RU2599748C2

RU2599748C2 - Забойная система клапанов с гильзовым затвором и способ ее применения

Info

Publication number: RU2599748C2
Application number: RU2015104175/03A
Authority: RU
Inventors: Джеймс Г. КИНГ
Original assignee: Бэйкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2016-10-10
Also published as: US20140014340A1; CA2878552C; AU2013289148B2; WO2014011336A1; CN104428488B; CN104428488A; AU2016253692B2; CA2878552A1; AU2016253692A1; RU2015104175A; AU2013289148A1; US9279312B2

Abstract

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в забойном инструменте для непоследовательного открытия и закрытия окон. Забойный инструмент включает в себя трубное изделие, включающее в себя окно. Первый управляемый шаром механизм, включающий в себя первый затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, закрывающего окно, во второе положение, открывающее окно. Первое шаровое гнездо, перемещающееся с первым затвором, и второй управляемый шаром механизм, включающий в себя второй затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, открывающего окно, во второе положение, закрывающее окно. Второе шаровое гнездо, перемещающееся со вторым затвором, при этом отверстие первого шарового гнезда меньше отверстия второго шарового гнезда. Также изобретение включает в себя способ открытия и закрытия окна в забойном трубном изделии и способ выполнения работ на забое скважины в непоследовательном порядке с применением системы клапанов с гильзовым затвором, имеющей множество забойных инструментов. Технический результат заключается в обеспечении возможности непоследовательного открывания и закрывания окон в горизонтальном стволе скважины. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

[1] Данная заявка имеет приоритет по заявке U.S. Application No. 13/545,605, выложена 07/10/2012 и полностью включена в данном документе в качестве ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[2] В бурении и заканчивании скважин, обычным является строительство стволов скважин для добычи или нагнетания текучей среды. Стволы скважин используют для разведки или добычи природных запасов, например, углеводородов, нефти, газа, воды и альтернативно для утилизации CО₂. Для улучшения параметров добычи и увеличения дебитов подземных скважин пласт, в котором проходит ствол скважины, подвергают гидроразрыву, применяя суспензию под давлением, содержащую проппант текучую среду гидроразрыва пласта или другие текучие среды обработки пласта. Трещины в пласте удерживаются открытыми с помощью твердых частиц, когда нагнетание текучих сред гидроразрыва пласта прекращается.

[3] В обычной системе гидроразрыва пласта выполняется нагнетание текучей среды гидроразрыва под давлением через трубную колонну, которая проходит в забойную зону ствола скважины, пересекающего зоны, подлежащие гидроразрыву. Колонна может включать в себя клапаны, открывающиеся для обеспечения подачи текучей среды гидроразрыва пласта к проектной зоне. Для дистанционного открытия клапана с поверхности в колонну сбрасывается шар, встающий в шаровое гнездо, связанное с конкретным клапаном, для блокирования потока текучей среды, проходящего через колонну, и, следовательно, подъема давления сверху шара, которое продавливает гильзовый затвор в сторону забоя, при этом открывая окно в стенке колонны. Когда несколько зон подвергаются обработке, шаровые гнезда имеют разные размеры, самое близкое к дну забоя гнездо имеет наименьший и самое близкое к устью скважины гнездо имеет наибольший диаметр, при этом шары последовательно увеличивающихся диаметров сбрасывают в колонну для последовательного открытия клапанов от конца со стороны забоя к концу со стороны устья скважины. При этом выполняется гидроразрыв зон ствола скважины "снизу вверх", начиная с гидроразрыва пласта самой нижней зоны и с продолжением работ вверх к самой верхней зоне.

[4] Хотя обычный гидроразрыв пласта выполняется последовательно снизу вверх, предложен способ с альтернативной последовательностью этапов, в котором первый интервал обрабатывается для интенсификации притока на носке скважины, второй интервал обрабатывается для интенсификации притока ближе к пятке скважины, и в третьем интервале гидроразрыв пласта выполняется между первым и вторым интервалами. В таком способе используется преимущество измененного напряжения в горной породе во время обработки третьего интервала для соединения с трещинами из первых двух интервалов, в которых напряжение снято. Вместе с тем, реализация данного способа возможна только при геотехническом мероприятии, требующем сложного управления с поверхности или применения технологии интеллектуальной скважинной системы ("IWS").

[5] В технике требуется создание альтернативных устройств и способов для изменения последовательности работ гидроразрыва пласта.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[6] Забойный инструмент включает в себя трубное изделие, включающее в себя окно; первый управляемый шаром механизм, включающий в себя первый затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, закрывающего окно, во второе положение, открывающее окно, и первое шаровое гнездо, перемещающееся с первым затвором; и второй управляемый шаром механизм, включающий в себя второй затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, открывающего окно, во второе положение, закрывающее окно, и второе шаровое гнездо, перемещающееся со вторым затвором, при этом отверстие первого шарового гнезда меньше отверстия второго шарового гнезда.

[7] Система клапанов с гильзовым затвором применяемая в порядке не последовательного открытия и закрытия окон, причем система клапанов с гильзовым затвором включает в себя множество забойных инструментов, где по меньшей мере один из забойных инструментов включает в себя трубное изделие, включающее в себя окно; первый управляемый шаром механизм, включающий в себя первый затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, закрывающего окно, во второе положение, открывающее окно, и первое шаровое гнездо, перемещающееся с первым затвором; и второй управляемый шаром механизм, включающий в себя второй затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, открывающего окно, во второе положение, закрывающее окно, и второе шаровое гнездо, перемещающееся со вторым затвором, при этом отверстие первого шарового гнезда меньше отверстия второго шарового гнезда.

[8] Способ открытия и закрытия окна в забойном трубном изделии, способ включает в себя остановку первого шара первым шаровым гнездом, первое шаровое гнездо, перемещается с первым затвором, закрывающим окно; нагнетание давления в трубном изделии для перемещения первого затвора и открытия окна; остановку второго шара вторым шаровым гнездом ближе к устью от первого шарового гнезда, второе шаровое гнездо, перемещающееся со вторым затвором; и, нагнетание давления в трубном изделии для перемещения второго затвора и закрытия окна.

[9] Способ выполнения работ на забое скважины в не последовательном порядке с применением системы клапанов с гильзовым затвором, имеющей множество забойных инструментов, способ включает в себя сброс первого шара в системе клапанов с гильзовым затвором в первое шаровое гнездо первого забойного инструмента; открытие первого окна в первом забойном инструменте; сброс второго шара в системе клапанов с гильзовым затвором в первое шаровое гнездо второго забойного инструмента; открытие второго окна ближе к устью скважины от первого окна с применением второго забойного инструмента; сброс третьего шара в системе клапанов с гильзовым затвором во второе шаровое гнездо второго забойного инструмента и закрытие второго окна; высвобождение второго шара из первого шарового гнезда второго забойного инструмента, и высвобождение третьего шара из второго забойного инструмента, причем второй шар встает в первое шаровое гнездо третьего забойного инструмента; и открытие третьего окна ближе к дну забоя от второго окна и ближе к устью скважины от первого окна с применением третьего забойного инструмента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[10] Следующие описания не следует считать ограничивающими. На прилагаемых чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

[11] На Фиг. 1 показано сечение части забойного инструмента с гильзовым затвором и окном, являющегося примером варианта осуществления забойного инструмента изобретения.

[12] На Фиг. 2-10 показаны сечения части примеров вариантов осуществления забойного инструмента Фиг. 1 с являющейся примером последовательностью приведения в действие.

[13] На Фиг. 11 показан вид сбоку являющегося примером варианта осуществления системы с гильзовыми затворами Фиг. 1, имеющей несколько забойных инструментов, в стволе скважины и показан пример порядка этапов гидроразрыва пласта.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[14] Подробное описание вариантов осуществления устройства и способа представлено в данном документе в виде примера и без ограничений описанием и прилагаемыми фигурами.

[15] Являющийся примером вариант осуществления системы 10 с гильзовыми затворами для обеспечения гидроразрыва или кислотной обработки пласта на этапах не последовательно по длине ствола 12 скважины, показан на Фиг. 1-10. Под термином "не последовательно" следует понимать, что система 10 с гильзовыми затворами, описанная в данном документе, обеспечивает проведение гидроразрыва или кислотной обработки пласта с использованием ряда забойных инструментов 14, в такой, без ограничения этим, последовательности, где первой проводится работа "1" на месте, самом близком к носку в забойном направлении 8, второй проводится работа "2" на месте ближе к устью скважины от места первой работы "1", третьей проводится работа "3" на месте между местами проведения первой и второй работы, и так далее, где место проведения работы "6" является наиболее близким к устью скважины в данной конкретной последовательности, как описано ниже и показано на Фиг. 11. Хотя система 10 с гильзовыми затворами является подходящей для обеспечения гидроразрыва или кислотной обработки пласта с этапами, проходящими не последовательно, система 10 с гильзовыми затворами, описанная в данном документе, также является применимой для обеспечения проведения работы в других последовательностях, в том числе в стандартной последовательности, где работы проводятся по порядку "снизу вверх", а также применимой для обеспечения проведения работ, иных, чем гидроразрыв или кислотная обработка пласта.

[16] На Фиг. 1 показана половина сечения части являющегося примером варианта осуществления забойного инструмента 14 или гильзового затвора гидроразрыва пласта. Инструмент 14 включает в себя трубное изделие 16 с центральной осевой линией CL, которое расположено в стволе 12 скважины. Трубное изделие 16 включает в себя снабженный окнами клапан 18 с гильзовым затвором, либо установленный на трубном изделии 16 или образующий часть трубного изделия 16. В клапане 18 с гильзовым затвором радиальная выемка 20 имеет уступ 22 на первом конце 24, например, конце ближе к устью скважины, и останавливающий упор 26 на втором конце 28, например, конце ближе к дну забоя. Также на втором конце 28, и радиально в внутрь от останавливающего упора 26, переключающая ступенька 30 выступает продольно в направлении к первому концу 24 радиальной выемки 20. Клапан 18 с гильзовым затвором также включает в себя окно 32, которое является боковым калиброванным отверстием, обеспечивающим сообщение между внутренним пространством 34 трубного изделия 16 и кольцевым пространством 36 ствола 12 скважины между трубным изделием 16 и стенкой 38 ствола 12 скважины. Хотя показано только одно окно 32, понятно, что несколько радиально отнесенных друг от друга окон 32 можно создавать по окружности клапана 18 с гильзовым затвором.

[17] Радиально внутри клапана 18 с гильзовым затвором установлен первый управляемый шаром механизм 40, например, открывающий управляемый шаром механизм, и второй управляемый шаром механизм 42, например, закрывающий управляемый шаром механизм. Первый управляемый шаром механизм 40 включает в себя первый затвор 44, иначе называемый первым гильзовым затвором, например, открывающий затвор, и второй управляемый шаром механизм 42 включает в себя второй затвор 46 или второй гильзовый затвор, например, закрывающий затвор. Первый и второй затворы 44, 46 расположены установленными продольно друг на друга в радиальной выемке 20 клапана 18 с гильзовым затвором. При этом первый затвор 44 располагается ближе ко второму концу 28 радиальной выемки 20, чем второй затвор 46, даже когда продольная расстановка первого и/или второго затворов 44, 46 изменяется. В состоянии спуска в скважину, показанном на Фиг. 1, первый затвор 44 соединен с клапаном 18 с гильзовым затвором разъединяющимся элементом 48, например, срезным винтом в положении, где первый затвор 44 закрывает окно 32, и второй затвор 46 соединен с клапаном 18 с гильзовым затвором разъединяющимся элементом 50, например, срезным винтом, в положении, где первый конец 52 второго затвора 46 расположен смежно с первым концом 24 радиальной выемки 20, и второй конец 54 второго затвора 46 расположен смежно с первым концом 56 первого затвора 44. Второй конец 58 первого затвора 44 обращен к, но отнесен от второго конца 28 радиальной выемки 20. Уплотнения 60, например, кольцевые прокладки круглого сечения, устанавливаются между первым и вторым затворами 44, 46 и клапаном 18 с гильзовым затвором. Первый и второй затворы 44, 46 могут включать в себя радиальные выемки 62 на своих наружных поверхностях 64, 66 для размещения в них уплотнений 60. Внутренние поверхности 68, 70 первого и второго затворов 44, 46 включают в себя один или несколько пазов 72 сцепления, предназначение которых описано ниже. Смежно с каждым пазом 72 сцепления расположен выступ 74 сцепления, так что пазы 72 и выступы 74 сцепления расположены сменяющими друг друга. В положении спуска в скважину, показанном на Фиг. 1, сообщение через окно 32 между кольцевым пространством 36 и внутренним пространством 34 трубного изделия 16 предотвращается, поскольку первый затвор 44 установлен закрывающим окно 32.

[18] Первый управляемый шаром механизм 40 дополнительно включает в себя первое шаровое гнездо 76, например, открывающее шаровое гнездо, проходящее от первого затвора 44. Первое шаровое гнездо 76 включает в себя объем в форме усеченного конуса для приема в него шара, если шар имеет диаметр больше диаметра отверстия 78 в первом шаровом гнезде 76, или для прохода шара через него, если шар имеет диаметр меньше диаметра отверстия 78 в первом шаровом гнезде 76. Уплотнение 80, например, кольцевая прокладка круглого сечения, может устанавливаться между первым шаровым гнездом 76 и первым затвором 44. Первое шаровое гнездо 76 несет опора 82 первого шарового гнезда, где опора 82 первого шарового гнезда проходит дальше в направлении дна забоя, чем первое шаровое гнездо 76. Опора 82 первого шарового гнезда скрепляется с первым затвором 44 разъединяющимся элементом 84, например, срезным винтом. Опора 82 первого шарового гнезда включает в себя один или несколько пазов 86 сцепления на своей внутренней поверхности 88. Смежно с каждым пазом 86 сцепления расположен выступ 90 сцепления по схеме с чередованием. В положении спуска в скважину выступы 90 сцепления опоры 82 первого шарового гнезда упираются в выступы 74 сцепления первого затвора 44.

[19] Второй управляемый шаром механизм 42 аналогично включает в себя второе шаровое гнездо 92, например, закрывающее шаровое гнездо, проходящее от второго затвора 46. Второе шаровое гнездо 92 включает в себя объем в форме усеченного конуса для приема в него шара, если шар имеет диаметр больше диаметра 94 отверстия во втором шаровом гнезде 92, или для прохода шара через него, если шар имеет диаметр меньше диаметра 94 отверстия во втором шаровом гнезде 92. Уплотнение 96, например, кольцевая прокладка круглого сечения может устанавливаться между вторым шаровым гнездом 92 и вторым затвором 46. Второе шаровое гнездо 92 несет опора 98 второго шарового гнезда, опора 98 второго шарового гнезда проходит дальше в направлении дна забоя, чем второе шаровое гнездо 92. Опора 98 второго шарового гнезда скрепляется со вторым затвором 46 разъединяющимся элементом 100, например, срезным винтом. Опора 98 второго шарового гнезда включает в себя один или несколько пазов 102 сцепления на своей внутренней поверхности 104. Смежно с каждым пазом сцепления 102 расположен выступ 106 сцепления по схеме с чередованием. В положении спуска в скважину выступы 106 сцепления опоры 98 второго шарового гнезда упираются в выступы 74 сцепления второго затвора 46.

[20] В показанном варианте осуществления второе шаровое гнездо 92 установлено ближе к устью скважины, чем первое шаровое гнездо 76, и первое шаровое гнездо 76 проходит дальше радиально внутрь, чем второе шаровое гнездо 92. То есть первое шаровое гнездо 76 имеет диаметр 78 отверстия меньше диаметра 94 отверстия второго шарового гнезда 92.

[21] На Фиг. 2-10 показана последовательность приведения в действие инструмента 14 Фиг. 1 в являющемся примером способе применения. Как показано на Фиг. 2, первый шар 108, шар A, пропускается через снабженный окнами клапан 18 с гильзовым затвором и трубное изделие 16 в направлении 8 к дну забоя для приведения в действие инструментов (не показано), расположенных глубже в забойной зоне. Для прохода первого шара 108 через второе шаровое гнездо 92 и затем первое шаровое гнездо 76, первый шар 108 имеет диаметр меньше диаметров 94, 78 отверстий второго и первого шаровых гнезд 92, 76 для исключения захвата в гнезда.

[22] Затем, как показано на Фиг. 3, второй шар 110, шар B, пропускается в снабженный окнами клапан 18 с гильзовым затвором. Второй шар 110 имеет диаметр больше диаметра первого шара 108, меньше диаметра 94 отверстия второго шарового гнезда 92 и больше диаметра 78 отверстия первого шарового гнезда 76. Поскольку второй шар 110 имеет диаметр меньше диаметра 94 отверстия второго шарового гнезда 92, второй шар 110 проходит через второе шаровое гнездо 92 и опору 98 второго шарового гнезда, как показано на Фиг. 3. Поскольку второй шар 110 имеет диаметр больше диаметра 78 отверстия первого шарового гнезда 76, второй шар 110 встает в первое шаровое гнездо 76, как показано на Фиг. 4.

[23] Как показано на Фиг. 5, после установки второго шара 110 в первое шаровое гнездо 76, в трубное изделие 16 подается давление со стороны ближе к устью скважины от второго шара 110. Давление при этом прикладывается ко второму шару 110, который в свою очередь прикладывает давление к первому шаровому гнезду 76, опоре 82 первого шарового гнезда и первому затвору 44, соединенному с опорой 82 первого шарового гнезда разъединяющимся элементом 84. Давлением, приложенным к первому затвору 44 в первом направлении (например, направлении 8 к дну забоя), первый затвор 44 сдвигается или иначе отсоединяется от клапана 18 с гильзовым затвором, благодаря разъединению или срезанию разъединяющегося элемента 48. Когда первый затвор 44 отделяется от клапана 18 с гильзовым затвором, давление на второй шар 110 толкает первое шаровое гнездо 76, опору 82 первого шарового гнезда и соединенный первый затвор 44 в направлении 8 к дну забоя до упора опоры 82 первого шарового гнезда в сдвигающий выступ 30. При перемещении первого затвора 44 в направлении 8 к дну забоя открывается окно 32 в клапане 18 с гильзовым затвором, и таким образом первый управляемый шаром механизм 40 является открывающим управляемый шаром механизмом, поскольку выполнен с возможностью открывать окно 32. В данной точке второй шар 110 обеспечивает открытие окна 32 для подачи насосом через открытое окно 32 при выполнении гидроразрыва пласта суспензии, жидкости кислотной обработки пласта и т.п., хотя и альтернативные работы на забое можно проводить через окно 32.

[24] Как показано на Фиг. 6, на следующем временном отрезке, например, после завершения работы, проводимой через окно 32, третий шар 112, шар C, сбрасывается в трубное изделие 16. Третий шар 112 имеет диаметр больше диаметра как первого шара 108, так и второго шара 110. Третий шар 112 также имеет диаметр больше диаметра 94 отверстия второго шарового гнезда 92. Когда третий шар 112 достигает второго шарового гнезда 92, он встает во второе шаровое гнездо, как показано на Фиг. 6. В трубное изделие 16 подается давление со стороны ближе к устью скважины от третьего шара 112. Давление при этом прикладывается к третьему шару 112, который в свою очередь прикладывает давление ко второму шаровому гнезду 92, опоре 98 второго шарового гнезда и второму затвору 46, соединенному с опорой 98 второго шарового гнезда разъединяющимся элементом 100. Давлением, приложенным ко второму затвору 46 в направлении 8, второй затвор 46 сдвигается или иначе отсоединяется от клапана 18 с гильзовым затвором, благодаря разъединению или срезанию разъединяющегося элемента 50.

[25] Как показано на Фиг. 7, когда второй затвор 46 отделяется от клапана 18 с гильзовым затвором, давление, продолжающее действовать на третий шар 112, толкает второе шаровое гнездо 92, опору 98 второго шарового гнезда и второй затвор 46 в направлении 8, при этом второй затвор 46 закрывает окно 32. Таким образом, второй управляемый шаром механизм 42 является закрывающим управляемым шаром механизмом, поскольку выполнен с возможностью закрывать окно 32. Второй затвор 46 перемещается в направлении 8 до упора второго затвора 46, например, второго конца 54 второго затвора 46, в первый затвор 44, например, в первый конец 56 первого затвора 44.

[26] Как показано на Фиг. 8, давление, приложенное к третьему шару 112, передает силу давления через второе шаровое гнездо 92, опору 98 второго шарового гнезда, разъединяющийся элемент 100, второй затвор 46, первый затвор 44, разъединяющийся элемент 84 и опору 82 первого шарового гнезда на сдвигающий выступ 30. Разъединяющийся элемент 84, скрепляющий опору 82 первого шарового гнезда с первым затвором 44 срезается или иначе разъединяется, когда первый затвор 44 толкается в направлении 8 к останавливающему упору 26, но перемещение в направлении 8 опоры 82 первого шарового гнезда предотвращается сдвигающим выступом 30.

[27] На Фиг. 9 показан первый затвор 44, смещенный аксиально относительно первого шарового гнезда 76 и опоры 82 первого шарового гнезда, что обеспечивает убирание опоры 82 первого шарового гнезда радиально наружу в пазы 72 сцепления первого затвора 44. Для смещения аксиально в направлении 8 первый затвор 44 перемещается к останавливающему упору 26 на втором конце 28 радиальной выемки 20 клапана 18 с гильзовым затвором. То есть перед аксиальным смещением первого затвора 44 относительно опоры 82 первого шарового гнезда, выступы 74 сцепления первого затвора 44 совпадают с выступами 90 сцепления опоры 82 первого шарового гнезда, и пазы 72 сцепления первого затвора 44 совпадают с пазами 86 сцепления опоры 82 первого шарового гнезда, как показано на Фиг. 1. После аксиального смещения первого затвора 44 как показано на Фиг. 9, выступы 90 сцепления опоры 82 первого шарового гнезда входят, встают или иначе вкладываются в пазы 72 сцепления первого затвора 44, и выступы 74 сцепления первого затвора 44 входят в пазы 86 сцепления опоры 82 первого шарового гнезда. Опора 82 первого шарового гнезда может делиться на части так, что деление на части обеспечивает изменение внутреннего диаметра. Понятно, что части опоры 82 первого шарового гнезда установлены ближе друг к другу на Фиг. 1, чем на Фиг. 9. После расширения опоры 82 первого шарового гнезда радиально наружу в первом затворе 44, давление ближе к устью скважины от второго шара 110 (описано выше и показано на Фиг. 8) также заставляет деформироваться с расширением радиально наружу первое шаровое гнездо 76, обеспечивая проход второго шара 110 через первое шаровое гнездо 76 и далее вниз по трубному изделию 16 в направлении 8.

[28] Как показано на Фиг. 10, дополнительное давление на третий шар 112 должно обеспечивать срез или иное разъединение разъединяющегося элемента 100, обеспечивая убирание опоры 98 второго шарового гнезда, которая может также включать в себя разделение на части, радиально наружу в пазы 72 сцепления второго затвора 46. То есть перед приложением дополнительного давления на третий шар 112 выступы 74 сцепления второго затвора 46 совпадают с выступами 106 сцепления опоры 98 второго шарового гнезда, и пазы 72 сцепления второго затвора 46 совпадают с пазами 102 сцепления опоры 98 второго шарового гнезда (как показано на Фиг. 1). После приложения дополнительного давления на третий шар 112 и разрыва высвобождающего элемента 100, выступы 106 сцепления опоры 98 второго шарового гнезда входят, встают или иначе вкладываются в пазы 72 сцепления второго затвора 46, и выступы 74 сцепления второго затвора 46 встают или иначе входят в пазы 102 сцепления опоры 98 второго шарового гнезда. Давление на участке ближе к устью скважины от третьего шара 112 затем заставляет деформироваться с расширением радиально наружу второе шаровое гнездо 92, обеспечивая проход третьего шара 112 через второе шаровое гнездо 92 и перемещение аксиально далее вниз по трубному изделию 16 в направлении 8. В являющемся примером варианте осуществления первый, второй и третий шары 108, 110 и 112 можно выполнять из материала, растворяющегося или разрушающегося после заданного периода времени, так что их не требуется подавать назад в направлении 9.

[29] Настоящим изобретением создано средство реализации способа изменения последовательности гидроразрыва или другой обработки пласта для интенсификации притока. В одном являющемся примером варианте осуществления устройства, описанные в данном документе, могут иметь последовательность работы вверх по стволу скважины, отличающуюся от применяемой в отрасли для клапанов с гильзовым затвором, переключаемых одним шаром. На Фиг. 11 показана система 10 клапанов с гильзовым затвором в стволе 12 скважины, где ствол 12 скважины проходит от устья 116, например, поверхности, до проектного места 118 в забойной зоне. Ствол 12 скважины может являться горизонтальным стволом скважины, как показано, и система 10 клапанов с гильзовым затвором включает в себя участок 120 пятки на изгибе системы 10, и участок 122 носка на самом ближнем к дну забоя конце системы 10. Пакеры и/или анкерные крепления 114 изолируют участки кольцевого пространства 36, окружающего окна 32. Система 10 клапанов с гильзовым затвором может дополнительно включать в себя любое число трубных изделий, комплектующих колонну. Пример порядка операций указан в стволе 12 скважины, где "Гидроразрыв 1" указывает, что окна 32, самые близкие к участку 122 носка открываются первыми с использованием шара A. Гидроразрыв "2" указывает, что окна 32 в сторону устья от участка 122 носка открываются следующими с использованием шара B для работы инструмента 14, показанного на Фиг. 1, и окна затем закрываются с использованием шара C после завершения Гидроразрыва "2". Гидроразрыв "3" указывает, что окна 32 между местами Гидроразрыв "1" и Гидроразрыв "2" открываются третьими с использованием шара B, который высвободился с места Гидроразрыв "2". Затем Гидроразрыв "4" указывает, что окна 32 ближе к устью скважины от места Гидроразрыв "2" открываются следующими с использованием шара D и затем закрываются с использованием шара E после завершения Гидроразрыва "4". Гидроразрыв "5" указывает, что окна 32 между местами Гидроразрыв "4" и Гидроразрыв "2" открываются с использованием шара D, который высвободился с места Гидроразрыв "4". Затем Гидроразрыв "6" указывает, что окна 32 открываются ближе к устью скважины от места Гидроразрыв "4" с использованием шара F, и затем закрываются с использованием шара G. Гидроразрыв "7" указывает, что окна 32 между местами Гидроразрыв "6" и Гидроразрыв "4" открываются с использованием шара F, который высвободился с места Гидроразрыв "6". Хотя показаны семь мест гидроразрыва пласта, любое подходящее число мест гидроразрыва пласта можно задавать для применения системы 10 клапанов с гильзовым затвором, которая может включать в себя любое нужное число забойных инструментов 14 и обычных переключаемых шарами гильз в меняющихся местах. Таким образом, создан способ применения системы 10 клапанов с гильзовым затвором имеющих последовательность забойных инструментов 14 для гидроразрыва пласта в альтернативном порядке, с использованием шаров и гильз вместо геотехнического мероприятия или технологии интеллектуальной скважинной системы ("IWS"). В показанном на Фиг. 11 являющемся примером варианте осуществления для этапов 1, 3, 5 и 7 гильзы являются стандартными гильзами, а забойные инструменты 14 применяются на этапах 2, 4 и 6.

[30] Являющаяся примером система 10 клапанов с гильзовым затвором, описанная в данном документе, обеспечивает обработку коллектора для интенсификации притока управляемой "шаром и гильзовым затвором" многоступенчатой системой интенсификации притока с не последовательной относительно положения в стволе 12 скважины работой ступеней. Являющиеся примером варианты осуществления, описанные в данном документе, должны обеспечивать изменение обычного порядка последовательного гидроразрыва пласта по схеме "снизу вверх" (выполнение этапами, последовательно от места, ближайшего к дну забоя, например, носка, к более близкому к устью месту, например, пятке) в альтернативном способе, в котором первый интервал обрабатывается для интенсификации притока вблизи носка, второй интервал обрабатывается для интенсификации притока ближе к пятке, и на третьем интервале выполняют гидроразрыв между первым и вторым интервалами. Данное изменение последовательности изменяет параметры нагнетания давления в пласте во время обработки давлением коллектора для интенсификации притока.

[31] Хотя изобретение описано в виде являющихся примерами предпочтительных вариантов осуществления, специалисту в данной области техники понятно, что можно выполнять различные изменения и замены эквивалентными элементами без отхода от объема изобретения. В дополнение, можно выполнять многочисленные модификации для приспособления идей изобретения к конкретной ситуации или материалу без отхода по существу от его объема. Поэтому изобретение не ограничено конкретными раскрытыми вариантами, как наилучшими предложенными вариантами осуществления данного изобретения, но изобретение должно включать в себя все варианты осуществления, охваченные объемом формулы изобретения. Также в чертежах и описании раскрыты примеры вариантов осуществления изобретения, и хотя применены конкретные термины, они, если иное специально не указано, используются только в своем общепринятом и описательном смысле и не для ограничения объема изобретения. Кроме того, использование терминов первый, второй и т.д. не указывает порядка или важности, здесь термины первый, второй и т.д. использованы для придания отличия элементам друг от друга. Кроме того, использование неопределенных артиклей и термина «и т.д.» не указывает ограничения количества, но указывает присутствие по меньшей мере одной указанной позиции.

Claims

1. Забойный инструмент, содержащий:
трубное изделие, включающее в себя окно;
первый управляемый шаром механизм, включающий в себя первый затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, закрывающего окно, во второе положение, открывающее окно, первое шаровое гнездо, перемещающееся с первым затвором, и опору первого шарового гнезда, несущую первое шаровое гнездо, причем опора первого шарового гнезда расположена радиально внутри первого затвора, при этом опора первого шарового гнезда соединена с возможностью отсоединения с первым затвором в первом состоянии первого управляемого шаром механизмом, и первый затвор сдвинут относительно опоры первого шарового гнезда во втором состоянии первого управляемого шаром механизмом; и
второй управляемый шаром механизм, включающий в себя второй затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, открывающего окно, во второе положение, закрывающее окно, и второе шаровое гнездо, перемещающееся со вторым затвором, при этом отверстие первого шарового гнезда меньше отверстия второго шарового гнезда.

2. Забойный инструмент по п.1, в котором первый затвор в продольном направлении отделен от второго затвора, и первый затвор установлен ближе к дну забоя, чем второй затвор.

3. Забойный инструмент по п.1, в котором первый управляемый шаром механизм и второй управляемый шаром механизм скреплены с трубным изделием разъединяющимися элементами в своих первых положениях.

4. Забойный инструмент по п.1, в котором опора первого шарового гнезда выполнена с возможностью перемещения радиально наружу к первому затвору во втором состоянии.

5. Забойный инструмент по п.4, в котором первый затвор включает в себя чередующиеся пазы и выступы сцепления, и опора первого шарового гнезда включает в себя чередующиеся пазы и выступы сцепления, которые сцепляются с пазами и выступами сцепления первого затвора, когда опора первого шарового гнезда отделяется от первого затвора и первый затвор сдвигается относительно опоры первого шарового гнезда в трубном изделии.

6. Забойный инструмент по п.4, дополнительно содержащий опору второго шарового гнезда, несущую второе шаровое гнездо и соединенную в первом состоянии со вторым затвором с возможностью отсоединения, причем опора второго шарового гнезда выполнена с возможностью перемещения радиально наружу во втором состоянии после отделения от второго затвора.

7. Забойный инструмент по п.4, в котором первое шаровое гнездо имеет первое отверстие в первом состоянии опоры первого шарового гнезда и второе отверстие больше первого отверстия во втором состоянии опоры первого шарового гнезда.

8. Забойный инструмент по п.4, в котором трубное изделие включает в себя сдвигающий выступ, причем опора первого шарового гнезда выполнена с возможностью перемещения из первого состояния во второе состояние после упора в сдвигающий выступ.

9. Забойный инструмент по п.8, в котором второй затвор упирается в первый затвор для аксиального перемещения первого затвора относительно опоры первого шарового гнезда.

10. Забойный инструмент по п.1, в котором второй затвор выполнен с возможностью аксиального перемещения для упора в первый затвор для аксиального перемещения первого затвора.

11. Забойный инструмент по п.1, в котором, после приема шара в первом шаровом гнезде, давление в трубном изделии аксиально перемещает первый затвор во второе положение.

12. Забойный инструмент по п.1, в котором опора первого шарового гнезда разделена на части, при этом второй управляемый шаром механизм также содержит вторую разделенную на части опору шарового гнезда, несущую второе шаровое гнездо.

13. Забойный инструмент по п.12, в котором опора второго шарового гнезда соединена с возможностью отсоединения со вторым затвором.

14. Забойный инструмент, содержащий:
трубное изделие, включающее в себя окно;
первый управляемый шаром механизм, включающий в себя первый затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, закрывающего окно, во второе положение, открывающее окно, и первое шаровое гнездо, перемещающееся с первым затвором; и
второй управляемый шаром механизм, включающий в себя второй затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, открывающего окно, во второе положение, закрывающее окно, и второе шаровое гнездо, перемещающееся со вторым затвором, при этом отверстие первого шарового гнезда меньше отверстия второго шарового гнезда; при этом
трубное изделие включает в себя внутреннюю радиальную выемку, при этом первый затвор и второй затвор соединены с возможностью отсоединения в радиальной выемке в своих первых положениях.

15. Система клапанов с гильзовым затвором применяемая в порядке непоследовательного открытия и закрытия окон, система клапанов с гильзовым затвором содержит множество забойных инструментов, причем по меньшей мере один из забойных инструментов включает в себя:
трубное изделие, включающее в себя окно;
первый управляемый шаром механизм, включающий в себя первый затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, закрывающего окно, во второе положение, открывающее окно, первое шаровое гнездо, перемещающееся с первым затвором; и опору первого шарового гнезда, несущую первое шаровое гнездо, причем опора первого шарового гнезда расположена радиально внутри первого затвора, при этом опора первого шарового гнезда соединена с возможностью отсоединения в первом состоянии с первым затвором и убирания радиально наружу в первый затвор во втором состоянии; и
второй управляемый шаром механизм, включающий в себя второй затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, открывающего окно, во второе положение, закрывающее окно, и второе шаровое гнездо, перемещающееся со вторым затвором, при этом отверстие первого шарового гнезда меньше отверстия второго шарового гнезда;
при этом множество забойных инструментов включает в себя первый, второй и третий забойные инструменты, расположенные последовательно по схеме от забоя к устью скважины в системе клапанов с гильзовым затвором, и окно во втором забойном инструменте открывается воздействию, благодаря перемещению первого затвора во втором забойном инструменте после закрытия окна в третьем забойном инструменте.

16. Система клапанов с гильзовым затвором по п.15, в которой опора первого шарового гнезда разделена на части, при этом второй управляемый шаром механизм дополнительно включает в себя разделенную на части опору второго шарового гнезда.

17. Способ открытия и закрытия окна в забойном трубном изделии, в котором осуществляют:
остановку первого шара первым шаровым гнездом, причем первое шаровое гнездо перемещается с первым затвором, закрывающим окно, при этом первое шаровое гнездо несет опора первого шарового гнезда;
нагнетание давления в трубном изделии для перемещения первого затвора и открытия окна;
остановку второго шара вторым шаровым гнездом ближе к устью от первого шарового гнезда, при этом второе шаровое гнездо выполнено с возможностью перемещения со вторым затвором;
нагнетание давления в трубном изделии для перемещения второго затвора и закрытия окна; и
упор первого затвора во второй затвор для сдвига первого затвора относительно опоры первого шарового гнезда.

18. Способ по п.17, в котором дополнительно осуществляют:
убирание опоры первого шарового гнезда радиально наружу в первый затвор;
выпуск первого шара в трубное изделие;
нагнетание давления в трубном изделии для убирания опоры второго шарового гнезда радиально наружу во второй затвор; и
выпуск второго шара в трубное изделие.

19. Способ выполнения работ на забое скважины в непоследовательном порядке с применением системы клапанов с гильзовым затвором, имеющей множество забойных инструментов, в котором осуществляют:
сброс первого шара в системе клапанов с гильзовым затвором в первое шаровое гнездо первого забойного инструмента;
открытие первого окна в первом забойном инструменте;
сброс второго шара в системе клапанов с гильзовым затвором в первое шаровое гнездо второго забойного инструмента;
открытие второго окна ближе к устью скважины от первого окна с применением второго забойного инструмента;
сброс третьего шара в системе клапанов с гильзовым затвором во второе шаровое гнездо второго забойного инструмента и закрытие второго окна;
высвобождение второго шара из первого шарового гнезда второго забойного инструмента и высвобождение третьего шара из второго забойного инструмента, причем второй шар встает в первое шаровое гнездо третьего забойного инструмента; и
открытие третьего окна ближе к дну забоя от второго окна и ближе к устью скважины от первого окна с применением третьего забойного инструмента;
в котором по меньшей мере один из первого, второго и третьего забойных инструментов включает в себя первый затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, закрывающего окно в трубном изделии, во второе положение, открывающее окно, при этом первое шаровое гнездо перемещается с первым затвором, опору первого шарового гнезда, несущую первое шаровое гнездо, второй затвор, аксиально перемещающийся в трубном изделии из первого положения, открывающего окно, во второе положение, закрывающее окно, причем второй затвор выполнен с возможностью аксиального перемещения для упора в первый затвор для сдвига первого затвора относительно опоры первого шарового гнезда, и второе шаровое гнездо перемещается со вторым затвором.