RU2794296C1 - Многоствольное соединение с искривленными ответвлениями основного канала и бокового канала, скважинная система с многоствольным соединением и способ ее образования - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к избирательным операциям в стволе скважины под давлением, а именно к многоствольным соединениям с искривленными ответвлениями основного канала и бокового канала. Многоствольное соединение содержит у-образный блок, ответвление основного ствола и ответвление бокового канала. Y-образный блок содержит корпус, одиночный первый канал, второй и третий отдельные каналы. Корпус имеет первый конец и второй противоположный конец. Одиночный первый канал проходит в корпус от первого конца. Одиночный первый канал определяет первую осевую линию. Второй и третий отдельные каналы проходят в корпус и ответвляются от одиночного первого канала. Второй канал определяет вторую осевую линию, а третий канал определяет третью осевую линию. Ответвление основного ствола имеет первый конец ответвления основного канала, соединенный со вторым каналом, и второй противоположный конец ответвления основного канала. Ответвление бокового канала имеет первый конец ответвления бокового канала, соединенный с третьим каналом, и второй противоположный конец ответвления бокового канала в боковом стволе скважины. Ответвление основного канала и ответвление бокового канала искривлены относительно второго канала и третьего канала таким образом, что первая плоскость, проходящая через осевые линии второго противоположного конца ответвления основного канала, и второй противоположный конец ответвления бокового канала расположены под углом по меньшей мере 15° относительно второй плоскости, проходящей через вторую осевую линию и третью осевую линию. Скважинная система содержит основной ствол скважины, боковой ствол скважины, проходящий от основного ствола скважины и многоствольное соединение. Многоствольное соединение расположено в непосредственной близости от пересечения основного ствола скважины и бокового ствола скважины. Способ образования скважинной системы включает размещение многоствольного соединения в непосредственной близости от пересечения основного ствола скважины и бокового ствола скважины. Обеспечивается создание герметичного многоствольного соединения для доступа ко всем боковым стволам скважины. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 24 ил.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[001] Данная заявка испрашивает приоритет заявки на патент США №17/118,182, поданной 10 декабря 2020 г. и озаглавленной «MULTILATERAL JUNCTION WITH TWISTED MAINBORE AND LATERAL BORE LEGS», которая испрашивает преимущество предварительной заявки на патент США №62/946,219, поданной 10 декабря 2019 г. и озаглавленной «HIGH PRESSURE MIC WITH MAINBORE AND LATERAL ACCESS AND CONTROL», в настоящее время находящихся на рассмотрении и полностью включенных в данный документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Разнообразие избирательных операций в стволе скважины под давлением требует изоляции давления для избирательной обработки определенных участков ствола скважины. Одной из таких избирательных операций в стволе скважины под давлением является горизонтальный многостадийный гидроразрыв («ГРП» или «гидроразрыв»). В многоствольных скважинах обработки путем многостадийной интенсификации притока проводят внутри нескольких боковых стволов скважины. Эффективный доступ ко всем боковым стволам скважины имеет решающее значение для завершения успешной обработки путем интенсификации притока под давлением.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[003] Далее приведена ссылка на следующее описание, рассматриваемое вместе с прилагаемыми графическими материалами, в которых:

[004] на фиг. 1 проиллюстрирована скважинная система для добычи из углеводородного пласта-коллектора, причем скважинная система содержит у-образный блок, спроектированный, изготовленный и эксплуатируемый в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения;

[005] на фиг. 2 и фиг. 3 проиллюстрированы соответственно вид в перспективе и вид сбоку многоствольного соединения, спроектированного, изготовленного и эксплуатируемого в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения;

[006] на фиг. 4A-4F проиллюстрированы различные виды различных вариантов реализации у-образного блока, проиллюстрированного на фиг. 2 и фиг. 3;

[007] на фиг. 5 проиллюстрирован альтернативный вариант реализации многоствольного соединения, спроектированного, изготовленного и эксплуатируемого в соответствии сданным изобретением;

[008] на фиг. 6 проиллюстрирован еще один альтернативный вариант реализации многоствольного соединения, спроектированного, изготовленного и эксплуатируемого в соответствии сданным изобретением; и

[009] на фиг. 7-19 проиллюстрирован способ образования, гидроразрыва и/или добычи из скважинной системы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] В графических материалах и последующем описании одинаковые части обычно обозначены в описании и в графических материалах соответственно одинаковыми ссылочными позициями. Фигуры не обязательно представлены с соблюдением масштаба. Некоторые признаки данного изобретения могут быть показаны в преувеличенном масштабе или в несколько схематической форме, а некоторые детали определенных элементов могут быть не показаны в интересах ясности и краткости. Настоящее изобретение может быть реализовано в вариантах реализации различных форм.

[0011] Конкретные варианты реализации подробно описаны и показаны в графических материалах при понимании того, что настоящее описание следует рассматривать как иллюстративное представление принципов данного изобретения и оно не предназначено для ограничения данного изобретения тем, что проиллюстрировано и описано в данном документе. Следует полностью признать, что различные идеи обсуждаемых в данном документе вариантов реализации можно использовать отдельно или в любой подходящей комбинации для получения требуемых результатов.

[0012] Если не указано иное, использование терминов «соединять», «входить в зацепление», «связывать», «прикреплять» или любых других подобных терминов, описывающих взаимодействие между элементами, не означает ограничение взаимодействия прямым взаимодействием между элементами и может также включать косвенное взаимодействие между описанными элементами. Если не указано иное, использование терминов «вверху», «верхний», «вверх», «выше по стволу скважины», «выше по течению» или других подобных терминов следует толковать как преимущественно направленное к поверхности земли; аналогичным образом, использование терминов «внизу», «нижний», «вниз», «ниже по стволу скважины» или других подобных терминов следует толковать как преимущественно направленное к забою, забойному концу скважины, независимо от ориентации ствола скважины. Использование любого одного или более из вышеуказанных терминов не следует толковать как обозначение положений вдоль идеально вертикальной оси. В некоторых случаях часть вблизи конца скважины может быть горизонтальной или даже слегка направленной вверх. В таких случаях термины «вверху», «верхний», «вверх», «выше по стволу скважины», «выше по течению» или другие подобные термины следует использовать для обозначения направления к концу поверхности скважины. Если не указано иное, использование термина «подземный пласт» следует толковать как охватывающее как участки под открытой землей, так и участки под землей, покрытой водой, такой как воды океана или пресная вода.

[0013] Из патента RU 2436925 известно соединение для многоствольной скважины, позволяющее изолировать друг от друга разные стволы скважины. Однако особой проблемой для нефтегазовой отрасли является разработка герметичного многоствольного соединения уровня 5 по стандарту модернизации технологии многоствольных скважин (TAML; Technology Advancement of Multilaterals), которое может быть установлено в обсадной колонне (например, обсадной колонне диаметром 7 5/8 дюйма), а также обеспечивает доступ по внутреннему диаметру (ID; inner diameter) (например, доступ по ID ~3 1/2 дюйма) к основному стволу скважины после установки соединения. Прототип по патенту RU 2436925 не решает указанную проблему, тогда как этот требуемый тип многоствольного соединения может быть полезен для интенсификации притока и/или операций по очистке скважины с помощью гибких насосно-компрессорных труб. Предполагается, что будущие многоствольные скважины будут бурить из существующих буровых окон/скважин, где к существующему стволу скважины будут добавлены дополнительные боковые стволы. Если из обсадной колонны (например, обсадной колонны диаметром 9 5/8 дюйма) можно образовать боковой ствол скважины, то можно установить хвостовик (например, хвостовик диаметром 7 дюймов или 7 5/8 дюйма) с новой точкой выхода обсадной колонны, расположенной в оптимальном местоположении для доступа к неисчерпаемым запасам.

[0014] Далее со ссылкой на фиг. 1 проиллюстрирована схема скважинной системы 100 для добычи из углеводородного пласта в соответствии с некоторыми приведенными в качестве примера вариантами реализации. Скважинная система 100 в одном или более вариантах реализации содержит насосную станцию 110, основной ствол 120 скважины, насосно-компрессорные трубы 130, 135, которые могут иметь различные диаметры трубчатых элементов, и совокупность многоствольных соединений 140, а также боковые ответвления 150 с дополнительными трубами, объединенными с основным каналом труб 130, 135. Каждое многоствольное соединение 140 может содержать соединение, спроектированное, изготовленное или эксплуатируемое в соответствии сданным изобретением, включая искривленное многоствольное соединение в соответствии с данным изобретением. Скважинная система 100 может дополнительно содержать блок 160 управления. Блок 160 управления в этом варианте реализации выполнен с возможностью управления потоком в многоствольные соединения и/или боковые ответвления 150 и/или из них, а также другими устройствами в скважине.

[0015] Со ссылкой на фиг. 2 и фиг. 3 проиллюстрированы соответственно вид в перспективе и вид сбоку многоствольного соединения 200, спроектированного, изготовленного и эксплуатируемого в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения. Многоствольное соединение 200 в проиллюстрированном варианте реализации содержит, без ограничения, у-образный блок 210, ответвление 240 основного канала и ответвление 260 бокового канала.

[0016] Кратко со ссылкой на фиг. 4А-4С проиллюстрированы различные виды у-образного блока 210, проиллюстрированного на фиг. 2 и фиг. 3. В вариантах реализации, проиллюстрированных на фиг. 4А, представлен увеличенный вид в перспективе одного варианта реализации у-образного блока 210, на фиг. 4В представлен вид в поперечном разрезе у-образного блока 210, показанного на фиг. 4А, выполненный по линии 4В-4В, и на фиг. 4С представлен вид в поперечном разрезе у-образного блока 210, показанного на фиг. 4А, выполненный по линии 4С-4С. У-образный блок 210 содержит корпус 310. Например, корпус 310 может представлять собой цельный элемент металла, отфрезерованный таким образом, чтобы иметь различные каналы в соответствии сданным изобретением. В другом варианте реализации корпус 310 представляет собой литой металлический корпус, выполненный с различными каналами в соответствии с данным изобретением. Корпус 310 в соответствии с одним вариантом реализации может содержать первый конец 320 и второй противоположный конец 325. Первый конец 320 в одном или более вариантах реализации представляет собой первый расположенный выше по стволу скважины конец, а второй конец 325 в одном или более вариантах реализации представляет собой второй расположенный ниже по стволу скважины конец.

[0017] Корпус 310 может иметь длину (L), которая в раскрытом варианте реализации определяется первым концом 320 и вторым противоположным концом 325. Длина (L) может сильно варьироваться и оставаться в пределах объема данного изобретения. Однако в одном варианте реализации длина (L) составляет от около 0,5 метра до около 4 метров. В еще одном варианте реализации длина (L) находится в диапазоне от около 1,5 метра до около 2,0 метра, а в еще одном варианте реализации длина (L) составляет около 1,8 метра (например, около 72 дюймов).

[0018] Y-образный блок 210 в одном или более вариантах реализации содержит одиночный первый канал 330, проходящий в корпус 310 от первого конца 320. В раскрытом варианте реализации одиночный первый канал 330 определяет первую осевую линию 335. Y-образный блок 250 в одном или более вариантах реализации дополнительно содержит второй канал 340 и третий канал 350, проходящие в корпус 310. В проиллюстрированном варианте реализации второй канал 340 и третий канал 350 ответвляются от одиночного первого канала 330 в точке между первым концом 320 и вторым противоположным концом 325. В соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения второй канал 340 определяет вторую осевую линию 345, а третий канал 350 определяет третью осевую линию 355. Вторая осевая линия 345 и третья осевая линия 355 могут иметь различные конфигурации относительно друг друга. В одном варианте реализации вторая осевая линия 345 и третья осевая линия 355 параллельны друг другу. В другом варианте реализации вторая осевая линия 345 и третья осевая линия 355 расположены под углом друг относительно друга и, например, относительно первой осевой линии 335.

[0019] Одиночный первый канал 330, второй канал 340 и третий канал 350 могут иметь разные диаметры и оставаться в объеме данного изобретения. В одном варианте реализации одиночный первый канал 330 имеет диаметр (d₁). В одном варианте реализации одиночный первый канал 260 имеет диаметр (d₁). Диаметр (d₁) может варьироваться в широких пределах, но в одном или более вариантах реализации диаметр (d₁) находится в диапазоне от около 2,5 см до около 60,1 см (например, от около 1 дюйма до около 24 дюймов). Диаметр (d₁) в одном или более вариантах реализации составляет от около 7,6 см до около 40,6 см (например, от около 3 дюймов до около 16 дюймов). В еще одном варианте реализации диаметр (d₁) может находиться в диапазоне от около 15,2 см до около 30,5 см (например, от около 6 дюймов до около 12 дюймов). В еще одном варианте реализации диаметр (d₁) может находиться в диапазоне от около 17,8 см до около 25,4 см (например, от около 7 дюймов до около 10 дюймов), и, более конкретно, в одном варианте реализации значение составляет около 21,6 см (например, около 8,5 дюйма).

[0020] В одном варианте реализации второй канал 340 имеет диаметр (d₂). Диаметр (d₂) может варьироваться в широких пределах, но в одном или более вариантах реализации диаметр (d₂) находится в диапазоне от около 0,64 см до около 50,8 см (например, от около 1/4 дюйма до около 20 дюймов). Диаметр (d₂) в одном или более вариантах реализации составляет от около 2,5 см до около 17,8 см (например, от около 1 дюйм до около 7 дюймов). В еще одном варианте реализации диаметр (d₂) может находиться в диапазоне от около 6,4 см до около 12,7 см (например, от около 2,5 дюйма до около 5 дюймов). В еще одном варианте реализации диаметр (d₂) может находиться в диапазоне от около 7,6 см до около 10,2 см (например, от около 3 дюйма до около 4 дюйма), и, более конкретно, в одном варианте реализации значение составляет около 8,9 см (например, около 3,5 дюйма).

[0021] В одном варианте реализации третий канал 350 имеет диаметр (d₃). Диаметр (d₃) может варьироваться в широких пределах, но в одном или более вариантах реализации диаметр (d₃) находится в диапазоне от около 0,64 см до около 50,8 см (например, от около 1/4 дюйма до около 20 дюймов). Диаметр (d₃) в одном или более других вариантах реализации находится в диапазоне от около 2.5 см до около 17,8 см (например, от около 1 дюйма до около 7 дюймов). В еще одном варианте реализации диаметр (d₃) может находиться в диапазоне от около 6,4 см до около 12,7 см (например, от около 2,5 дюйма до около 5 дюймов). В еще одном варианте реализации диаметр (d₃) может находиться в диапазоне от около 7.6 см до около 10,2 см (например, от около 3 дюйма до около 4 дюйма), и, более конкретно, в одном варианте реализации значение составляет около 8,9 см (например, около 3,5 дюйма). В дополнение к этим вариантам реализации в некоторых случаях диаметр (d₂) равен диаметру (d₃), а в других случаях диаметр (d₂) больше диаметра (d₃).

[0022] Y-образный блок 210, проиллюстрированный на фиг. 4А-4С, по меньшей мере в одном или более вариантах реализации, дополнительно содержит рампу 360 дефлектора, расположенную в месте соединения между одиночным первым каналом 330 и вторым и третьим отдельными каналами 340, 350. В этом варианте реализации рампа 360 дефлектора выполнена с возможностью направления скважинного инструмента к третьему отдельному каналу 350. Рампа 360 дефлектора в одном или более вариантах реализации имеет угол отклонения (θ). Угол отклонения (θ) может сильно варьироваться и оставаться в пределах объема данного изобретения, но в некоторых вариантах реализации угол отклонения (θ) составляет по меньшей мере 30 градусов. В еще другом варианте реализации угол отклонения (θ) составляет по меньшей мере 45 градусов. Хотя это не четко проиллюстрировано на фиг. 4А-4С, рампа 360 дефлектора может быть выполнено как неотъемлемая часть корпуса 310 или, альтернативно, может представлять собой вставку рампы дефлектора.

[0023] В некоторых вариантах реализации расположенный выше по стволу скважины конец третьего канала 350 содержит уплотнительный карман 370. Уплотнительный карман 370 в этом варианте реализации выполнен с возможностью вхождения в зацепление с передней частью скважинного инструмента. Например, когда передняя часть скважинного инструмента продвигается вверх по рампе 360 дефлектора, она входит в зацепление с уплотнительным карманом 370. В некоторых вариантах реализации уплотнительный карман 370 обеспечивает уплотнение типа «металл-металл» со скважинным инструментом. В еще другом варианте реализации y-образный блок 210 дополнительно содержит уплотнительный элемент (не показан), расположенный в уплотнительном кармане 370. Что касается этого варианта реализации, уплотнительный элемент будет обеспечивать герметичное уплотнение между корпусом 310 и скважинным инструментом (не показано).

[0024] Кратко со ссылкой на фиг. 4D-4F проиллюстрированы различные виды альтернативного варианта реализации у-образного блока 410. На фиг. 4D представлен увеличенный вид в перспективе в поперечном разрезе одного варианта реализации у-образного блока 410, на фиг. 4Е представлен вид в поперечном разрезе у-образного блока 410 с дефлекторным устройством 420 скважинного инструмента в первом положении (например, положении второго канала 340), и на фиг. 4F вид в поперечном разрезе у-образного блока 410 с дефлекторным устройством 420 скважинного инструмента во втором положении (например, положении третьего канала 350).

[0025] Y-образный блок 410, показанный на фиг. 4D, является аналогичным во многих отношениях у-образному блоку 210, проиллюстрированному на фиг. 4А-4С. Соответственно, одинаковые ссылочные позиции использовались для иллюстрации аналогичных, если не идентичных, признаков. Y-образный блок 410, показанный на фиг. 4D-4F, отличается по большей части от у-образного блока 210, проиллюстрированного на фиг. 4А-4С, в том смысле, что не требуется установка внутри у-образного блока 410 инструментов для проведения работ (например, таких как TEW, муфта дефлектора, рампа дефлектора и т.д.) для отклонения скважинных инструментов (например, таких как инструмент для гидроразрыва) либо во второй канал 340, либо в третий канал 350. Например, у-образный блок 410, показанный на фиг. 4D-4F, не содержит рампу 360 дефлектора или уплотнительный карман 370. В противоположность этому, дефлекторное устройство 420 (например, в одном варианте реализации башмак направляющего инструмента с косым срезом) может быть расположено на наконечнике скважинного инструмента, входящего в y-образный блок 410.

0026] Поскольку второй канал 340 и третий канал 350 расположены горизонтально в у-образном блоке 410, скважинный инструмент можно легко отклонить в любой из 2 каналов в зависимости от ориентации дефлекторного устройства 420. Скважинный инструмент и дефлекторное устройство 420, вероятно, будут расположены в центре у-образного блока 410 (например, возможно, в центральной канавке 430) при прохождении через первый конец 320 у-образного блока 410 и будут оставаться по центру до тех пор, пока не отклонятся в один из второго канала 340 или третьего канала 350.

[0027] Часто оператору буровой установки не будет известно, в какой из второго или третьего каналов 340, 350 вошел скважинный инструмент с дефлекторным устройством 420, пока он не достигнет индицирующего профиля. Например, в каждом канале может быть индицирующий профиль, но на разных расстояниях, поэтому местоположение индикации сообщает оператору буровой установки, в каком канале находится инструмент. Если оператор находится в одном канале и хочет войти в другой, оператор может приподнять скважинный инструмент, повернуть его на 180 градусов, а затем ввести его обратно в другой канал.

[0028] В тех вариантах реализации, в которых скважинный инструмент, содержащий дефлекторное устройство 420, представляет собой гибкую насосно-компрессорную трубу и, например, поэтому не может поворачиваться, дефлекторное устройство 420 может иметь функцию шагового перемещения. В этом примере, если будет определено, что скважинный инструмент находится не в том канале, скважинный инструмент и дефлекторное устройство 420 могут быть извлечены вверх по стволу скважины или протолкнуты дальше вниз по стволу скважины (например, в зависимости от конструкции дефлекторного устройства 420), что может привести к вхождению дефлекторного устройства 420 в зацепление с делительным профилем в у-образном блоке 410, тем самым поворачивая дефлекторное устройство 420 приблизительно на 180 градусов, при этом оно может войти в другой канал. Как обсуждалось выше, на фиг. 4Е проиллюстрировано дефлекторное устройство 420, повернутое с выравниванием со вторым каналом 340, тогда как на фиг. 4F проиллюстрировано дефлекторное устройство 420, повернутое с выравниванием с третьим каналом 340.

[0029] Возвращаясь к фиг. 2 и фиг. 3 с дальнейшей ссылкой на фиг. 4А-4С, ответвление 240 основного канала имеет первый конец 242 ответвления основного канала, соединенный со вторым каналом 340, и второй противоположный конец 244 ответвления основного канала. Аналогично, ответвление 260 бокового канала имеет первый конец 262 ответвления бокового канала, соединенный с третьим каналом 350, и второе противоположное ответвление 264 бокового канала. В соответствии с одним или более вариантами реализации, ответвление 240 основного канала и ответвление 260 бокового канала искривляются относительно второго канала 340 и третьего канала 350. Например, ответвление 240 основного канала и ответвление 260 бокового канала искривлены таким образом, что первая плоскость, проходящая через осевые линии второго противоположного конца 244 ответвления основного ствола и второго противоположного конца 264 ответвления бокового канала, расположена под углом по меньшей мере около ± 15 градусов относительно второй плоскости, проходящей через вторую осевую линию 345 и третью осевую линию 355. Степень угла может сильно варьироваться и оставаться в пределах объема данного изобретения. Например, в другом варианте реализации первая плоскость расположена по углом по меньшей мере около ± 45 градусов относительно второй плоскости. В еще другом примере первая плоскость расположена под углом от около ± 80 градусов до около ± 90 градусов относительно второй плоскости. В еще другом варианте реализации первая плоскость расположена под углом около ± 90 градусов относительно второй плоскости. Например, в одном или более вариантах реализации, когда вторая плоскость расположена по существу горизонтально, второй противоположный конец 264 ответвления бокового канала указанного ответвления 260 бокового канала расположен над вторым противоположным концом 244 ответвления основного канала указанного ответвления 240 основного канала. В одном или более других вариантах реализации, когда вторая плоскость расположена по существу горизонтально, второй противоположный конец 264 ответвления бокового канала указанного ответвления 260 бокового канала расположен непосредственно над вторым противоположным концом 244 ответвления основного канала указанного ответвления 240 основного канала.

[0030] Как проиллюстрировано на фиг. 2 и фиг. 3, ответвление 240 основного канала имеет длину (L_m). Длина (L_m) ответвления 240 основного канала может сильно варьироваться и оставаться в пределах объема данного изобретения. Однако в одном варианте реализации длина (L_m) составляет по меньшей мере около 2,54 м (например, около 100 дюймов). В еще одном варианте реализации длина (L_m) находится в диапазоне от около 3,8 м до около 20,3 м (например, в диапазоне от около 150 дюймов до около 800 дюймов). В еще одном варианте реализации длина (L_m) находится в диапазоне от около 7,6 м до около 12,7 м (например, в диапазоне от около 300 дюймов до около 500 дюймов), и в еще одном конкретном варианте реализации длина (L_m) составляет около 10,2 м (например, около 400 дюймов).

[0031] В соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения искривление ответвления 240 основного канала и ответвления 260 бокового канала относительно второго канала 340 и третьего канала 350 происходит в пределах первых 80% длины (L_m) (например, как измерено от у-образного блока 210). В еще другом варианте реализации искривление ответвления 240 основного канала и ответвление 260 бокового канала относительно второго канала 340 и третьего канала 350 происходит в пределах первых 50% длины (L_m). В еще другом варианте реализации искривление ответвления 240 основного канала и ответвления 260 бокового канала относительно второго канала 340 и третьего канала 350 происходит в пределах первых 30% длины (L_m).

[0032] Далее со ссылкой на фиг. 5 проиллюстрирован альтернативный вариант реализации многоствольного соединения 500, спроектированного, изготовленного и эксплуатируемого в соответствии с данным изобретением. Многоствольное соединение 500 во многих отношениях аналогично многоствольному соединению 200, показанному на фиг. 2 и фиг. 3. Соответственно, одинаковые ссылочные позиции использовались для указания аналогичных, если не идентичных, признаков. Многоствольное соединение 500 дополнительно содержит один или более разделителей 510, соединяющих ответвление 240 основного канала с ответвлением 260 бокового канала, для поддержки искривления. Один или более разделителей 510 в одном или более вариантах реализации по меньшей мере частично окружают ответвление 240 основного канала и ответвление 260 бокового канала.

[0033] Далее со ссылкой на фиг. 6 проиллюстрирован альтернативный вариант реализации многоствольного соединения 600, спроектированного, изготовленного и эксплуатируемого в соответствии с данным изобретением. Многоствольное соединение 600 во многих отношениях аналогично многоствольному соединению 200, показанному на фиг. 2 и фиг. 3. Соответственно, одинаковые ссылочные позиции использовались для указания аналогичных, если не идентичных, признаков. Многоствольное соединение 600 дополнительно содержит один или более точечных сварных швов 610, соединяющих ответвление 240 основного канала с ответвлением 260 бокового канала, для поддержки искривления.

[0034] Далее со ссылкой на фиг. 7-19 проиллюстрирован способ образования, проведения работ, гидроразрыва и/или добычи из скважинной системы 700. На фиг. 7 представлена схема скважинной системы 700 на начальных этапах образования. Основной ствол 710 скважины может быть пробурен, например, с помощью роторной управляемой системы на конце бурильной колонны и может проходить от начала скважины (не показано), такого как земная поверхность или морское дно. Основной ствол 710 скважины может быть обсажен одной или более обсадными колоннами 715, 720, каждая из которых может заканчиваться башмаком 725, 730.

[0035] Скважинная система 700, показанная на фиг. 7, дополнительно содержит систему 740 заканчивания основного ствола скважины, расположенную в основном стволе 710 скважины. В определенных вариантах реализации система 740 заканчивания основного ствола скважины может содержать хвостовик 745 основного ствола скважины (например, с муфтами для ГРП в одном варианте реализации), а также один или более пакеров 750 (например, разбухающих пакеров в одном варианте реализации). Хвостовик 745 основного ствола скважины и один или более пакеров 750 в некоторых вариантах реализации могут быть спущены на анкерной системе 760. Анкерная система 760 в одном варианте реализации содержит профиль 765 цанги для вхождения в зацепление со спускным инструментом 790, а также башмак 770 направляющего инструмента с косым срезом (например, башмак с косым срезом для выравнивания с прорезями). Стандартный инструмент для ориентации рабочей колонны (WOT; workstring orientation tool) и инструмент для измерения в процессе бурения (ИПБ) могут быть соединены со спускным инструментом 790 и, таким образом, могут использоваться для ориентации анкерной системы 760.

[0036] Со ссылкой на фиг. 8 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 7, после размещения узла 810 скважинного отклонителя в скважине в местоположении, в котором должен быть образован боковой ствол скважины. Узел 810 скважинного отклонителя содержит цангу 820 для вхождения в зацепление с профилем 765 цанги в анкерной системе 760. Узел 810 скважинного отклонителя дополнительно содержит одно или более уплотнений 830 (например, комплект скребков для очистки в одном варианте реализации) для герметизации узла 810 скважинного отклонителя с системой 740 заканчивания основного ствола скважины. В некоторых вариантах реализации, таких как показанный на фиг. 8, узел 810 скважинного отклонителя состоит из направляющей фрезы 840, например, с использованием срезного болта, а затем его спускают в ствол на бурильной колонне 850. Инструмент WOT/ИПБ могут использовать для подтверждения надлежащей ориентации узла 810 скважинного отклонителя.

[0037] Со ссылкой на фиг. 9 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 8, после установки груза для срезания срезного болта между направляющей фрезой 840 и узлом 810 скважинного отклонителя с последующим фрезерованием начального оконного кармана 910. В некоторых вариантах реализации начальный оконный карман 910 имеет длину от 1,5 м до 3,0 м, а в некоторых других вариантах реализации - около 2,5 м и проходит через обсадную колонну 720. После этого может происходить процесс циркуляции и очистки, после чего бурильная колонна 850 и направляющая фреза 840 могут быть извлечены из ствола.

[0038] Со ссылкой на фиг. 10 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 9, после запуска направляющей фрезы 1020 и фрезы 1030 шаровой формы в скважину на бурильной колонне 1010. В вариантах реализации, показанных на фиг. 10, бурильная колонна 1010, направляющая фреза 1020 и фреза 1030 шаровой формы бурят в пласте полный оконный карман 1040. В некоторых вариантах реализации полный оконный карман 1040 имеет длину от 6 м до 10 м, а в некоторых других вариантах реализации - около 8,5 м. После этого может происходить процесс циркуляции и очистки, после чего бурильная колонна 1010, направляющая фреза 1020 и фреза 1030 шаровой формы могут быть извлечены из ствола.

[0039] Со ссылкой на фиг. 11 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 10, после спуска в ствол бурильной колонны 1110 с роторной управляемой компоновкой 1120, бурение по касательной 1130 после наклона узла 810 скважинного отклонителя с последующим продолжением бурения бокового канала 1140 скважины до глубины. После этого бурильная колонна 1110 и роторная управляемая компоновка 1120 могут быть извлечены из ствола.

[0040] Со ссылкой на фиг. 12 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 11, после применения внутренней колонны 1210 для расположения системы 1220 заканчивания бокового ствола скважины в боковом стволе 1140 скважины. В некоторых вариантах реализации система 1220 заканчивания бокового ствола скважины может содержать хвостовик 1230 бокового ствола скважины (например, с муфтами для ГРП в одном варианте реализации), а также один или более пакеров 1240 (например, разбухающих пакеров в одном варианте реализации). После этого внутреннюю колонну 1210 можно протянуть в основной ствол 710 скважины для извлечения узла 810 скважинного отклонителя.

[0041] Со ссылкой на фиг. 13 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 12, после фиксации инструмента 1310 для извлечения скважинного отклонителя внутренней колонны 1210 с профилем в узле 810 скважинного отклонителя. Затем узел 810 скважинного отклонителя может быть извлечен с высвобождением из анкерной системы 760, а затем извлечен из ствола. Результатом операции является расположение системы 740 заканчивания основного ствола скважины в основном стволе 710 скважины и системы 1220 заканчивания бокового ствола скважины в боковом стволе 1140 скважины.

[0042] Со ссылкой на фиг. 14 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 13, после применения спускного инструмента 1410 для установки узла 1420 дефлектора в непосредственной близости от места соединения основного ствола 710 скважины и бокового ствола 1140 скважины. Узел 1420 дефлектора можно соответствующим образом сориентировать с помощью инструмента WOT/ИПБ. Затем спускной инструмент 1410 может быть извлечен из ствола.

[0043] Со ссылкой на фиг. 15 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 14, после применения спускного инструмента 1510 для размещения многоствольного соединения 1520 в непосредственной близости от пересечения основного ствола 710 скважины с боковым стволом 1410 скважины. В соответствии с одним вариантом реализации многоствольное соединение 1520 может быть аналогично одному или более из многоствольных соединений, рассмотренных выше в отношении фиг. 2-6. Соответственно, хотя это и четко проиллюстрировано в варианте реализации, показанном на фиг.15, в результате масштабирования графических материалов, многоствольное соединение 1520 могло бы иметь вышеуказанные скручивания, а также рассмотренный выше у-образный блок. В проиллюстрированном варианте реализации после установки многоствольного соединения 1520 вторая плоскость будет по существу горизонтальной, при этом первая плоскость будет по существу вертикальной. Термин «по существу», используемый в отношении горизонтального или вертикального характера элемента, означает отклонение в пределах ± 5 градусов от идеально горизонтального или вертикального положения. Однако в некоторых вариантах реализации многоствольное соединение 1520 спускают в скважину со второй плоскостью, находящейся в первом по существу вертикальном положении, перед поворотом многоствольного соединения 1520 при его приближении к пересечению таким образом, что вторая плоскость находится во втором по существу горизонтальном положении.

[0044] Со ссылкой на фиг. 16 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 15, после избирательного доступа к основному стволу 710 скважины с помощью первого инструмента 1610 для проведения работ через у-образный блок многоствольного соединения 1520. В проиллюстрированном варианте реализации первый инструмент 1610 для проведения работ представляет собой инструмент для гидроразрыва и, более конкретно, инструмента для гидроразрыва, транспортируемую с помощью гибких насосно-компрессорных труб. При установленном инструменте 1610 для проведения работ могут образоваться трещины 1620 гидроразрыва в подземном пласте, окружающем систему 740 заканчивания основного ствола скважины. После этого первый инструмент 1610 для проведения работ может быть извлечен из системы 740 заканчивания основного ствола скважины.

[0045] Со ссылкой на фиг. 17 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 16, после расположения скважинного инструмента 1710 внутри многоствольного соединения 1520, содержащего y-образный блок. В проиллюстрированном варианте реализации скважинный инструмент 1710 представляет собой инструмент для гидроразрыва и, более конкретно, инструмент для гидроразрыва, транспортируемый с помощью гибких насосно-компрессорных труб.

[0046] Со ссылкой на фиг. 18 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 17, после размещения дополнительного груза на втором инструменте 1710 для проведения работ и обеспечения входа второго инструмента 1710 для проведения работ в боковой ствол 1140 скважины. При установленном скважинном инструменте 1710 могут образоваться трещины 1820 гидроразрыва в подземном пласте, окружающем систему 1220 заканчивания бокового ствола скважины. В некоторых вариантах реализации первый инструмент 1610 для проведения работ и второй инструмент 1710 для проведения работ представляют собой один и тот же инструмент для проведения работ. После этого второй инструмент 1710 для проведения работ может быть извлечен из системы 1220 заканчивания бокового ствола скважины и из ствола.

[0047] Со ссылкой на фиг. 19 проиллюстрирована скважинная система 700, показанная на фиг. 18, после добычи флюидов 1910 из трещин 1620 гидроразрыва в основном стволе 710 скважины и добычи флюидов 1920 из трещин 1820 гидроразрыва в боковом стволе 1140 скважины. Добыча флюидов 1910, 1920 происходит через многоствольное соединение 1520 и, более конкретно, через конструкцию у-образного блока, изготовленную и эксплуатируемую в соответствии с одним или более вариантами реализации данного изобретения.

[0048] Аспекты, раскрытые в данном документе, включают:

A. Многоствольное соединение, содержащее: 1) y-образный блок, содержащий: а) корпус, имеющий первый конец и второй противоположный конец; b) одиночный первый канал, проходящий в корпус от первого конца, причем одиночный первый канал определяет первую осевую линию; и с) второй и третий отдельные каналы, проходящие в корпус и ответвляющиеся от одиночного первого канала, причем второй канал определяет вторую осевую линию, и третий канал определяет третью осевую линию; 2) ответвление основного канала, имеющее первый конец ответвления основного канала, соединенный со вторым каналом, и второй противоположный конец ответвления основного канала; и 3) ответвление бокового канала, имеющее первый конец ответвления бокового канала, соединенный с третьим каналом, и второй противоположный конец ответвления бокового канала, причем ответвление основного канала и ответвление бокового канала искривлены относительно второго канала и третьего канала таким образом, что первая плоскость, проходящая через осевые линии второго противоположного конца ответвления основного канала, и второй противоположный конец ответвления бокового канала расположены под углом по меньшей мере около ± 15 градусов относительно второй плоскости, проходящей через вторую осевую линию и третью осевую линию.

B. Скважинная система, содержащая: 1) основной ствол скважины; 2) боковой ствол скважины, проходящий от основного ствола скважины; и 3) многоствольное соединение, расположенное на пересечении основного ствола скважины и бокового ствола скважины, причем многоствольное соединение содержит: а) y-образный блок, содержащий: i) корпус, имеющий первый конец и второй противоположный конец; ii) одиночный первый канал, проходящий в корпус от первого конца, причем одиночный первый канал определяет первую осевую линию; и iii) второй и третий отдельные каналы, проходящие в корпус и ответвляющиеся от одиночного первого канала, причем второй канал определяет вторую осевую линию, и третий канал определяет третью осевую линию; b) ответвление основного канала, имеющее первый конец ответвления основного канала, соединенный со вторым каналом, и второй противоположный конец ответвления основного канала в основном стволе скважины; и с) ответвление бокового канала, имеющее первый конец ответвления бокового канала, соединенный с третьим каналом, и второй противоположный конец ответвления бокового канала в боковом стволе скважины, причем ответвление основного канала и ответвление бокового канала искривлены относительно второго канала и третьего канала таким образом, что первая плоскость, проходящая через осевые линии второго противоположного конца ответвления основного канала, и второй противоположный конец ответвления бокового канала расположены под углом по меньшей мере около ± 15 градусов относительно второй плоскости, проходящей через вторую осевую линию и третью осевую линию.

С. Способ образования скважинной системы, включающий: 1) размещение многоствольного соединения в непосредственной близости от пересечения основного ствола скважины и бокового ствола скважины, причем многоствольное соединение содержит: а) y-образный блок, содержащий: i) корпус, имеющий первый конец и второй противоположный конец; ii) одиночный первый канал, проходящий в корпус от первого конца, причем одиночный первый канал определяет первую осевую линию; и iii) второй и третий отдельные каналы, проходящие в корпус и ответвляющиеся от одиночного первого канала, причем второй канал определяет вторую осевую линию, и третий канал определяет третью осевую линию; b) ответвление основного канала, имеющее первый конец ответвления основного канала, соединенный со вторым каналом, и второй противоположный конец ответвления основного канала в основном стволе скважины; и с) ответвление бокового канала, имеющее первый конец ответвления бокового канала, соединенный с третьим каналом, и второй противоположный конец ответвления бокового канала в боковом стволе скважины, причем ответвление основного канала и ответвление бокового канала искривлены относительно второго канала и третьего канала таким образом, что первая плоскость, проходящая через осевые линии второго противоположного конца ответвления основного канала, и второй противоположный конец ответвления бокового канала расположены под углом по меньшей мере около ± 15 градусов относительно второй плоскости, проходящей через вторую осевую линию и третью осевую линию.

[0049] Аспекты А, В и С могут иметь один или более из следующих дополнительных элементов в комбинации: Элемент 1: отличающийся тем, что первая плоскость расположена под углом по меньшей мере около ± 45 градусов относительно второй плоскости. Элемент 2: отличающийся тем, что первая плоскость расположена под углом от около ± 80 градусов до около ± 90 градусов относительно второй плоскости. Элемент 3: отличающийся тем, что первая плоскость расположена под углом около ± 90 градусов относительно второй плоскости. Элемент 4: отличающийся тем, что ответвление основного канала имеет длину (L_m), и дополнительно при этом искривление ответвления основного канала и ответвления бокового канала относительно второго канала и третьего канала происходит в пределах первых 80% длины (L_m). Элемент 5: отличающийся тем, что искривление ответвления основного канала и ответвления бокового канала относительно второго канала и третьего канала происходит в пределах первых 50% длины (L_m). Элемент 6: отличающийся тем, что искривление ответвления основного канала и ответвления бокового канала относительно второго канала и третьего канала происходит в пределах первых 30% длины (L_m). Элемент 7: дополнительно содержащий один или более разделителей, соединяющих ответвление основного канала с ответвлением бокового канала, для поддержки искривления. Элемент 8: отличающийся тем, что один или более разделителей по меньшей мере частично окружают ответвление основного канала и ответвление бокового канала. Элемент 9: дополнительно содержащий один или более точечных сварных швов, соединяющих ответвление основного канала и ответвление бокового канала, для поддержки искривления. Элемент 10: отличающийся тем, что первая плоскость расположена под углом от около ± 80 градусов до около ± 90 градусов относительно второй плоскости. Элемент 11: отличающийся тем, что вторая плоскость расположена под углом менее ± 15 градусов относительно горизонтали. Элемент 12: отличающийся тем, что ответвление основного канала имеет длину (L_m), и дополнительно при этом искривление ответвления основного канала и ответвления бокового канала относительно второго канала и третьего канала происходит в пределах первых 50% длины (L_m). Элемент 13: дополнительно содержащий один или более разделителей или один или более точечных сварных швов, соединяющих ответвление основного канала и ответвление бокового канала, для поддержки искривления. Элемент 14: отличающийся тем, что размещение многоствольного соединения в непосредственной близости от пересечения основного ствола скважины и бокового ствола скважины включает:

спуск многоствольного соединения ниже по стволу скважины со второй плоскостью в первом по существу вертикальном положении; и поворот многоствольного соединения при его приближении к пересечению таким образом, что вторая плоскость находится во втором по существу горизонтальном положении. Элемент 15: дополнительно включающий избирательный доступ к основному стволу скважины или боковому стволу скважины через многоствольное соединение с помощью инструмента для проведения работ.

[0050] Специалистам в данной области техники, к которой относится данная заявка, будет понятно, что в описанные варианты реализации могут быть внесены другие и дополнительные добавления, удаления, замены и модификации.

Claims (39)

1. Многоствольное соединение, содержащее:

у-образный блок, содержащий:

корпус, имеющий первый конец и второй противоположный конец;

одиночный первый канал, проходящий в корпус от первого конца, причем одиночный первый канал определяет первую осевую линию; и

второй и третий отдельные каналы, проходящие в корпус и ответвляющиеся от одиночного первого канала, причем второй канал определяет вторую осевую линию и третий канал определяет третью осевую линию;

ответвление основного ствола, имеющее первый конец ответвления основного канала, соединенный со вторым каналом, и второй противоположный конец ответвления основного канала; и

ответвление бокового канала, имеющее первый конец ответвления бокового канала, соединенный с третьим каналом, и второй противоположный конец ответвления бокового канала в боковом стволе скважины, причем ответвление основного канала и ответвление бокового канала искривлены относительно второго канала и третьего канала таким образом, что первая плоскость, проходящая через осевые линии второго противоположного конца ответвления основного канала, и второй противоположный конец ответвления бокового канала расположены под углом по меньшей мере 15° относительно второй плоскости, проходящей через вторую осевую линию и третью осевую линию.

2. Многоствольное соединение по п. 1, отличающееся тем, что первая плоскость расположена под углом по меньшей мере 45° относительно второй плоскости.

3. Многоствольное соединение по п. 1, отличающееся тем, что первая плоскость расположена под углом от 80° до 90° относительно второй плоскости.

4. Многоствольное соединение по п. 1, отличающееся тем, что первая плоскость расположена под углом 90° относительно второй плоскости.

5. Многоствольное соединение по п. 1, отличающееся тем, что ответвление основного канала имеет длину (L_m) и дополнительно при этом искривление ответвления основного канала и ответвления бокового канала относительно второго канала и третьего канала происходит в пределах первых 80% длины (L_m).

6. Многоствольное соединение по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит один или более разделителей, соединяющих ответвление основного канала с ответвлением бокового канала, для поддержки искривления, при этом один или более разделителей по меньшей мере частично окружают ответвление основного канала и ответвление бокового канала.

7. Многоствольное соединение по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит один или более точечных сварных швов, соединяющих ответвление основного канала и ответвление бокового канала, для поддержки искривления.

8. Многоствольное соединение по п. 1, отличающееся тем, что, когда вторая плоскость расположена горизонтально, второй противоположный конец ответвления бокового канала указанного ответвления бокового канала расположен над вторым противоположным концом ответвления основного канала указанного ответвления основного канала.

9. Скважинная система, содержащая:

основной ствол скважины;

боковой ствол скважины, проходящий от основного ствола скважины;

многоствольное соединение, расположенное в непосредственной близости от пересечения основного ствола скважины и бокового ствола скважины, причем многоствольное соединение содержит:

у-образный блок, содержащий:

корпус, имеющий первый конец и второй противоположный конец;

одиночный первый канал, проходящий в корпус от первого конца, причем одиночный первый канал определяет первую осевую линию; и

второй и третий отдельные каналы, проходящие в корпус и ответвляющиеся от одиночного первого канала, причем второй канал определяет вторую осевую линию и третий канал определяет третью осевую линию;

ответвление основного канала, имеющее первый конец ответвления основного канала, соединенный со вторым каналом, и второй противоположный конец ответвления основного канала в основном стволе скважины; и

ответвление бокового канала, имеющее первый конец ответвления бокового канала, соединенный с третьим каналом, и второй противоположный конец ответвления бокового канала в боковом стволе скважины, причем ответвление основного канала и ответвление бокового канала искривлены относительно второго канала и третьего канала таким образом, что первая плоскость, проходящая через осевые линии второго противоположного конца ответвления основного канала, и второй противоположный конец ответвления бокового канала расположены под углом по меньшей мере 15° относительно второй плоскости, проходящей через вторую осевую линию и третью осевую линию.

10. Скважинная система по п. 9, отличающаяся тем, что первая плоскость расположена под углом от 80° до 90° относительно второй плоскости, при этом вторая плоскость расположена под углом менее 15° относительно горизонтали.

11. Скважинная система по п. 9, отличающаяся тем, что ответвление основного канала имеет длину (L_m) и дополнительно при этом искривление ответвления основного канала и ответвления бокового канала относительно второго канала и третьего канала происходит в пределах первых 50% длины (L_m).

12. Скважинная система по п. 9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит один или более разделителей или один или более точечных сварных швов, соединяющих ответвление основного канала и ответвление бокового канала, для поддержки искривления.

13. Способ образования скважинной системы, включающий:

размещение многоствольного соединения в непосредственной близости от пересечения основного ствола скважины и бокового ствола скважины, причем многоствольное соединение содержит:

у-образный блок, содержащий:

корпус, имеющий первый конец и второй противоположный конец;

одиночный первый канал, проходящий в корпус от первого конца, причем одиночный первый канал определяет первую осевую линию; и

второй и третий отдельные каналы, проходящие в корпус и ответвляющиеся от одиночного первого канала, причем второй канал определяет вторую осевую линию и третий канал определяет третью осевую линию;

ответвление основного канала, имеющее первый конец ответвления основного канала, соединенный со вторым каналом, и второй противоположный конец ответвления основного канала в основном стволе скважины; и

ответвление бокового канала, имеющее первый конец ответвления бокового канала, соединенный с третьим каналом, и второй противоположный конец ответвления бокового канала в боковом стволе скважины, причем ответвление основного канала и ответвление бокового канала искривлены относительно второго канала и третьего канала таким образом, что первая плоскость, проходящая через осевые линии второго противоположного конца ответвления основного канала, и второй противоположный конец ответвления бокового канала расположены под углом по меньшей мере 15° относительно второй плоскости, проходящей через вторую осевую линию и третью осевую линию.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что размещение многоствольного соединения в непосредственной близости от пересечения основного ствола скважины и бокового ствола скважины включает:

спуск многоствольного соединения вниз по стволу скважины со второй плоскостью в вертикальном положении; и

поворот многоствольного соединения, когда оно приближается к пересечению, таким образом, что вторая плоскость находится в горизонтальном положении.

15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно включает избирательный доступ к основному стволу скважины или боковому стволу скважины через многоствольное соединение с помощью инструмента для проведения работ.

Images