RU2774538C1 - Expandable metal sealant for use with multi-hole completion systems - Google Patents
Expandable metal sealant for use with multi-hole completion systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774538C1 RU2774538C1 RU2021121198A RU2021121198A RU2774538C1 RU 2774538 C1 RU2774538 C1 RU 2774538C1 RU 2021121198 A RU2021121198 A RU 2021121198A RU 2021121198 A RU2021121198 A RU 2021121198A RU 2774538 C1 RU2774538 C1 RU 2774538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- hydrolysis
- sealant
- response
- completion system
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 89
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 239000000565 sealant Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 67
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 15
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910001680 bayerite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L Calcium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K Aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L Magnesium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910019440 Mg(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002730 additional Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J aluminum;tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- -1 elastomeric Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxyl anion Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
[1] Настоящее изобретение относится в общем к многоствольным системам заканчивания и, в частности, к соединениям, используемым в них. Многоствольные системы заканчивания представляют собой доступные в нефтегазовой отрасли инструменты, используемые для разработки и добычи из углеводородных пластов в многоствольных стволах скважины. Боковые стволы скважины разрабатываются из единственного основного ствола скважины таким образом, что обсадная колонна или эксплуатационная насосно-компрессорная труба могут быть размещены в них и связаны друг с другом. Современные способы установки обсадной колонны или насосно-компрессорной трубы требуют либо отдельной операции по цементированию, оборудования для подвесного устройства хвостовика, либо дорогостоящего оборудования для заканчивания, чтобы надежно связать обсадную колонну и/или насосно-компрессорную трубу между собой и изолировать боковые и основные стволы скважины. Это могут быть сложные, требующие много времени и трудоемкие способы, которые могут повлечь за собой большие дополнительные расходы.[1] The present invention relates generally to multilateral completion systems and, in particular, to the compounds used therein. Multilateral completion systems are tools available in the oil and gas industry that are used to develop and produce from hydrocarbon reservoirs in multilateral wellbores. Lateral wellbores are developed from a single main wellbore such that casing or production tubing can be placed in and connected to each other. Current casing or tubing installation methods require either a separate cementing operation, liner hanger equipment, or expensive completion equipment to securely tie the casing and/or tubing together and isolate side and main wellbores. . These can be complex, time-consuming and labor-intensive methods, which can entail large additional costs.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ BRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS
[2] Для более полного понимания признаков и преимуществ настоящего изобретения далее приведена ссылка на подробное описание вместе с прилагаемыми фигурами, при этом соответствующие цифровые обозначения на разных фигурах относятся к соответствующим частям и при этом:[2] For a more complete understanding of the features and advantages of the present invention, the following is a reference to a detailed description together with the accompanying figures, with the corresponding reference numbers in the various figures refer to the respective parts and at the same time:
[3] на фиг. 1A и 1B представлены два проиллюстрированных примера многоствольных систем заканчивания уровней 5 и 6 технологии разветвленных скважин (Technology Advancement in Multi-Lateral; TAML) в соответствии с некоторыми приведенными в качестве примера вариантами реализации;[3] in FIG. 1A and 1B are two illustrated examples of Technology Advancement in Multi-Lateral (TAML) Level 5 and 6 multilateral completions in accordance with some of the exemplary embodiments;
[4] на фиг. 2A и 2B представлены изображения соединения и металлического герметика до гидратации и металлического герметика после гидратации в соответствии с некоторыми приведенными в качестве примера вариантами реализации; и[4] in FIG. 2A and 2B are views of the joint and the metal seal before hydration and the metal seal after hydration, according to some exemplary embodiments; and
[5] на фиг. 3 представлено изображение альтернативного применения металлического герметика с боковым соединением в соответствии с некоторыми приведенными в качестве примера вариантами реализации.[5] in FIG. 3 is a depiction of an alternative application of a side-joint metal sealant in accordance with some of the exemplary embodiments.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[6] Хотя ниже подробно обсуждается создание и использование различных вариантов реализации настоящего изобретения, следует принимать во внимание, что настоящее изобретение обеспечивает множество применимых идей изобретения, которые могут быть воплощены в большом разнообразии конкретных контекстов. Обсуждаемые в данном документе конкретные варианты реализации являются всего лишь иллюстративными и не ограничивают объем настоящего изобретения. С целью ясности в настоящем изобретении могут быть описаны не все признаки фактической реализации. Конечно, следует понимать, что при разработке любого такого фактического варианта реализации должны быть приняты многочисленные решения, связанные с реализацией, для достижения конкретных целей разработчика, таких как соответствие связанным с системой и деятельностью ограничениям, которые будут отличаться в зависимости от варианта реализации. Кроме того, следует понимать, что такая разработка может быть сложной и трудоемкой, но будет рутинной задачей для специалистов в данной области техники, извлекающих выгоду из данного изобретения. [6] While the making and use of various embodiments of the present invention is discussed in detail below, it should be appreciated that the present invention provides a variety of applicable inventive concepts that may be embodied in a wide variety of specific contexts. The specific embodiments discussed herein are illustrative only and do not limit the scope of the present invention. For the sake of clarity, not all features of an actual implementation may be described in the present invention. Of course, it should be understood that in the development of any such actual implementation, numerous implementation-related decisions must be made to achieve the developer's specific goals, such as compliance with system and activity-related constraints, which will differ depending on the implementation. In addition, it should be understood that such development can be complex and time consuming, but will be a routine task for those skilled in the art who benefit from the present invention.
[7] В описании заявки подробно изложены низкозатратные способ, устройство и система для создания уровней 2, 3, 4, 5, 6 TAML или любого типа соединения для многоствольных систем заканчивания. Указанное устройство можно использовать для анкерного закрепления/изоляции обсадной колонны и/или эксплуатационной насосно-компрессорной трубы в боковом стволе без необходимости проведения отдельных работ по цементирования или использования любого типа системы хвостовика. Представлен металлический твердый раствор, который был испытан и продемонстрировал способность увеличивать свои размеры и выдерживать значительные перепады давления после воздействия воды. Таким образом, расширяющийся металл можно использовать для анкерного закрепления и герметизации обсадной колонны и эксплуатационной насосно-компрессорной трубы. Расширяющийся металл могут применять как внешнюю трубу или соединительную муфту снаружи боковой насосно-компрессорной трубы или обсадной колонны. Как только боковая насосно-компрессорная труба установлена в требуемом положении и металлический герметик вступит в реакцию с насыщенным минеральным раствором, металлический герметик начнет увеличиваться в объеме и образовывать гидроксид металла (или гидрат металла). Этот гидроксид металла будет сцепляться и образовывать прочное уплотнение (что доказано лабораторными исследованиями при перепаде давления более 7000 фунтов на квадратный дюйм на фут длины). После завершения реакции можно использовать отдельный цикл фрезерования, чтобы отрезать боковую насосно-компрессорную трубу заподлицо с основным стволом.[7] The application specification details a low cost method, apparatus and system for creating 2, 3, 4, 5, 6 TAML levels or any type of connection for multilateral completion systems. Said device can be used to anchor/isolate the casing and/or production tubing in a sidetrack without the need for separate cementing jobs or any type of liner system. A metallic solid solution is presented that has been tested and demonstrated to expand and withstand significant pressure drops after exposure to water. Thus, expanding metal can be used to anchor and seal the casing and production tubing. Expandable metal can be used as an outer tubing or coupling outside of a lateral tubing or casing string. Once the side tubing is in position and the metal sealant reacts with the saturated mineral solution, the metal sealant will begin to expand and form metal hydroxide (or metal hydrate). This metal hydroxide will bond and form a strong seal (proven by laboratory testing at over 7000 psi pressure drop per foot length). Once the reaction is complete, a separate milling cycle can be used to cut the side tubing flush with the main bore.
[8] Далее в соответствии с фиг. 1A и 1B проиллюстрированы два примера многоствольных систем заканчивания уровня 5 и уровня 6, обозначенных в целом и соответственно как 20 и 40, в соответствии с некоторыми приведенными в качестве примера вариантами реализации. Система 20 уровня 5 содержит скважинную вертикальную и боковую обсадную колонну 22v, 22l, скважинную вертикальную и боковую эксплуатационную насосно-компрессорную трубу 24v, 24l, а также инструменты разработки и добычи на уровне поверхности. Система 40 уровня 6 содержит скважинную вертикальную и боковую обсадную колонну 42v, 42-1l и 42-2l, скважинную вертикальную эксплуатационную насосно-компрессорную трубу 44-1v, 44-2l, а также инструменты разработки и добычи на уровне поверхности. Системы уровня 5 и уровня 6 считаются усовершенствованными системами ствола скважины, которые обеспечивают большую структурную целостность и больший контроль давления, чем другие, более простые конструкции. Из-за сложности и возможных ограничений уровней добычи система уровня 6 часто считается менее практически осуществимым вариантом. Тем не менее, обе системы считаются сложными и дорогостоящими. Однако представленный в данном документе металлический герметик и его применение могут значительно снизить сложность и стоимость, связанные с системами уровня 5 и уровня 6, а также обеспечить структурную целостность и давление, необходимые для таких усовершенствованных систем. Следует понимать, что, очевидно, системы уровня 5 и уровня 6 - это не единственные системы, в которых применяется металлический герметик. Описанное в данном документе соединение могут использовать во многих скважинных применениях, где требуется использование технологии соединения. [8] Further, in accordance with FIG. 1A and 1B illustrate two examples of Tier 5 and Tier 6 multilateral completions, designated generally and respectively as 20 and 40, in accordance with some of the exemplary embodiments. The level 5
[9] Система 20 уровня 5 и система 40 уровня 6 содержат систему 26 подвижного блока и инструмента для спуска инструментов, обсадной колонны и насосно-компрессорной трубы в скважину через устье 28 скважины. Систему 26 спускного инструмента могут использовать для размещения соединения 28 в процессе разработки. В варианте реализации соединение 28 содержит внешнюю муфту, изготовленную из металлического герметика, способную устанавливать соединение 28 таким образом, чтобы надежно соединять вертикальную и боковую эксплуатационную насосно-компрессорную трубу 24 или вертикальную эксплуатационную насосно-компрессорную трубу 44-1 и 44-2. В любом случае металлический герметик набухает вокруг области соединения 28, создавая уплотнение с сопряжением после воздействия воды или аналогичного флюида. Кроме того, свойства металлического герметика заставляют гидратированное соединение 28 с расширяющимся металлом действовать как анкерное крепление. Насосную станцию 30 используют для откачки флюида через вертикальные и боковые перфорационные отверстия, образованные в скважинных пластах, после заканчивания. [9] The level 5
[10] Далее в соответствии с фиг. 2A и 2B проиллюстрированы соединение 28 и расширяющийся металлический герметик 50B (до гидратации) и расширяющийся металлический герметик 50A (после гидратации) в соответствии с некоторыми приведенными в качестве примера вариантами реализации. В качестве альтернативы расширяющийся металлический герметик можно описать как расширяющийся в цементоподобном материале, который герметизирует и закрепляет сопряжение. Другими словами, металл превращается из металла в частицы микронного размера, а затем эти частицы сжимаются вместе, по существу образуя анкерное крепление.[10] Further, referring to FIG. 2A and 2B illustrate
[11] Далее в соответствии с фиг. 2A и 2B проиллюстрированы соединение 28 и металлический герметик 50B (до гидратации) и металлический герметик 50A (после гидратации) в соответствии с некоторыми приведенными в качестве примера вариантами реализации. В качестве альтернативы металлический герметик можно описать как расширяющийся в цементоподобном материале, который герметизирует и закрепляет сопряжение. Другими словами, металл превращается из металла в частицы микронного размера, а затем эти частицы сцепляются вместе, по существу образуя анкерное крепление. Реакция происходит менее чем через 30 дней один раз в способном вступать в реакцию флюиде и при температурах внутри скважины. Металл до расширения является электропроводным. Металл можно механически обработать для придания ему необходимого размера/формы, экструдировать, сформовать, отлить или обработать другими обычными способами, чтобы добиться требуемой формы металла. Металл до расширения является электропроводным. Металл до расширения имеет предел текучести более около 8000 фунтов на квадратный дюйм, т. е. 8000 фунтов на квадратный дюйм +/- 50%. Металл имеет минимальный размер более около 0,05 дюйма. [11] Further, referring to FIG. 2A and 2B illustrate
[12] Гидролиз любого металла может привести к образованию гидроксида металла. Формирующие свойства щелочноземельных металлов (Mg - магний, Ca - кальций и т. д.) и переходных металлов (Zn - цинк, Al - алюминий и т. д.) в реакциях гидролиза демонстрируют структурные характеристики, которые являются благоприятными для многоствольных систем заканчивания уровня 5 и уровня 6. Гидратация приводит к увеличению размера в результате реакции гидратации и приводит к образованию гидроксида металла, который может выпадать в осадок из флюида. [12] The hydrolysis of any metal can lead to the formation of metal hydroxide. The forming properties of alkaline earth metals (Mg - magnesium, Ca - calcium, etc.) and transition metals (Zn - zinc, Al - aluminum, etc.) in hydrolysis reactions exhibit structural characteristics that are favorable for multilateral level completion systems 5 and level 6. Hydration leads to an increase in size as a result of the hydration reaction and leads to the formation of metal hydroxide, which can precipitate out of the fluid.
[13] Реакция гидратации магния представлена следующим образом:[13] Magnesium hydration reaction is presented as follows:
Mg+2H2O -> Mg(OH)2+H2,Mg + 2H 2 O -> Mg (OH) 2 + H 2 ,
где Mg(OH)2 также известен как брусит. В другой реакции гидратации используют гидролиз алюминия. В результате реакции образуется материал, известный как гиббсит, байерит и норстрандит, в зависимости от формы. Реакция гидратации алюминия представлена следующим образом:where Mg(OH) 2 is also known as brucite. Another hydration reaction uses aluminum hydrolysis. The reaction produces a material known as gibbsite, bayerite, and norstrandite, depending on the shape. The aluminum hydration reaction is presented as follows:
Al+3H2O -> Al(OH)3+3/2 H2 Al + 3H 2 O -> Al (OH) 3 + 3/2 H 2
В другой реакции гидратации используют гидролиз кальция. Реакция гидратации кальция представлена следующим образом: Another hydration reaction uses calcium hydrolysis. The calcium hydration reaction is presented as follows:
Ca+2H2O -> Ca(OH)2+H2,Ca + 2H 2 O -> Ca (OH) 2 + H 2 ,
где Ca(OH)2 известен как портландит и представляет собой обычный продукт гидролиза портландцемента. Считается, что гидроксид магния и гидроксид кальция относительно нерастворимы в воде. Гидроксид алюминия можно рассматривать как амфотерный гидроксид, который растворим в сильных кислотах или сильных основаниях.where Ca(OH) 2 is known as Portlandite and is a common hydrolysis product of Portland cement. Magnesium hydroxide and calcium hydroxide are considered to be relatively insoluble in water. Aluminum hydroxide can be thought of as an amphoteric hydroxide that is soluble in strong acids or strong bases.
[14] В варианте реализации используемый металлический материал может представлять собой металлический сплав. Металлический сплав может представлять собой сплав основного металла с другими элементами, чтобы либо регулировать прочность металлического сплава, либо регулировать время реакции металлического сплава, либо регулировать прочность полученного побочного продукта гидроксида металла. Металлический сплав может быть легирован элементами, повышающими прочность металла, такими как, помимо прочего, Al - алюминий, Zn - цинк, Mn - марганец, Zr - цирконий, Y - иттрий, Nd - неодим, Gd - гадолиний, Ag - серебро, Ca - кальций, Sn - олово, Re - рений, Cu - медь. В некоторых вариантах реализации сплав может быть легирован легирующей добавкой, которая способствует коррозии, такой как Ni - никель, Fe - железо, Cu - медь, Co - кобальт, Ir - иридий, Au - золото, C - углерод, галлий, индий, ртуть, висмут, олово и Pd - палладий. Металлический сплав может быть изготовлен методом твердого раствора, когда элементы объединяются с расплавленным металлом или металлическим сплавом. В качестве альтернативы металлический сплав может быть изготовлен методом порошковой металлургии. Металл может быть литым, кованным, экструдированным или их комбинацией.[14] In an embodiment, the metal material used may be a metal alloy. The metal alloy may be an alloy of the parent metal with other elements to either control the strength of the metal alloy, or control the reaction time of the metal alloy, or control the strength of the resulting metal hydroxide by-product. The metal alloy can be alloyed with metal strength elements such as but not limited to Al - aluminum, Zn - zinc, Mn - manganese, Zr - zirconium, Y - yttrium, Nd - neodymium, Gd - gadolinium, Ag - silver, Ca - calcium, Sn - tin, Re - rhenium, Cu - copper. In some embodiments, the alloy may be alloyed with an alloying additive that promotes corrosion, such as Ni - nickel, Fe - iron, Cu - copper, Co - cobalt, Ir - iridium, Au - gold, C - carbon, gallium, indium, mercury , bismuth, tin and Pd - palladium. A metal alloy can be made by the solid solution process, where the elements are combined with molten metal or a metal alloy. Alternatively, the metal alloy can be produced by powder metallurgy. The metal may be cast, forged, extruded, or a combination of both.
[15] Необязательно к исходным металлическим материалам могут быть добавлены нерасширяющиеся компоненты. Например, керамические, эластомерные, стеклянные или не вступающие в реакцию металлические компоненты могут быть встроены в расширяющийся металл или нанесены на поверхность металла. В качестве альтернативы исходный металл может представлять собой оксид металла. Например, оксид кальция (CaO) с водой будет производить гидроксид кальция в ходе энергетической реакции. Из-за более высокой плотности оксида кальция он может иметь объемное расширение, составляющее 260%, причем при превращении 1 моля CaO объем увеличивается с 9,5 куб. см до 34,4 куб. см. В одном варианте расширяющийся металл образуется в ходе реакции серпентинита, реакции гидратации и метаморфизма. В одном варианте полученный материал напоминает мафический материал. В реакцию могут быть добавлены дополнительные ионы, включая силикат, сульфат, алюминат, фосфат. Металл можно легировать, чтобы увеличить реакционную способность или контролировать образование оксидов.[15] Optionally, non-expandable components can be added to the starting metal materials. For example, ceramic, elastomeric, glass or non-reactive metal components may be embedded in the expanding metal or applied to the surface of the metal. Alternatively, the parent metal may be a metal oxide. For example, calcium oxide (CaO) with water will produce calcium hydroxide in an energy reaction. Due to the higher density of calcium oxide, it can have a volume expansion of 260%, and when 1 mole of CaO is converted, the volume increases from 9.5 cu. cm to 34.4 cu. see In one embodiment, the expanding metal is formed during the reaction of serpentinite, the reaction of hydration and metamorphism. In one embodiment, the resulting material resembles mafic material. Additional ions may be added to the reaction, including silicate, sulfate, aluminate, phosphate. The metal can be alloyed to increase reactivity or to control the formation of oxides.
[16] Далее в соответствии с фиг. 3 проиллюстрировано альтернативное применение расширяющегося металлического герметика 50 с соединением 28 в соответствии с некоторыми приведенными в качестве примера вариантами реализации. Расширяющийся металлический герметик 50 может иметь множество различных форм, если имеется достаточный объем материала для набухания. Это может быть одна длинная труба, несколько коротких труб и/или колец. В варианте реализации, показанном на фиг. 3, соединение 28 содержит чередующиеся металлический герметик 50 и сталь. Соединение 28 может включать несколько примеров расширяющегося металлического герметика 50 любой длины и различной длины с обычными стальными кольцами, установленными вокруг него, чтобы помочь стабилизировать и/или защитить расширяющийся металл во время спуска. [16] Further, referring to FIG. 3 illustrates an alternative application of an expanding
[17] Приведенные в качестве примера системы, способы и действия, описанные в вариантах реализации, представленных ранее, являются иллюстративными, и в альтернативных вариантах реализации определенные действия могут выполняться в другом порядке, параллельно друг другу, полностью опускаться и/или сочетаться между различными приведенными в качестве примера вариантами реализации, и/или могут быть выполнены определенные дополнительные действия без отклонения от объема и сущности различных вариантов реализации. Соответственно, такие альтернативные варианты реализации включены в приведенное в данном документе описание.[17] The exemplary systems, methods, and actions described in the embodiments presented previously are illustrative, and in alternative implementations, certain actions may be performed in a different order, in parallel to each other, omitted entirely, and/or combined between the various steps shown. by way of example, implementations, and/or certain additional actions may be performed without deviating from the scope and spirit of the various implementations. Accordingly, such alternative implementations are included in the description provided herein.
[18] Используемые в данном документе формы единственного числа предназначены для включения также форм множественного числа, если контекст явно не указывает иное. Кроме того, следует понимать, что термины «содержит» и/или «содержащий», при использовании в данном описании, определяют наличие заявленных признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление одного или более других признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп. Используемый в данном документе термин «и/или» включает в себя все возможные комбинации одного или более связанных перечисленных элементов. Используемые в данном документе фразы, такие как «от X до Y» и «от около X до Y», следует интерпретировать как включающие X и Y. Используемые в данном документе фразы, такие как «от около X до Y» означают «от около X до около Y». Используемые в данном документе фразы, такие как «примерно от X до Y», означают «от около X до около Y».[18] As used herein, the singular forms are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. In addition, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising", when used in this description, determine the presence of the claimed features, integers, steps, operations, elements and/or components, but do not exclude the presence or addition of one or more than other features, integers, steps, operations, elements, components and/or their groups. As used herein, the term "and/or" includes all possible combinations of one or more related listed elements. As used herein, phrases such as "from X to Y" and "from about X to Y" should be interpreted to include X and Y. As used herein, phrases such as "from about X to Y" mean "from about X to about Y". As used herein, phrases such as "from about X to about Y" mean "from about X to about Y".
[19] Раскрытые выше варианты реализации были представлены в целях иллюстрации и для того, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники применить изобретение на практике, но данное изобретение не предназначено для того, чтобы быть исчерпывающим или ограниченным раскрытыми формами. Многие несущественные модификации и вариации будут очевидны для специалистов в данной области техники без отклонения от объема и сущности данного изобретения. Объем формулы изобретения предназначен для широкого охвата раскрытых вариантов реализации и любых подобных модификаций. Кроме того, следующие пункты представляют дополнительные варианты реализации данного изобретения и должны рассматриваться в пределах объема данного изобретения:[19] The embodiments disclosed above have been presented for purposes of illustration and to enable one skilled in the art to practice the invention, but the invention is not intended to be exhaustive or limited to the forms disclosed. Many minor modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the present invention. The scope of the claims is intended to broadly cover the disclosed embodiments and any such modifications. In addition, the following paragraphs represent additional embodiments of the present invention and are to be considered within the scope of the present invention:
[20] пункт 1, соединение для применения в многоствольной системе заканчивания, содержащее: металлический герметик, наносимый на боковой компонент; при этом металлический герметик выполнен с возможностью расширения в ответ на гидролиз; при этом боковой компонент и металлический герметик выполнены с возможностью образования уплотнения или образования анкерного крепления с нефтепромысловым трубчатым элементом многоствольной системы заканчивания в ответ на гидролиз; [20] item 1, a connection for use in a multilateral completion system, containing: a metal sealant applied to the side component; wherein the metal sealant is configured to expand in response to hydrolysis; wherein the side component and the metal sealant are configured to form a seal or form an anchor with the oilfield tubular member of the multilateral completion system in response to hydrolysis;
[21] пункт 2, соединение по пункту 1, отличающееся тем, что гидролиз образует структуру гидроксида металла;[21] item 2, the compound according to item 1, characterized in that hydrolysis forms a metal hydroxide structure;
[22] пункт 3, соединение по пункту 1, отличающееся тем, что металл выполнен с возможностью расширения в ответ на одно из гидролиза щелочноземельного металла и гидролиза переходного металла;[22] Claim 3, the compound of Claim 1, wherein the metal is configured to expand in response to one of alkaline earth metal hydrolysis and transition metal hydrolysis;
[23] пункт 4, соединение по пункту 1, отличающееся тем, что металлический герметик выполнен с возможностью изменения радиального размера в ответ на одно из гидролиза магния, гидролиза алюминия, гидролиза кальция и гидролиза оксида кальция;[23] item 4, the connection according to item 1, characterized in that the metal sealant is configured to change the radial size in response to one of magnesium hydrolysis, aluminum hydrolysis, calcium hydrolysis and calcium oxide hydrolysis;
[24] пункт 5, соединение по пункту 4, отличающееся тем, что гидролиз образует структуру, содержащую одно из брусита, гиббсита, байерита и норстрандита;[24] item 5, the compound according to item 4, characterized in that the hydrolysis forms a structure containing one of brucite, gibbsite, bayerite and norstrandite;
[25] пункт 6, соединение по пункту 1, отличающееся тем, что металлический герметик представляет собой магниевый сплав или магниевый сплав, легированный по меньшей мере одним из Al, Zn, Mn, Zr, Y, Nd, Gd, Ag, Ca, Sn и Re;[25] item 6, the connection according to item 1, characterized in that the metal sealant is a magnesium alloy or a magnesium alloy alloyed with at least one of Al, Zn, Mn, Zr, Y, Nd, Gd, Ag, Ca, Sn and Re;
[26] пункт 7, соединение по пункту 6, отличающееся тем, что магниевый сплав легирован по меньшей мере одним из Ni, Fe, Cu, Co, Ir, Au и Pd;[26] item 7, the compound according to item 6, characterized in that the magnesium alloy is alloyed with at least one of Ni, Fe, Cu, Co, Ir, Au, and Pd;
[27] пункт 8, многоствольная система заканчивания, содержащая: скважинную обсадную колонну или насосно-компрессорную трубу; боковой компонент, гидравлически соединенный со скважинной обсадной колонной; металлический герметик, нанесенный на боковой компонент; при этом металлический герметик выполнен с возможностью изменения радиального размера в ответ на гидролиз; при этом боковой компонент и металлический герметик выполнены с возможностью образования уплотнения или анкерного крепления со скважинной обсадной колонной или насосно-компрессорной трубой многоствольной системы заканчивания в ответ на гидролиз;[27] Item 8, a multilateral completion system comprising: a downhole casing or tubing; a side component hydraulically connected to the downhole casing string; metal sealant applied to the side component; while the metal sealant is configured to change the radial size in response to hydrolysis; wherein the side component and the metal sealant are configured to form a seal or anchor with the downhole casing or tubing of the multilateral completion system in response to hydrolysis;
[28] пункт 9, многоствольная система заканчивания по пункту 8, отличающаяся тем, что гидролиз образует структуру гидроксида металла;[28] item 9, the multilateral completion system according to item 8, characterized in that hydrolysis forms a metal hydroxide structure;
[29] пункт 10, многоствольная система заканчивания по пункту 8, отличающаяся тем, что металлический герметик выполнен с возможностью изменения радиального размера в ответ на одно из гидролиза щелочноземельного металла или гидролиза переходного металла;[29] Claim 10, the multilateral completion system of Claim 8, wherein the metal sealant is configured to change radial size in response to one of alkaline earth metal hydrolysis or transition metal hydrolysis;
[30] пункт 11, многоствольная система заканчивания по пункту 8, отличающаяся тем, что металлический герметик выполнен с возможностью изменения радиального размера в ответ на одно из гидролиза магния, гидролиза алюминия, гидролиза кальция и гидролиза оксида кальция;[30] item 11, the multilateral completion system according to item 8, characterized in that the metal sealant is configured to change the radial size in response to one of magnesium hydrolysis, aluminum hydrolysis, calcium hydrolysis and calcium oxide hydrolysis;
[31] пункт 12, многоствольная система заканчивания по пункту 11, отличающаяся тем, что гидролиз образует структуру, содержащую одно из брусита, гиббсита, байерита и норстрандита;[31] Item 12, the multilateral completion system of Item 11, wherein the hydrolysis forms a structure containing one of brucite, gibbsite, bayerite, and norstrandite;
[32] пункт 13, многоствольная система заканчивания по пункту 8, отличающаяся тем, что металлический герметик представляет собой магниевый сплав или магниевый сплав, легированный по меньшей мере одним из Al, Zn, Mn, Zr, Y, Nd, Gd, Ag, Ca, Sn и Re;[32] item 13, multilateral completion system according to item 8, characterized in that the metal sealant is a magnesium alloy or a magnesium alloy alloyed with at least one of Al, Zn, Mn, Zr, Y, Nd, Gd, Ag, Ca , Sn and Re;
[33] пункт 14, многоствольная система заканчивания по пункту 13, отличающаяся тем, что магниевый сплав легирован по меньшей мере одним из Ni, Fe, Cu, Co, Ir, Au и Pd;[33] item 14, the multilateral completion system according to item 13, characterized in that the magnesium alloy is alloyed with at least one of Ni, Fe, Cu, Co, Ir, Au, and Pd;
[34] пункт 15, способ применения соединения в многоствольной системе заканчивания, включающий: нанесение металлического герметика на боковой компонент; размещение бокового компонента, гидравлически соединенного со скважинной обсадной колонной; при этом металлический герметик выполнен с возможностью изменения радиального размера в ответ на гидролиз; при этом боковой компонент и металлический герметик образуют уплотнение и анкерное крепление со скважинной обсадной колонной или насосно-компрессорной трубой многоствольной системы заканчивания в ответ на гидролиз;[34] Clause 15, a method of using a compound in a multilateral completion system, including: applying a metal sealant to a lateral component; placing a side component hydraulically connected to the downhole casing string; while the metal sealant is configured to change the radial size in response to hydrolysis; wherein the side component and the metal sealant form a seal and anchor with the downhole casing string or tubing of the multilateral completion system in response to hydrolysis;
[35] пункт 16, способ по пункту 15, отличающийся тем, что гидролиз образует структуру гидроксида металла;[35] item 16, the method according to item 15, characterized in that the hydrolysis forms a metal hydroxide structure;
[36] пункт 17, способ по пункту 15, отличающийся тем, что металлический герметик выполнен с возможностью изменения радиального размера в ответ на одно из гидролиза щелочноземельного металла или гидролиза переходного металла;[36] item 17, the method according to item 15, characterized in that the metal sealant is configured to change the radial size in response to one of the hydrolysis of an alkaline earth metal or hydrolysis of a transition metal;
[37] пункт 18, способ по пункту 15, отличающийся тем, что металлический герметик выполнен с возможностью изменения радиального размера в ответ на одно из гидролиза магния, гидролиза алюминия, гидролиза кальция и гидролиза оксида кальция; [37] item 18, the method according to item 15, characterized in that the metal sealant is configured to change the radial size in response to one of magnesium hydrolysis, aluminum hydrolysis, calcium hydrolysis, and calcium oxide hydrolysis;
[38] пункт 19, способ по пункту 18, отличающийся тем, что гидролиз образует структуру, содержащую одно из брусита, гиббсита, байерита и норстрандита; и[38] item 19, the method according to item 18, characterized in that the hydrolysis forms a structure containing one of brucite, gibbsite, bayerite and norstrandite; and
[39] пункт 20, способ по пункту 15, отличающийся тем, что металлический герметик представляет собой магниевый сплав или магниевый сплав, легированный по меньшей мере одним из Al, Zn, Mn, Zr, Y, Nd, Gd, Ag, Ca, Sn и Re. [39]
[40] Вышеизложенное описание вариантов реализации данного изобретения было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предназначено для того, чтобы быть исчерпывающим или ограничивать изобретение точной раскрытой формой, и модификации и изменения возможны в свете вышеизложенных идей или могут быть получены в результате применения данного изобретения на практике. Варианты реализации были выбраны и описаны для объяснения принципов данного изобретения и его практического применения, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники использовать данное изобретение в различных вариантах реализации и с различными модификациями, которые подходят для конкретного предполагаемого использования. В конструкции, рабочих условиях и компоновке вариантов реализации могут быть сделаны другие замены, модификации, изменения и опущения без отклонения от объема настоящего изобретения. Такие модификации и комбинации иллюстративных вариантов реализации, а также других вариантов реализации будут очевидны для специалистов в данной области техники при ссылке на описание. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает любые подобные модификации или варианты реализации.[40] The foregoing description of the embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, and modifications and alterations are possible in light of the above teachings or may be obtained from practice of the invention. Embodiments have been selected and described to explain the principles of this invention and its practical application, to enable a person skilled in the art to use this invention in various implementations and with various modifications that are suitable for a particular intended use. Other substitutions, modifications, changes and omissions may be made in the design, operating conditions and layout of the embodiments without departing from the scope of the present invention. Such modifications and combinations of the illustrative embodiments, as well as other embodiments, will be apparent to those skilled in the art upon reference to the description. Therefore, the appended claims are intended to cover any such modifications or embodiments.
Claims (27)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2774538C1 true RU2774538C1 (en) | 2022-06-21 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090020286A1 (en) * | 2007-07-17 | 2009-01-22 | Johnson Rick D | Plugging a Mined-Through Well |
| RU2424419C1 (en) * | 2007-12-19 | 2011-07-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Formation of solid phase in situ in bed for well completion and isolation of beds |
| US7984762B2 (en) * | 2008-09-25 | 2011-07-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pressure relieving transition joint |
| US8490707B2 (en) * | 2011-01-11 | 2013-07-23 | Schlumberger Technology Corporation | Oilfield apparatus and method comprising swellable elastomers |
| RU2588501C2 (en) * | 2012-02-16 | 2016-06-27 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Device and method for protection against loose material |
| US20160230495A1 (en) * | 2012-08-14 | 2016-08-11 | Baker Hughes Incorporated | Swellable article |
| US20160319633A1 (en) * | 2014-12-02 | 2016-11-03 | Schlumberger Technology Corporation | Methods of deployment for eutectic isolation tools to ensure wellbore plugs |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090020286A1 (en) * | 2007-07-17 | 2009-01-22 | Johnson Rick D | Plugging a Mined-Through Well |
| RU2424419C1 (en) * | 2007-12-19 | 2011-07-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Formation of solid phase in situ in bed for well completion and isolation of beds |
| US7984762B2 (en) * | 2008-09-25 | 2011-07-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pressure relieving transition joint |
| US8490707B2 (en) * | 2011-01-11 | 2013-07-23 | Schlumberger Technology Corporation | Oilfield apparatus and method comprising swellable elastomers |
| RU2588501C2 (en) * | 2012-02-16 | 2016-06-27 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Device and method for protection against loose material |
| US20160230495A1 (en) * | 2012-08-14 | 2016-08-11 | Baker Hughes Incorporated | Swellable article |
| US20160319633A1 (en) * | 2014-12-02 | 2016-11-03 | Schlumberger Technology Corporation | Methods of deployment for eutectic isolation tools to ensure wellbore plugs |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2019429892B2 (en) | An expanding metal sealant for use with multilateral completion systems | |
| US11359448B2 (en) | Barrier coating layer for an expandable member wellbore tool | |
| US11891867B2 (en) | Expandable metal wellbore anchor | |
| CA3143238A1 (en) | Expandable metal gas lift mandrel plug | |
| US20220325600A1 (en) | Expandable metal as backup for elastomeric elements | |
| DK202370470A1 (en) | Expandable metal slip ring for use with a sealing assembly | |
| US20210222510A1 (en) | Voltage to accelerate/decelerate expandle metal | |
| RU2774538C1 (en) | Expandable metal sealant for use with multi-hole completion systems | |
| WO2023244718A1 (en) | Sealing/anchoring tool employing a hydraulically deformable member and an expandable metal circlet | |
| NL2026807B1 (en) | Barrier coating layer for an expandable member wellbore tool | |
| US20230104289A1 (en) | Lateral liner including a valved wiper plug assembly | |
| US20210222509A1 (en) | Heaters to accelerate setting of expandable metal | |
| AU2021448382A1 (en) | Self activating seal assembly backup |