| BRPI0704507A (pt) | 2008-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2395032C2 (ru) | Способ и система для уменьшения локальных напряжений в трубчатых элементах (варианты) | |
| CA2280003C (en) | Downhole packer | |
| AU2002225233B2 (en) | Device and method to seal boreholes | |
| CA2556517C (en) | Packer having a seal and a support member for the seal | |
| US8607883B2 (en) | Swellable packer having thermal compensation | |
| US20190264532A1 (en) | Swellable packer with reinforcement and anti-extrusion features | |
| AU2011205788B2 (en) | Resilient foam debris barrier | |
| AU2002225233A1 (en) | Device and method to seal boreholes | |
| NO340865B1 (no) | Utvidbar tetning | |
| AU2011316015A1 (en) | Apparatus including metal foam and methods for using same downhole | |
| US8919433B2 (en) | Resilient foam debris barrier | |
| US10519740B2 (en) | Sealing apparatus and associated methods of manufacturing | |
| Slack et al. | Thermal-Deformation-Resistant Slotted-Liner Design for Horizontal Wells | |
| US9708880B2 (en) | Swellable packer with enhanced anchoring and/or sealing capability | |
| US20150361746A1 (en) | Two phase mud flow usage with dual-string drilling system | |
| US20230313632A1 (en) | Contractible tubing for production | |
| DK181133B1 (en) | Expandable elastomeric sealing layer for a rigid sealing device | |
| Ahmed et al. | Parametric Study on Ground Settlement of Sand and Clay Layer Due to Horizontal Directional Drilling | |
| US20200378220A1 (en) | Liner Hanger With Nano-Reinforced Seals | |
| WO2023204869A1 (en) | Thermally expanding sealing elements | |
| Rechard et al. | Euler buckling of geothermal well casing | |
| Wang et al. | Designing, Making, and Testing Syntactic Foam of Precisely Controlled Hydrostatic Strength | |
| Garfield et al. | Zonal Isolation Applications Utilizing New Metal-To-Metal Sealing Technology Demonstrates Potential for Offshore and Deepwater Environments | |
| BRPI0702620B1 (pt) | Dynamic coating to ensure oil wells integrity and its installation method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171221 |