RU2748357C1 - Интеллектуальный посадочный профиль - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к интеллектуальному посадочному профилю для установки обсадной колонны-хвостовика в обсадной колонне в подземной скважине. Техническим результатом является повышение надежности крепления скважинного узла к обсадной поверхности. Способ крепления скважинного узла к обсадной колонне внутри ствола скважины включает перемещение в первом направлении части скважинного узла внутри канала посадочного ниппеля, который образует часть обсадной колонны, обмен радиосигналом между первым устройством связи, которое соединено со скважинным узлом, и вторым устройством связи, которое образует часть ниппеля, препятствование дальнейшему перемещению скважинного узла относительно ниппеля в первом направлении в ответ на обмен радиосигналом и когда первое устройство связи расположено на некотором расстоянии от второго устройства связи в первом направлении. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится в основном к оборудованию, используемому в связи с операциями, выполняемыми в отношении подземных скважин, в частности к интеллектуальному посадочному профилю для установки обсадной колонны-хвостовика в обсадной колонне в подземной скважине.

Уровень техники

Посадочные профили обсадных труб часто образуются внутри части обсадной колонны. Посадочный профиль обсадной трубы в основном сопрягается со скважинным инструментом, таким как подвесное устройство хвостовика, чтобы закрепить подвесное устройство хвостовика внутри обсадной колонны. Посадочные профили обсадных труб подвержены накоплению цемента и других обломков породы перед установкой сборочного узла заканчивания, который содержит подвесное устройство хвостовика. Таким образом, часто требуется спускоподъемная операция для очистки, чтобы попытаться надлежащим образом удалить остатки породы перед установкой подвесного устройства хвостовика. Необходимость в «чистом» профиле возрастает в случае, когда в посадочном профиле обсадной трубы отсутствует непроходимость. Посадочный профиль обсадной трубы, который содержит непроходимость, также обычно уменьшает внутренний диаметр посадочного профиля обсадной трубы. Таким образом, посадочный профиль обсадной трубы без непроходимости часто является предпочтительным из-за предпочтения для свободного ствола скважины со скольжением обсадной трубы и чтобы исключить необходимость в «чистом» профиле. Однако часто требуются манипуляции с трубами, когда подвесное устройство хвостовика устанавливается в посадочный профиль, который не имеет непроходимости. Когда к подвесному устройству хвостовика присоединены линии управления и другое оборудование, эти манипуляции могут привести к повреждению линий.

Краткое описание чертежей

Различные варианты данного изобретения будут понятны более полно из приведенного ниже подробного описания изобретения и из прилагаемых графических материалов различных вариантов реализации данного изобретения. На графических материалах одинаковые ссылочные номера могут указывать на идентичные или функционально подобные элементы.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение нефтяной и газовой установки, соединенной с интеллектуальным посадочным профилем, инструментом для спуска, подвесным устройством хвостовика, в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 2 проиллюстрирован вид в разрезе инструмента для спуска, интеллектуального посадочного профиля и подвесного устройства хвостовика, проиллюстрированных на фиг. 1, в стволе скважины в первой конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 3 проиллюстрирован вид в разрезе инструмента для спуска, интеллектуального посадочного профиля и подвесного устройства хвостовика, проиллюстрированных на фиг. 2, во второй конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 4 проиллюстрирован вид в разрезе инструмента для спуска, интеллектуального посадочного профиля и подвесного устройства хвостовика, проиллюстрированных на фиг. 2, в третьей конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 5 проиллюстрирован вид в разрезе интеллектуального посадочного профиля и подвесного устройства хвостовика, проиллюстрированных на фиг. 2, в третьей конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 6 проиллюстрирован вид в разрезе инструмента для спуска, интеллектуального посадочного профиля и подвесного устройства хвостовика, проиллюстрированных на фиг. 1, в первой конфигурации в соответствии с другим примерным вариантом реализации данного изобретения; и

на фиг. 7 проиллюстрирован вид в разрезе инструмента для спуска, интеллектуального посадочного профиля и подвесного устройства хвостовика, проиллюстрированных на фиг. 6, во второй конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения.

Раскрытие сущности и осуществление изобретения

Ниже описаны иллюстративные варианты реализации изобретения и связанные с ними способы данного изобретения, поскольку они могут использоваться в интеллектуальном посадочном профиле и способе его эксплуатации. С целью ясности изложения в данном описании описаны не все признаки фактической реализации или способа. Конечно, будет понятно, что при разработке любой такой фактической реализации необходимо принимать многочисленные решения, специфичные для реализации, чтобы достичь конкретных целей разработчиков, таких как соответствие системным и бизнес-ориентированным ограничениям, которые будут варьироваться от одной реализации к другой. Кроме того, будет понятно, что такие усилия по разработке могут быть сложными и трудоемкими тем не менее, будут установившейся практикой для специалистов в данной области техники, изучивших данное описание изобретения. Дополнительные аспекты и преимущества различных вариантов реализации изобретения и соответствующих способов изобретения станут очевидными при рассмотрении следующего описания и графических материалов.

В последующем описании ссылочные номера и/или буквы в различных примерах могут повторяться. Это повторение используется для облегчения понимания и ясности и само по себе не обуславливает связь между различными рассматриваемыми вариантами изобретения и/или конфигурациями. Кроме того, термины, указывающие на пространственное отношение, такие как, «под», «ниже», «нижний», «выше», «верхний», «вверх по стволу скважины», «вниз по стволу скважины», «выше по технологической схеме», «ниже по технологической схеме» и тому подобное, могут использоваться в данной заявке для простоты описания, чтобы описать взаимное расположение одного элемента или признака по отношению к другому(им) элементу(ам) или признаку(ам), как проиллюстрировано на фигурах. Термины, указывающие на пространственное отношение, предназначены для охвата различных ориентаций устройства при использовании или функционировании в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, элементы, описанные как расположенные «ниже» или «под» другими элементами или признаками, будут тогда ориентированы «выше» других элементов или признаков. Таким образом, приведенный в качестве примера термин «ниже» может охватывать обе ориентации: выше и ниже. Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90 градусов или в других ориентациях) и описания, указывающие на пространственное отношение, используемые в данной заявке, могут аналогично интерпретироваться соответствующим образом.

На фиг. 1 схематически проиллюстрирована морская нефтяная и газовая платформа в целом обозначенная 10, функционально соединенная, в качестве примера, с интеллектуальным посадочным профилем в соответствии с данным изобретением. Такой интеллектуальный посадочный профиль в качестве альтернативного варианта может быть также соединен с полупогружной платформой или буровым судном. Также, даже в том случае, когда фиг. 1 иллюстрирует морские работы, специалистам в данной области техники следует понимать, что устройство в соответствии с данным изобретением одинаково подходит для использования при работах на суше. Для удобства при последующем обсуждении, хотя на фиг. 1 проиллюстрирована вертикальная скважина, если не указано иное, специалистам в данной области техники следует понимать, что устройство в соответствии с данным изобретением одинаково подходит для использования в скважинах, имеющих другую ориентацию, включая горизонтальные скважины, наклонные скважины, многоствольные скважины или тому подобное.

Снова обращаясь к примеру нефтяной и газовой платформы, проиллюстрированной на фиг. 1, полупогружная платформа 15 может быть установлена над подводным нефтяным и газовым пластом 20, расположенным под морским дном 25. Подводный трубопровод 30 может проходить от палубы 35 платформы 15 к подводному устьевому оборудованию 40, содержащему противовыбросовые превенторы 45. Платформа 15 может содержать подъемное устройство 50, буровую вышку 55, талевый блок 60, крюк 65 и вертлюг для подъема и спуска колонны труб, такой как по существу трубчатая проходящая в продольном направлении колонна 70 насосно-компрессорных труб.

Как в данном примерном варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, ствол 75 скважины проходит через разные пласты земли, включающие пласт 20, причем часть ствола 75 скважины содержит зацементированную в ней обсадную колонну или обсадную трубу 80. По меньшей мере часть интеллектуального посадочного узла 82 образуется внутри обсадной колонны 80. Обсадная труба 80 может образовывать канал 80a. Интеллектуальный посадочный узел содержит трубчатый посадочный ниппель 85 или другой инструмент, содержащий посадочный профиль, который образует часть обсадной трубы 80 и часть канала 80a. Интеллектуальный посадочный узел 82 также содержит подвесное устройство 90 хвостовика или другой инструмент, такой как пакер, скважинный отклонитель, подвесное устройство насосно-компрессорной колонны, оборудование для механизированной эксплуатации скважин, якорь насосно-компрессорной колонны и т. д., которые выполнены с возможностью прикрепления к обсадной трубе 80 с использованием ниппеля 85. Инструмент 95 для спуска часто устанавливают между частью колонны 70 насосно-компрессорных труб и подвесным устройством 90 хвостовика для спуска подвесного устройства 90 хвостовика вниз по стволу скважины и установки подвесного устройства 90 хвостовика в ниппеле 85. Подвесное устройство 90 хвостовика и инструмент 95 для спуска вместе образуют скважинный узел, причем подвесное устройство 90 хвостовика само по себе является скважинным узлом. В одном варианте реализации изобретения ниппель 85 является соединением обсадной трубы с внутренним профилем, который сопрягается с подвесным устройством 90 хвостовика или другим инструментом. В основном, термин «обсадная труба» в данной заявке используется для обозначения трубчатой колонны, выполненной с возможностью установки в стволе скважины для обеспечения стабильности ствола скважины. Обсадная труба может быть такого типа, который известен специалистам в данной области техники как «хвостовик» и может быть выполнена из какого-либо материала, такого как сталь или композитный материал. Обсадная труба может представлять собой сочлененную трубчатую колонну или непрерывную трубчатую колонну.

На фиг. 2 проиллюстрирован вид в разрезе инструмента 95 для спуска, подвесного устройства 90 хвостовика и ниппеля 85. В одном варианте реализации изобретения и как проиллюстрировано на фиг. 2, ниппель 85 образует часть обсадной колонный 80 и может быть навинчен или другим образом присоединен к секции, находящейся в непосредственной близости сверху, и секции, находящейся в непосредственной близости снизу, относительно ниппеля 85, обсадной колонны 80. В некоторых вариантах реализации изобретения ниппель 85 содержит линии 100 управления, которые спускаются по внешней поверхности 80b обсадной трубы 80 или внутри стенки обсадной трубы 80. В основном, линии 100 управления проходят от поверхности скважины и заканчиваются в переходной муфте 105 соединения, которая сама может быть встроена, или выполнена отдельно от (как проиллюстрировано на фиг. 2-5), ниппеля 85. Переходная муфта 105 соединения содержит одно или более соединений 110, которые могут включать в себя, например, индуктивный элемент связи, электрическое соединение, гидравлическое соединение или какой-либо другой механизм передачи энергии и/или волоконно-оптическое соединение. Для этих соединений 110 может потребоваться точное выравнивание в продольном направлении с соответствующими соединениями для оптимального функционирования и упрощения инструмента. Ниппель 85 имеет внутренний диаметр 115, который по существу является одинаковым (в пределах +/- 5%) с внутренним диаметром 80c обсадной трубы 80, которая связана с обсадной трубой, присоединенной выше по стволу скважины от ниппеля 85, и внутренним диаметром 80c обсадной колонны 80, которая связана с обсадной трубой, присоединенной ниже по стволу скважины от ниппеля 85. Ниппель 85 также образует два противоположных кольцевых уступа 120a и 120b, которые расположены в продольном направлении на расстоянии друг от друга, между которыми проходит выточка или часть 125 ниппеля 85 с увеличенным внутренним диаметром. В основном, часть 125 с увеличенным внутренним диаметром образует проходящую в продольном направлении, кольцевую выточку в стенке ниппеля 85. Ниппель 85 также содержит устройство 130 связи, расположенное внутри или прикрепленное к стенке ниппеля 85. Устройство 130 связи может представлять собой индуктивный элемент связи или тому подобное. В основном, устройство 130 связи расположено таким образом, чтобы оно могло осуществлять связь или сопрягаться со скважинным инструментом, который проходит внутри ниппеля 85. Как проиллюстрировано, устройство 130 связи расположено над или выше по стволу скважины от верхнего уступа 120a. Однако, в других вариантах реализации изобретения устройство 130 связи может быть расположено в различных местоположениях вдоль ниппеля 85, таких, как например, ниже по стволу скважины или ниже нижнего уступа 120a и выше уступа 120b.

В одном варианте реализации изобретения подвесное устройство 90 хвостовика содержит радиально выдвижной и втягиваемый рычаг или кулачковые элементы 135, которые выполнены с возможностью отведения и выдвижения в радиальном направлении относительно продольной оси подвесного устройства 90 хвостовика. Когда кулачковые элементы 135 находятся в отведенном положении, подвесное устройство 90 хвостовика находится в отведенном положении и имеет внешний диаметр 140. В выдвинутом положении кулачковые элементы 135 выходят радиально за пределы внешнего диаметра 140 для образования внешнего диаметра 145 (показан на фиг. 3), который больше внешнего диаметра 140. В одном варианте реализации изобретения подвесное устройство 90 хвостовика содержит соединения 150, которые могут включать в себя, например, индуктивный элемент связи, электрическое соединение, гидравлическое соединение и/или волоконно-оптическое соединение. Линии 152 управления проходят от соединений 150 и вниз по стволу скважины к оборудованию для заканчивания скважины и т. д. Эти соединения 150 взаимно дополняют или соответствуют соединениям 110 ниппеля 85. В одном варианте реализации изобретения соединения 150 расположены на расстоянии от кулачковых элементов 135 в направлении вниз по стволу скважины. Однако, в некоторых случаях соединения 150 могут быть расположены в разных местоположениях вдоль подвесного устройства 90 хвостовика.

В одном варианте реализации изобретения инструмент 95 для спуска сопрягается или иным образом присоединяется к колонне 70 насосно-компрессорных труб. Инструмент 95 для спуска соединяется с возможностью отсоединения с подвесным устройством 90 хвостовика для спуска подвесного устройства 90 хвостовика вниз по стволу скважины. В некоторых вариантах реализации изобретения инструмент 95 для спуска содержит устройство 155 связи, которое в продольном и радиальном направлении расположено таким образом, чтобы оно могло осуществлять связь или соединяться с устройством 130 связи ниппеля 85. Как проиллюстрировано, устройство 155 связи расположено на нижнем конце инструмента 95 для спуска. Устройство 155 связи может представлять собой индуктивный элемент связи, или тому подобное, который выполнен с возможностью беспроводной передачи мощности и/или беспроводной передачи данных. Инструмент 95 для спуска может содержать любое количество устройств 155 связи. В основном, устройства 130 и 155 связи имеют дальности 130a и 155a передачи, соответственно, на которых может осуществляться обмен сигналом или сигналами для передачи энергии и/или данных. Устройства 130 и 155 связи расположены относительно части 125 с увеличенным внутренним диаметром и кулачковыми элементами 135, соответственно, таким образом, чтобы кулачковые элементы 135 располагались внутри части 125 до, во время или непосредственно после перекрытия дальностей 130a и 155a.

В процессе работы, снова со ссылкой на фиг. 2, подвесное устройство 90 хвостовика соединяется с инструментом 95 для спуска. Как подвесное устройство 90 хвостовика, так и инструмент 95 для спуска спускаются вниз по стволу скважины внутри канала 80a обсадной колонны 80, когда кулачковые элементы находятся в отведенном положении. Как только подвесное устройство 90 хвостовика и инструмент 95 для спуска спускаются до местоположения, в котором перекрываются дальности 130a и 155a, устройства 130 и 155 связи осуществляют связь и/или энергия или данные передаются между устройствами 130 и 155 связи.

В одном варианте реализации изобретения, когда электрический ток передается между устройствами 130 и 155 связи и когда электрический ток превышает заданное минимальное значение, кулачковые элементы 135 выходят в выдвинутое положение, как проиллюстрировано на фиг. 3. На фиг. 3 представлена иллюстрация подвесного устройства 90 хвостовика в выдвинутом, неприлегающем положении. В одном варианте реализации изобретения во время или после превышения заданного значения передаваемого электрического тока между устройствами 130 и 155 связи, устройство 155 связи передает сигнал. В одном варианте реализации изобретения сигнал связан с подвесным устройством 90 хвостовика, находящимся внутри или вблизи части 125 с увеличенным диаметром узла 85. Сигнал передается к кулачковым элементам 135 или механизму активации, который функционально соединяется с кулачковыми элементами 135 и активирует или приводит в действие кулачковые элементы 135.

Активация кулачковых элементов 135 во время генерации сигнала от устройства 155 и/или 130 связи может осуществляться разными способами. В одном случае кулачковые элементы 135 могут быть полностью приведены в действие электрической мощностью, связанной с осуществлением связи между устройствами 130 и 155. В некоторых вариантах реализации изобретения сигнал частично приводит в действие кулачковые элементы 135, с дополнительным перемещением, обусловленным мощностью от подвесного устройства 90 хвостовика или самих кулачковых элементов 135. Например, механизм активации, такой как пружинный механизм или электромагнитное устройство с работой от аккумулятора, может быть активировано сигналом активации, передаваемым устройством(ами) 130 и/или 155 связи. В некоторых вариантах реализации изобретения механизм активации образует часть, или присоединен к инструменту 95 для спуска. В других вариантах реализации изобретения механизм активации образует часть, или присоединяется к подвесному устройству 90 хвостовика. В некоторых вариантах реализации изобретения кулачковые элементы 135 могут приводиться в действие с использованием либо выделенной линии управления или одной из линий 100 управления. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения устройство 130 связи функционально связано с линией 100 управления, которая проходит к поверхности. Как только устройство 155 связи и устройство 130 связи в достаточной степени выравниваются в продольном направлении и передается сигнал, устройство 130 связи передает сигнал вверх по линии 100 управления к поверхности скважины. В ответ другой сигнал активации передается от поверхности скважины к механизму активации, чтобы выдвинуть кулачковые элементы 135 в радиальном направлении. В выдвинутом положении внешний диаметр подвесного устройства 90 хвостовика увеличивается от внешнего диаметра 140 до внешнего диаметра 145. Как проиллюстрировано, внешний диаметр 145 (связанный с выдвинутым положением) меньше внутреннего диаметра 165 части 125 с увеличенным внутренним диаметром, но больше внутреннего диаметра 115 ниппеля 85.

Вследствие радиального выдвижения кулачковых элементов 135 и во время дальнейшего спуска подвесного устройства 90 хвостовика подвесное устройство 90 хвостовика останавливается на нижнем уступе 120b ниппеля 85 для образования «непроходимости». На фиг. 4 представлена иллюстрация подвесного устройства 90 хвостовика в расширенном и прилегающем положении. В положении непроходимости соединения 110 и 150 выравниваются в продольном направлении и соединяются вместе. Как проиллюстрировано на фиг. 2-5, продольный размер или длина части 125 с увеличенным диаметром узла 85 больше высоты или длины кулачковых элементов 135, которые могут позволить подвесному устройству 90 хвостовика двигаться вверх. Таким образом, и в некоторых вариантах реализации изобретения продольный размер части с увеличенным диаметром может быть установлен таким, чтобы препятствовать движению в обоих продольных направлениях (вверх по стволу скважины и вниз по стволу скважины). Однако, в некоторых вариантах реализации изобретения продольный размер части 125 с увеличенным диаметром уменьшен, чтобы препятствовать перемещению вверх подвесного устройства 90 хвостовика или по меньшей мере уменьшить количество перемещений вверх подвесного устройства 90 хвостовика, как только подвесное устройство 90 хвостовика будет прилегать к нижнему уступу 120b. Как проиллюстрировано, устройства 130 и 155 связи расположены на расстоянии в продольном направлении друг от друга и, следовательно, не выровнены, когда подвесное устройство хвостовика находится в расширенном и прилегающем положении. После того, как подвесное устройство 90 хвостовика установлено в положение непроходимости, инструмент 95 для спуска отсоединяется от подвесного устройства 90 хвостовика и извлекается из ствола скважины. На фиг. 5 представлена иллюстрация подвесного устройства 90 хвостовика в расширенном и прилегающем положении, причем инструмент 95 для спуска был извлечен из ствола 75 скважины.

Интеллектуальный посадочный узел 82 может быть преобразован с помощью ряда способов. В некоторых вариантах реализации изобретения кулачковые элементы 135 могут быть исключены из подвесного устройства 90 хвостовика и вместо них может использоваться ряд исполнительных элементов, таких как клинья, пружинные кольца, шарики или другие средства. Более того, и как проиллюстрировано на фиг. 6 и 7, ниппель 85 содержит кулачковые элементы 135, которые выходят внутрь в радиальном направлении в канал 80a, при этом подвесное устройство 90 хвостовика образует расширяющийся наружу уступ или радиально-расширяющуюся поверхность 170. В некоторых случаях поверхность 170 расположена на расстоянии в продольном направлении от соединений 150. Следовательно, кулачковые элементы 135 могут выходить внутрь в радиальном направлении от ниппеля 85 для образования непроходимости с поверхностью 170, остановившейся на выдвинутых кулачковых элементах 135. Когда кулачковые элементы 135 отводятся внутрь стенки ниппеля 85, внутренний диаметр ниппеля 85, определяемый кулачковыми элементами 135, меньше или равен диаметру 80c и 80d. Более того, и как проиллюстрировано на фиг. 6 и 7, устройство связи 155 может быть исключено из инструмента 95 для спуска и вместо этого может быть расположено внутри подвесного устройства 90 хвостовика.

Как описано, для интеллектуального посадочного узла 82 не требуется фиксированной непроходимости. Вместо этого, интеллектуальный посадочный узел 82 обеспечивает непроходимость, когда подвесное устройство 90 хвостовика находится в требуемом положении, которое задается на основании типа интеллектуальной системы для спуска (например, электрический, гидравлический, волоконно-оптический, индуктивная связь, другой механизм передачи энергии, и т. д.). Таким образом, интеллектуальный посадочный узел 82 оптимально располагает соединение 150, которое может быть погружным соединителем, относительно соединения 110 без необходимости вращать или пропускать посадочный профиль и извлекать назад для установки. В некоторых вариантах реализации изобретения интеллектуальный посадочный узел 82 использует имеющуюся мощность от линии 100 управления, чтобы осуществить активацию непроходимости либо в интеллектуальном посадочном узле 82, либо в спускаемом инструменте (например, подвесном устройстве 90 хвостовика), либо в комбинации обоих. В некоторых случаях интеллектуальный посадочный узел 82 обеспечивает некоторую мощность для активации и/или установки кулачковых элементов 135 в дополнение к линии 100 управления. В некоторых вариантах реализации изобретения один или более видов энергии (например, гидравлическая или электрическая) используются для активации и/или установки интеллектуального посадочного узла 82. Непроходимость (т. е. кулачковые элементы 135) могут также быть возвращены в исходное положение, когда инструмент 90 извлекается из интеллектуального посадочного узла 82. Часть 125 с увеличенным внутренним диаметром интеллектуального посадочного узла 82 имеет более простой и гладкий внутренний диаметр, чем обычные посадочные узлы, который облегчает очистку, без геометрических признаков, которые могут собирать остатки породы или цемент. Интеллектуальный посадочный узел 82 предназначен для средств для точного расположения погружного соединения, которое затем обеспечивает сильный сигнал для управления скважинными интеллектуальными датчиками, клапанами и т. д. Кроме того, линия 100 управления может осуществлять связь с поверхностью скважины, чтобы передать, что кулачковые элементы 135 были развернуты и что подвесное устройство 90 хвостовика посажено надлежащим образом. Линия 100 управления, используемая для активации механизма, может быть такой же, как та, что обеспечивает другие преимущества (т. е. используется для управления клапаном). Поскольку внутренний профиль интеллектуального посадочного узла 82 является простым и гладким, цемент и другие обломки породы не прилипают к нему во время операции очистки. Когда инструмент (подвесное устройство 90 хвостовика или другой) извлекается, непроходимость (т. е. кулачковый элемент 135) может отводиться, обеспечивая скольжение внутреннего диаметра осадной трубы подобное скольжению внутреннего диаметра обсадной трубы перед установкой подвесного устройства 90 хвостовика.

В некоторых вариантах реализации изобретения обсадная труба 80 может быть исключена из интеллектуального посадочного узла 82 и заменена любым типом трубы или трубчатого элемента, причем подвесное устройство 90 хвостовика может быть исключено и заменено любым типом скважинного инструмента.

В нескольких примерных вариантах реализации изобретения, хотя различные этапы, процессы и процедуры описаны как встречающиеся как отдельные действия, один или более этапов, один или более процессов и/или одна или более процедур могут выполняться в разной очередности, одновременно или последовательно. В нескольких примерных вариантах реализации изобретения этапы, процессы и/или процедуры могут быть объединены в один или более этапов, процессов и/или процедур. В нескольких примерных вариантах реализации изобретения один или более этапов работы в каждом варианте реализации изобретения могут быть опущены. Кроме того, в некоторых случаях некоторые признаки данного изобретения могут использоваться без соответствующего использования других признаков. Кроме того, один или более вышеописанных вариантов реализации изобретения и/или вариаций могут быть объединены полностью или частично с любым одним или более другими вышеописанными вариантами реализации изобретения и/или вариациями.

Таким образом, был описан способ крепления скважинного узла к обсадной колонне, расположенной внутри ствола скважины. Варианты реализации способа могут в основном включать: перемещение в первом направлении по меньшей мере части скважинного узла внутри канала посадочного ниппеля, который образует часть обсадной колонны; обмен радиосигналом между первым устройством связи, которое соединено со скважинным узлом, и вторым устройством связи, которое образует часть ниппеля; и препятствование дальнейшему перемещению скважинного узла относительно ниппеля в первом направлении в ответ на обмен радиосигналом и когда первое устройство связи расположено на некотором расстоянии от второго устройства связи в первом направлении. Для любого из вышеприведенных вариантов реализации изобретения, способ может включать любой из следующих этапов, по-отдельности или в сочетании друг с другом.

Скважинный узел содержит подвесное устройство хвостовика, которое соединяется с инструментом для спуска; причем подвесное устройство хвостовика содержит первое устройство связи.

Препятствование дальнейшему перемещению скважинного узла относительно ниппеля в первом направлении включает: выдвижение в радиальном направлении наружу из скважинного узла радиально выдвижного рычага, который увеличивает внешний диаметр скважинного узла; и остановку радиально выдвижного рычага на уступе, который образует выточку с внутренней стороны посадочного ниппеля, для препятствования дальнейшему перемещению скважинного узла относительно посадочного ниппеля в первом направлении.

Обсадная колонна содержит первую обсадную трубу, соединенную с посадочным ниппелем, и вторую обсадную трубу, соединенную с посадочным ниппелем, причем посадочный ниппель расположен между первой обсадной трубой и второй обсадной трубой, причем первая обсадная труба определяет первый внутренний диаметр, а вторая обсадная колонна определяет второй внутренний диаметр, причем выточка с внутренней стороны посадочного ниппеля определяет внутренний диаметр, который больше каждого из первого внутреннего диаметра и второго внутреннего диаметра.

Препятствование дальнейшему перемещению скважинного узла относительно ниппеля в первом направлении включает: выдвижение, из втянутого положения, в котором радиально выдвижной внутрь рычаг располагается с внутренней стороны стенки посадочного ниппеля, рычага в радиальном направлении внутрь, чтобы уменьшить внутренний диаметр посадочного ниппеля; и остановку поверхности скважинного узла на радиально выдвижном рычаге для препятствования дальнейшему перемещению скважинного узла относительно посадочного ниппеля в первое положение.

Радиально выдвижной рычаг выбирают из группы, состоящей из: одного или более клиньев, одного или более пружинных колец, одного или более кулачков и одного или более шариков.

Часть скважинного узла выбирают из группы, состоящей из: подвесного устройства хвостовика, пакера, подвесного устройства насосно-компрессорной колонны, оборудования для механизированной эксплуатации скважин, якоря насосно-компрессорной колонны и скважинного отклонителя.

Обсадная колонна содержит первую обсадную трубу, соединенную с посадочным ниппелем и вторую обсадную трубу, соединенную с посадочным ниппелем, причем посадочный ниппель расположен между первой обсадной трубой и второй обсадной трубой, причем первая обсадная труба определяет первый внутренний диаметр, а вторая обсадная труба определяет второй внутренний диаметр, причем когда радиально выдвижной рычаг находится во втянутом положении, внутренний диаметр ниппеля меньше или равен каждому из первого внутреннего диаметра и второго внутреннего диаметра.

Каждое из первого и второго устройств связи является индуктивным элементом связи.

Скважинный узел содержит первую линию управления, заканчивающуюся в первом соединении; причем посадочный ниппель содержит вторую линию управления, заканчивающуюся во втором соединении; причем при остановке радиально выдвижного рычага на уступе первое соединение и второе соединение сопрягаются для функциональной связи первой линии управления и второй линии управления.

Таким образом, была описана посадочная система. В одном варианте реализации посадочная система, содержит: трубчатый посадочный ниппель, образующий проходящую в продольном направлении кольцевую выточку во внутренней стенке посадочного ниппеля; первое беспроводное устройство связи, имеющее первую дальность передачи, расположенное внутри стенки посадочного ниппеля; скважинный узел, содержащий радиально выдвижной рычаг, выполненный с возможностью выдвижения внутри кольцевой выточки посадочного ниппеля; и второе беспроводное устройство связи, имеющее вторую дальность передачи, которое выполнено с возможностью перекрытия первой дальности передачи, причем радиально выдвижной рычаг выполнен с возможностью выдвижения внутри выточки посадочного ниппеля в ответ на перекрытие первой дальности передачи и второй дальности передачи; и причем, когда радиально выдвижной рычаг останавливается на уступе, первое устройство связи расположено в продольном направлении на расстоянии от второго устройства связи. Для любого из вышеприведенных вариантов реализации изобретения, система может включать любой из следующих элементов, по отдельности или в сочетании друг с другом.

Выточка определяется по меньшей мере уступом, образованным внутри стенки; причем радиально выдвижной рычаг останавливается на уступе, образованном внутри стенки, чтобы препятствовать перемещению скважинного узла относительно ниппеля.

Трубчатый посадочный ниппель образует часть обсадной колонны, которую цементируют к стенке ствола скважины.

Скважинный узел является подвесным устройством хвостовика, которое соединяется с инструментом для спуска; причем либо подвесное устройство хвостовика, либо устройство для спуска содержит второе беспроводное устройство связи.

Трубчатый посадочный ниппель дополнительно содержит соединение первой линии управления, из которого выходит первая линия управления; причем скважинный узел дополнительно содержит соединение второй линии управления, из которого выходит вторая линия управления; причем, когда радиально выдвижной рычаг останавливается на уступе, соединение первой линии управления и соединение второй линии управления сопрягаются для функциональной связи первой линии управления и второй линии управления.

Каждое из первого и второго устройств связи является индуктивным элементом связи.

Таким образом, была описана посадочная система. В одном варианте реализации посадочная система, содержит: трубчатый посадочный ниппель, содержащий: радиально выдвижной рычаг, который выполнен с возможностью выдвижения внутрь в радиальном направлении; и первое беспроводное устройство связи, имеющее первую дальность передачи; скважинный узел, содержащий радиально выдвижную поверхность, выполненную с возможностью остановки на выдвинутом рычаге посадочного ниппеля; и второе беспроводное устройство связи, имеющее вторую дальность передачи, которое выполнено с возможностью перекрытия первой дальности передачи, причем радиально выдвижной рычаг выполнен с возможностью выдвижения в ответ на перекрытие первой дальности передачи и второй дальности передачи; и причем, когда радиально выдвижная поверхность останавливается на радиально выдвижном рычаге, первое устройство связи расположено в продольном направлении на расстоянии от второго устройства связи. Для любого из вышеприведенных вариантов реализации изобретения, система может включать любой из следующих элементов, по отдельности или в сочетании друг с другом.

Трубчатый посадочный ниппель дополнительно содержит соединение первой линии управления, из которого выходит первая линия управления; причем скважинный узел дополнительно содержит соединение второй линии управления, из которого выходит вторая линия управления; причем, когда радиально выдвижная поверхность останавливается на радиально выдвижном рычаге, соединение первой линии управления и соединение второй линии управления сопрягаются для функциональной связи первой линии управления и второй линии управления.

Каждое из первого и второго устройств связи является индуктивным элементом связи.

Вышеприведенное описание и фигуры не были отображены с соблюдением масштаба, но скорее являются иллюстративными для описания различных вариантов реализации данного изобретения в упрощенном виде. Хотя были проиллюстрированы и описаны различные варианты реализации изобретения и способы, изобретение не ограничивается такими вариантами реализации изобретения и способами, и для специалиста в данной области техники будет очевидным, что они включают все модификации и вариации. По этой причине, следует понимать, что изобретение не предназначено для ограничения конкретных описанных форм. Соответственно, идея охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, которые не выходят за пределы сущности и объема данного изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (49)

1. Способ крепления скважинного узла к обсадной колонне, расположенной внутри ствола скважины, включающий:

перемещение в первом направлении по меньшей мере части скважинного узла внутри канала посадочного ниппеля, который образует часть обсадной колонны;

обмен радиосигналом между первым устройством связи, которое соединено со скважинным узлом, и вторым устройством связи, которое образует часть ниппеля; и

препятствование дальнейшему перемещению скважинного узла относительно ниппеля в первом направлении в ответ на обмен радиосигналом и когда первое устройство связи расположено на некотором расстоянии от второго устройства связи в первом направлении.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважинный узел содержит подвесное устройство хвостовика, которое соединяется с инструментом для спуска;

причем либо подвесное устройство хвостовика содержит первое устройство связи, либо инструмент для спуска содержит первое устройство связи;

причем каждое из первого и второго устройств связи является индуктивным элементом связи.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что препятствование дальнейшему перемещению скважинного узла относительно ниппеля в первом направлении включает либо

выдвижение в радиальном направлении наружу из скважинного узла радиально выдвижного рычага, который увеличивает внешний диаметр скважинного узла, и остановку радиально выдвижного рычага на уступе, который образует выточку с внутренней стороны посадочного ниппеля, для препятствования дальнейшему перемещению скважинного узла относительно посадочного ниппеля в первом направлении; либо

выдвижение из втянутого положения, в котором радиально выдвижной внутрь рычаг располагается с внутренней стороны стенки посадочного ниппеля, рычага в радиальном направлении внутрь, чтобы уменьшить внутренний диаметр посадочного ниппеля, и остановку поверхности скважинного узла на радиально выдвижном рычаге для препятствования дальнейшему перемещению скважинного узла относительно посадочного ниппеля в первом направлении.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что обсадная колонна содержит первую обсадную трубу, соединенную с посадочным ниппелем, и вторую обсадную трубу, соединенную с посадочным ниппелем;

причем посадочный ниппель расположен между первой обсадной трубой и второй обсадной трубой, причем первая обсадная труба определяет первый внутренний диаметр, а вторая обсадная колонна определяет второй внутренний диаметр;

причем выточка с внутренней стороны посадочного ниппеля определяет внутренний диаметр, который больше каждого из первого внутреннего диаметра и второго внутреннего диаметра;

причем радиально выдвижной рычаг выбирают из группы, состоящей из одного или более клиньев, одного или более пружинных колец, одного или более кулачков и одного или более шариков; и

причем часть скважинного узла выбирают из группы, состоящей из подвесного устройства хвостовика, пакера, подвесного устройства насосно-компрессорной колонны, оборудования для механизированной эксплуатации скважин, якоря насосно-компрессорной колонны и скважинного отклонителя.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что обсадная колонна содержит первую обсадную трубу, соединенную с посадочным ниппелем, и вторую обсадную трубу, соединенную с посадочным ниппелем;

причем посадочный ниппель расположен между первой обсадной трубой и второй обсадной трубой, причем первая обсадная труба определяет первый внутренний диаметр, а вторая обсадная труба определяет второй внутренний диаметр;

причем когда радиально выдвижной рычаг находится во втянутом положении, внутренний диаметр ниппеля меньше или равен каждому из первого внутреннего диаметра и второго внутреннего диаметра;

причем скважинный узел содержит первую линию управления, заканчивающуюся в первом соединении; и

причем посадочный ниппель содержит вторую линию управления, заканчивающуюся во втором соединении;

причем при остановке радиально выдвижного рычага на уступе первое соединение и второе соединение сопрягаются для функциональной связи первой линии управления и второй линии управления.

6. Посадочная система, содержащая:

трубчатый посадочный ниппель, образующий проходящую в продольном направлении кольцевую выточку во внутренней стенке посадочного ниппеля;

первое беспроводное устройство связи, имеющее первую дальность передачи, расположенное внутри стенки посадочного ниппеля;

скважинный узел, содержащий радиально выдвижной рычаг, выполненный с возможностью выдвижения внутри кольцевой выточки посадочного ниппеля; и

второе беспроводное устройство связи, имеющее вторую дальность передачи, которое выполнено с возможностью перекрытия первой дальности передачи, причем второе беспроводное устройство связи сопрягается со скважинным узлом;

причем радиально выдвижной рычаг выполнен с возможностью выдвижения внутри выточки посадочного ниппеля в ответ на перекрытие первой дальности передачи и второй дальности передачи; и

причем когда радиально выдвижной рычаг останавливается на уступе, который по меньшей мере частично определяет кольцевую выточку, первое устройство связи расположено в продольном направлении на расстоянии от второго устройства связи.

7. Посадочная система по п. 6, отличающаяся тем, что выточка определяется по меньшей мере частично уступом, образованным внутри стенки;

причем радиально выдвижной рычаг останавливается на уступе, образованном внутри стенки, чтобы препятствовать перемещению скважинного узла относительно ниппеля;

причем каждое из первого и второго устройств связи является индуктивным элементом связи;

причем трубчатый посадочный ниппель образует часть обсадной колонны, которую цементируют к стенке ствола;

причем скважинный узел является подвесным устройством хвостовика, которое соединяется с инструментом для спуска; и

причем либо подвесное устройство хвостовика, либо устройство для спуска содержит второе беспроводное устройство связи.

8. Посадочная система по п. 7, отличающаяся тем, что трубчатый посадочный ниппель дополнительно содержит соединение первой линии управления, из которого выходит первая линия управления;

причем скважинный узел дополнительно содержит соединение второй линии управления, из которого выходит вторая линия управления; и

причем когда радиально выдвижной рычаг останавливается на уступе, соединение первой линии управления сопрягается с соединением второй линии управления для функциональной связи первой линии управления со второй линией управления.

9. Посадочная система, содержащая:

трубчатый посадочный ниппель, содержащий:

радиально выдвижной рычаг, который выполнен с возможностью выдвижения внутрь в радиальном направлении; и

первое беспроводное устройство связи, имеющее первую дальность передачи;

скважинный узел, содержащий радиально выдвижную поверхность, выполненную с возможностью остановки на выдвинутом рычаге посадочного ниппеля; и

второе беспроводное устройство связи, имеющее вторую дальность передачи, которое выполнено с возможностью перекрытия первой дальности передачи, причем второе беспроводное устройство связи сопрягается со скважинным узлом;

причем радиально выдвижной рычаг выполнен с возможностью выдвижения в ответ на перекрытие первой дальности передачи и второй дальности передачи; и

причем когда радиально выдвижная поверхность останавливается на радиально выдвижном рычаге, первое устройство связи расположено в продольном направлении на расстоянии от второго устройства связи.

10. Посадочная система по п. 9, отличающаяся тем, что трубчатый посадочный ниппель дополнительно содержит соединение первой линии управления, из которого выходит первая линия управления;

причем скважинный узел дополнительно содержит соединение второй линии управления, из которого выходит вторая линия управления;

причем когда радиально выдвижная поверхность останавливается на радиально выдвижном рычаге, соединение первой линии управления сопрягается с соединением второй линии управления для функциональной связи первой линии управления со второй линией; и

причем каждое из первого и второго устройств связи является индуктивным элементом связи.

Images