Приводимые в движение скважинные инструменты для прикрепления к трубчатым колоннам - RU2735172C2
Код документа: RU2735172C2
Чертежи
Описание
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[1] Не применимо.
НИОКР, ФИНАНСИРУЕМЫЕ ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА
[2] Не применимо.
Область техники
[3] Варианты осуществления, приведенные в данном документе, относятся к устройствам, системам и способам для добычи скважинных текучих сред, таких как углеводороды. В частности, варианты осуществления, приведенные в данном документе, связаны с управлением потоком скважинных текучих сред, проходящим через гильзу на трубчатой колонне в стволе скважины. Еще конкретнее, варианты осуществления, приведенные в данном документе, применимы для добычи через песчаные фильтры.
Уровень техники
[4] Одной проблемой, с которой сталкиваются при добыче после обработки пласта для интенсификации притока, в частности после гидроразрыва пласта, является большое количество песка или других частиц, в том числе пластовых мелких частиц, получаемых с углеводородом. Обычно на поверхности применяется оборудование для отделения песка от добытой текучей среды, что увеличивает стоимость эксплуатации в целом. Известно применение скважинных фильтров в таких работах, как гравитационное дренирование при закачке пара (Steam Assisted gravity Drainage, SAGD), и их обычно устанавливают за пределами горизонтальных секций эксплуатационной скважины для добычи с их помощью текучих сред. Кроме того, фильтры устанавливают в нижней части эксплуатационных колонн в стволах скважин, известных получением больших объемов песка, или в регуляторах притока, которые решают проблемы меняющейся динамики добычи, применяя последовательность дросселей или сопл по своей длине для поддержания более равномерного падения давления от пласта до ствола скважины для оптимизации добычи в таких случаях.
[5] В гидроразрыве пласта текучая среда гидроразрыва, имеющая в составе проппант, подается в горную породу по трубчатым колоннам, имеющим трубные секции с многочисленными радиальными отверстиями (например, перфорациями, отверстиями). Данные отверстия гидроразрыва могут открываться до начала гидроразрыва и закрываться, когда гидроразрыв завершен. Аналогичные или отличающиеся трубчатые колонны могут включать в себя фильтры или другие приточные устройства, такие как описаны выше, для добычи текучей среды из ствола скважины. Когда трубчатая колонна, применяемая для гидроразрыва, имеет в составе эксплуатационные секции с фильтрами, такие секции должны быть закрыты во время гидроразрыва для защиты фильтра и для обеспечения подачи давления гидроразрыва через отверстия гидроразрыва. Эксплуатационные секции, уже расположенные в скважине, позже открываются для инициирования добычи углеводородов в трубчатую колонну и через нее. Существующие добывающие секции, которые могут открываться, находясь в скважине, включают в себя (а) такие, в которых применяются сбрасываемые шары для сдвига клапана с гильзовым затвором, требующие падения вниз сбрасываемых шаров и их растворения со временем или требующие удаления сброшенного шара и шарового седла фрезерованием и (b) такие, которые имеют отверстия, совмещенные по направлению оси с фильтром, и которые открываются индивидуально, возможно вводящие отходы или засоры на внутренней стороне фильтра. Новые эффективные и надежные способы и инструменты для открытия и закрытия трубчатых эксплуатационных секций и других трубчатых секций должны являться предпочтительными для промышленности.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[6] Данные и другие требования в технике удовлетворяют инструменты и способы, описанные в данном документе.
[7] В данном документе раскрыт скважинный инструмент для прикрепления к трубчатой колонне и выполненный с возможностью приема в него фрезерного инструмента с диаметром DM. Инструмент включает в себя: трубчатую оправку, выполненную с возможностью прикрепления к трубной колонне; корпус переходника, соединенный с оправкой; направляющую гильзу расположенную в корпусе переходника; подвижную гильзу, расположенную в направляющей гильзе и выполненную с возможностью перемещения скольжением в направляющей гильзе; и стопорное приспособление, расположенное в направляющей гильзе на месте, расположенном по оси со стороны устья скважины от подвижной гильзы. Стопорное приспособление включает в себя верхний кольцевой участок, нижний кольцевой участок, кольцевую полость между верхним и нижним кольцевыми участками, и мостиковый участок, проходящий между верхним и нижним кольцевыми участками. Верхний кольцевой участок прикреплен к направляющей гильзе для ограничения относительного перемещения верхнего кольцевого участка относительно направляющей гильзы, и нижний кольцевой участок выполнен таким образом, что перемещение вниз нижнего кольцевого участка обеспечивает перемещение вниз подвижной гильзы в направляющей гильзе. Мостиковый участок содержит сквозной проход с диаметром D1, при этом мостиковый участок образует тонкостенный сегмент стопорного приспособления с наружным диаметром D2, который больше D1, причем тонкостенный сегмент расположен на месте, по оси смежном с указанной полостью.
[8] В некоторых вариантах осуществления инструмент дополнительно включает в себя: кожух фильтра, проходящий по направлению оси от корпуса переходника и имеющий первое множество перфораций; и фильтр окружающий кожух фильтра. Подвижная гильза проходит по направлению оси за направляющую гильзу до некоторого места в кожухе фильтра и включает в себя второе множество перфораций. Подвижная гильза выполнена с возможностью перемещения по направлению оси относительно направляющей гильзы и кожуха фильтра из первого положения, в котором первое и второе множество перфораций не совмещены, во второе положение, в котором первое и второе множество перфораций совмещены для обеспечения прохода текучей среды через первое и второе множество перфораций.
[9] В некоторых вариантах осуществления инструмент дополнительно включает в себя перфорированный кожух, проходящий по направлению оси от корпуса переходника и имеющий первое множество перфораций. Подвижная гильза проходит по направлению оси за направляющую гильзу до некоторого места в перфорированном кожухе и включает в себя второе множество перфораций. Подвижная гильза выполнена с возможностью перемещения по направлению оси относительно направляющей гильзы и перфорированного кожуха из первого положения, в котором первое и второе множество перфораций не совмещены, во второе положение, в котором первое и второе множество перфораций совмещены для обеспечения прохода текучей среды через первое и второе множество перфораций.
[10] В некоторых вариантах осуществления полость проходит радиально от первого конца, который является смежным с наружным диаметром тонкостенного сегмента, до второго конца, дальнего от тонкостенного сегмента, и при этом ширина полости, измеренная по оси, не является постоянной. Ширина полости больше на первом конце, чем на втором конце, в некоторых вариантах осуществления.
[11] В некоторых вариантах осуществления диаметр D2 меньше DM, и в некоторых вариантах осуществления верхний кольцевой участок имеет наружный диаметр D3, и при этом D3 больше DM.
[12] Мостиковый участок может содержать первый материал, и верхний кольцевой участок может содержать второй материал, при этом в некоторых вариантах осуществления первый материал отличается от второго материала.
[13] В некоторых вариантах осуществления нижний кольцевой участок стопорного приспособления сцеплен с концом подвижной гильзы для перемещения с подвижной гильзой, и в некоторых вариантах осуществления подвижная гильза является перфорированной.
[14] В некоторых вариантах осуществления верхний кольцевой участок стопорного приспособления содержит скошенные поверхности на своем самом верхнем конце, и в некоторых вариантах осуществления верхний кольцевой участок стопорного приспособления может содержать скошенные поверхности смежные с полостью.
[15] Также в данном документе раскрыт скважинный инструмент для прикрепления к трубчатой колонне который выполнен с возможностью приема силового инструмента. Скважинный инструмент включает в себя: трубчатую оправку, выполненную с возможностью прикрепления к трубной колонне; трубчатый переходник, соединенный с оправкой; подвижную гильзу, соединенную с трубчатым переходником и имеющую наружный диаметр DT; и стопорное приспособление. Стопорное приспособление включает в себя первый кольцевой участок, соединенный с трубчатым переходником для ограничения перемещения первого кольцевого участка относительно трубчатого переходника в осевом направлении. Стопорное приспособление также включает в себя мостиковый участок, соединяющий первый кольцевой участок с подвижной гильзой, причем соединение ограничивает перемещение подвижной гильзы в осевом направлении относительно трубчатого переходника. Стопорное приспособление выполнено таким образом, что отсоединение по меньшей мере части мостикового участка от первого кольцевого участка обеспечивает подвижной гильзе перемещение относительно трубчатого переходника в осевом направлении.
[16] В некоторых вариантах осуществления стопорное приспособление расположено в трубчатом переходнике и дополнительно включает в себя второй кольцевой участок и кольцевую полость между первым кольцевым участком и вторым кольцевым участком. Второй кольцевой участок прикреплен к подвижной гильзе так, что перемещение вниз второго кольцевого участка обеспечивает перемещение вниз подвижной гильзы. Мостиковый участок проходит между первым кольцевым участком и вторым кольцевым участком и включает в себя сквозной проход с диаметром D1 и тонкостенный сегмент с наружным диаметром D2, который больше D1 и меньше DT, причем тонкостенный сегмент расположен на месте по оси смежном с полостью. Мостиковый участок является фрезеруемым для смещения части мостикового участка от первого кольцевого участка для обеспечения перемещения подвижной гильзы относительно трубчатого переходника в осевом направлении.
[17] В некоторых вариантах осуществления скважинный инструмент дополнительно включает в себя обращенную внутрь кольцевую выемку на внутренней поверхности трубчатого переходника и удерживающее кольцо, расположенное радиально между трубчатым переходником и подвижной гильзой. Подвижная гильза включает в себя обращенную наружу кольцевую выемку, имеющую первое положение, в осевом направлении смещенное от обращенной внутрь кольцевой выемки, и второе положение, в осевом направлении совмещенное с обращенной внутрь кольцевой выемкой. Удерживающее кольцо выполнено таким образом, что, когда обращенная наружу кольцевая выемка занимает второе положение, удерживающее кольцо расположено в обеих, обращенной внутрь кольцевой выемке, и обращенной наружу кольцевой выемке для ограничения перемещения в осевом направлении подвижной гильзы относительно трубчатого переходника.
[18] В некоторых вариантах осуществления трубчатый переходник включает в себя корпус переходника и направляющую гильзу, расположенную в корпусе переходника, причем направляющая гильза содержит множество пазов, которые проходят в осевом направлении; при этом подвижная гильза соединена в направляющей гильзе. Множество направляющих штифтов проходят радиально от подвижной гильзы и в множество пазов для обеспечения перемещения в осевом направлении подвижной гильзы относительно направляющей гильзы и для ограничения вращения подвижной гильзы относительно направляющей гильзы.
[19] В некоторых вариантах осуществления оправка имеет внутренний диаметр D4, и D2 меньше D4.
[20] В некоторых вариантах осуществления подвижная гильза расположена в трубчатом переходнике, проходит по направлению оси от трубчатой оправки и проходит за трубчатый переходник.
[21] В некоторых вариантах осуществления инструмент дополнительно содержит кожух фильтра, проходящий по направлению оси от трубчатого переходника и имеющий первое множество перфораций; и фильтр, окружающий кожух фильтра. Подвижная гильза является трубчатым клапанным элементом, имеющим второе множество перфораций, и проходящим в осевом направлении изнутри трубчатого переходника до некоторого места в кожухе фильтра, причем подвижная гильза в осевом направлении перемещается относительно трубчатого переходника и кожуха фильтра из первого положения, в котором первое и второе множество перфораций не совмещены, во второе положение, в котором первое и второе множество перфораций в осевом направлении совмещены.
[22] В некоторых вариантах осуществления скважинный инструмент дополнительно содержит перфорированный кожух, проходящий по направлению оси от трубчатого переходника и имеющий первое множество перфораций; при этом подвижная гильза является трубчатым клапанным элементом, имеющим второе множество перфораций и проходящим в осевом направлении изнутри трубчатого переходника до некоторого места в перфорированном кожухе, причем подвижная гильза перемещается в осевом направлении относительно трубчатого переходника и перфорированного кожуха из первого положения, в котором первое и второе множество перфораций не совмещены, во второе положение, в котором первое и второе множество перфораций в осевом направлении совмещены.
[23] В некоторых вариантах осуществления мостиковый участок содержит срезной штифт проходящий радиально от первого конца, расположенного в первом кольцевом участке стопорного приспособления до второго конца, расположенного в подвижной гильзе; при этом срезной штифт выполнен с возможностью разрушения так, что второй конец срезного штифта отсоединяется от первого кольцевого участка, обеспечивая подвижной гильзе перемещение относительно трубчатого переходника в осевом направлении.
[24] В некоторых вариантах осуществления первый кольцевой участок стопорного приспособления расположен в выемке в трубчатом переходнике.
[25] Также раскрыт способ приведения в действие скважинного инструмента, включающий: размещение скважинного инструмента в стволе скважины, при этом скважинный инструмент содержит кожух и подвижную гильзу, соединенную с кожухом стопорным приспособлением; вставку силового инструмента в скважинный инструмент; отсоединение первой части стопорного приспособления от второй части стопорного приспособления с использованием силового инструмента; и перемещение подвижной гильзы в осевом направлении относительно кожуха посредством перемещения в осевом направлении силового инструмента.
[26] В некоторых вариантах осуществления подвижная гильза удерживается в фиксированном положении по направлению оси относительно кожуха кольцевым стопорным приспособлением до отсоединения первой части стопорного приспособления от второй части стопорного приспособления; при этом отсоединение первой части от второй части включает в себя резку участка кольцевого стопорного приспособления с использованием фрезерного инструмента для обеспечения скольжения гильзы относительно кожуха.
[27] В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя удаление силового инструмента из ствола скважины после перемещения подвижной гильзы; при этом перемещение подвижной гильзы включает в себя проталкивание с упором в подвижную гильзу с использованием фрезерного инструмента.
[28] В некоторых вариантах осуществления подвижная гильза удерживается в фиксированном положении по направлению оси относительно кожуха кольцевым стопорным приспособлением до отсоединения первой части стопорного приспособления от второй части; и при этом силовой инструмент является пробкой; и отсоединение первой части стопорного приспособления от второй части включает в себя установку пробки в участке подвижной гильзы или кольцевого стопорного приспособления и приложение силы к пробке для проталкивания пробки и гильзы в осевом направлении вниз относительно кожуха.
[29] В некоторых вариантах осуществления подвижная гильза соединена с кожухом по меньшей мере одним срезным штифтом; и при этом отсоединение первой части стопорного приспособления от второй части включает в себя проталкивание подвижной гильзы с использованием силового инструмента и отрыв срезного штифта.
[30] В некоторых вариантах осуществления кожух включает в себя первое множество перфораций, и подвижная гильза является трубчатым клапанным элементом, в осевом направлении перемещающимся относительно кожуха и имеющим второе множество перфораций. Перемещение подвижной гильзы включает в себя скольжение подвижной гильзы из первого положения, в котором первое и второе множество перфораций не расположены для сообщения по текучей среде, во второе положение, в котором первое и второе множество перфораций расположены для сообщения по текучей среде через них.
[31] Таким образом, варианты осуществления, описанные в данном документе включают в себя комбинацию элементов и характеристик для устранения различных недостатков, связанных с некоторыми известными устройствами, системами и способами. Различные элементы и характеристики, описанные выше, и другое должны стать понятными специалисту в данной области техники после прочтения следующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[32] Для подробного описания раскрытых являющихся примером вариантов осуществления даются ссылки на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
[33] На фиг. 1 показан вид сбоку с сечением варианта осуществления трубчатой колонны, имеющей инструмент заканчивания для применения на забое скважины, в закрытой конфигурации, согласно принципам, описанным в данном документе.
[34] На фиг. 2 показан вид с увеличением вблизи верхнего конца инструмента заканчивания фиг. 1.
[35] На фиг. 3 показан вид с увеличением инструмента заканчивания с фиг. 1 на позиции ниже, чем на фиг. 2.
[36] На фиг. 4 показан вид в изометрии трубчатой оправки инструмента заканчивания с фиг. 1.
[37] На фиг. 5 показан вид в изометрии с сечением кожуха переходника инструмента заканчивания с фиг. 1.
[38] На фиг. 6 показан вид сбоку с сечением направляющей гильзы инструмента заканчивания с фиг. 1.
[39] На фиг. 7 показан вид сбоку с сечением подвижной перфорированной гильзы инструмента заканчивания с фиг. 1.
[40] На фиг. 8 показан вид сбоку с сечением кольцевого стопорного приспособления инструмента заканчивания с фиг. 1.
[41] На фиг. 9 показан вид в изометрии с сечением инструмента заканчивания с фиг. 1 во время разбуривания фрезерным инструментом радиально внутреннего участка стопорного приспособления фиг. 8.
[42] На фиг. 10 показан вид сбоку с сечением верхнего конца инструмента заканчивания с фиг. 1 в открытой конфигурации после завершения фрезерования с фиг. 9.
[43] На фиг. 11 показана блок-схема последовательности операций способа применения скважинного инструмента, такого как инструмент заканчивания с фиг. 1, согласно принципам, раскрытым в данном документе.
[44] На фиг. 12 показан вид сбоку с сечением другого варианта осуществления инструмента заканчивания для применения на забое скважины, согласно принципам, описанным в данном документе.
[45] На фиг. 13 показан вид с увеличением участка инструмента заканчивания с фиг. 12.
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ И НОМЕНКЛАТУРА
[46] В следующем описании раскрыты примеры конкретных вариантов осуществления изобретения. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что описание имеет широкое применение, и рассмотрение любого варианта осуществления является рассмотрением примера такого варианта, не ограничивающего ни в коей мере объема изобретения и не предполагающего ограничения объем изобретения, в том числе формулы изобретения данным вариантом осуществления.
[47] Фигуры вычерчены без соблюдения масштаба. Некоторые элементы и компоненты, раскрытые в данном документе, могут быть показаны в искаженном масштабе или в несколько схематичной форме, и некоторый детали обычных элементов могут быть не показаны для ясности и лаконизма. На некоторых фигурах для улучшения ясности и лаконизма один или несколько компонентов или аспектов компонента могут быть исключены или могут не иметь ссылочных позиций, идентифицирующих элементы или компоненты. В дополнение, в подробном описании, включающем в себя чертежи, одинаковые или идентичные ссылочные позиции могут применяться для идентификации общих или одинаковых элементов.
[48] При использовании в данном документе, включающем формулу изобретения, термины "включающий в себя" и "содержащий", а также их производные, применяются в конфигурации с открытым концом и следовательно должны интерпретироваться, как "включающий в себя, но без ограничения этим...". Также, термин "соединение" или "соединения" означает как не прямое, так и прямое соединение. Таким образом, если первый компонент соединяется или соединен со вторым компонентом, соединение между компонентами может быть выполнено с прямым взаимодействием двух компонентов, или посредством не прямого соединения, то есть, выполненного посредством других промежуточных компонентов, приспособлений и/или соединений. Указание "на основе" означает "по меньшей мере частично на основе". Поэтому если X основан на Y, то X может быть основано на Y и на любом количестве других факторов. Слово "или" применяется инклюзивно. Например, "А или В" означает любое из следующего: только "А", только "В" или оба, "А" и "В". В дополнение, слово "по существу" означает в диапазоне плюс или минус 10%.
[49] В дополнение, термины "в направлении оси" и "в осевом направлении", в общем, означают вдоль или параллельно данной оси, а термины "радиальный" и "радиально", в общем, означают перпендикулярно оси. Например, расстояние в направлении оси относится к расстоянию, измеренному вдоль или параллельно данной оси, и радиальное расстояние означает расстояние, измеренное перпендикулярно оси. Кроме того, любая ссылка на относительное направление или относительное положение делается для ясности, с примерами, включающими в себя "верх", "низ", "вверх", "верхний", "кверху", "вниз", "нижний", "по часовой стрелке", "левый", "влево", "правый" и "вправо". Например, относительное направление или относительное положение объекта или элемента может принадлежать ориентации, показанной на фигуре или описанной. Если объект или элемент виден в другой ориентации или реализован в другой ориентация, может быть полезно описывать направление или положение, применяя альтернативный термин. В отношении ствола скважины, "вверх" "верхний" "кверху" "выше по потоку," "со стороны устья" и аналогичные термины означают в направлении к точке входа ствола скважины на поверхности земли, и "вниз", "нижний", "внизу", "ниже по потоку", "со стороны забоя" и одинаковые термины означают в направлении к завершающему концу ствола скважины, вне зависимости от физической ориентации или ориентации ствола скважины. Термин канавка должен относиться к удлиненной выемке. Таким образом, канавка является примером выемки.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[50] В вариантах осуществления в данном документе раскрыты приводимые в движение скважинные инструменты для прикрепления к трубчатым колоннам. Приводимый в движение инструмент включает в себя элемент инструмента, который в осевом направлении перемещается относительно трубчатой колонны. В примере, описанном более подробно ниже, приводимый в движение скважинный инструмент включает в себя снабженный клапаном отрезок трубы, имеющий радиально проходящие отверстия, и имеющий кольцевой клапанный элемент, выполненный с возможностью перемещения в осевом направлении относительно отверстий для открытия или закрытия отверстий, обеспечивая или ограничивая вход скважинной текучей среды в отрезок трубы. В одном примере снабженный клапаном отрезок трубы может быть закрыт и установлен перед выполнением гидроразрыва и может быть открыт после завершения гидроразрыва для эксплуатации скважины. Снабженный клапаном отрезок трубы может быть потом повторно закрыт для последующего гидроразрыва пласта или для другой цели.
[51] Как показано на фиг. 1, в являющемся примером варианте осуществления трубная колонна, которая является колонной 50 заканчивания, включает в себя приводимый в движение скважинный инструмент, который в данном примере является инструментом 100 заканчивания, присоединенным между верхним и нижним трубчатыми элементами 52. Другие инструменты или "переводники" могут быть встроены в колонну 50 заканчивания выше или ниже инструмента 50. Инструмент 100, который является компоновкой снабженной фильтром гильзы, в данном примере включает в себя трубчатый кожух 102, проходящий вдоль оси 103, фильтр 104, окружающий кожух, подвижную соединительную гильзу 106, расположенную в кожухе и удерживаемую на месте фрезеруемым кольцевым стопорным приспособлением 108. В данном примере, гильза 106 является перфорированной и может также называться перфорированной гильзой 106. Термин "перфорированный" должен применяться для обозначения объекта имеющего множество, отверстий, проемов, пазов или т.п., обеспечивающих текучей среде сквозной проход через стенку объекта. Канал 109 проходит через инструмент 100 вдоль оси 103. Во время эксплуатации стопорное приспособление 108 может быть частично удалено фрезерным инструментом для обеспечения скольжения соединительной гильзы 106 в кожухе 102 так, что множество разнесенных друг от друга по окружности и по оси проемов или отверстий 110 в соединительной гильзе 106 могут совмещаться с множеством разнесенных друг от друга по окружности и по оси проемов или отверстий 112 в кожухе 102, который выставлен соосно с фильтром 104. Когда отверстия 110 совмещены с отверстиями 112 возможно сообщение по текучей среде между внутренним каналом 109 и наружной поверхностью инструмента 100 через фильтр 104, который должен, например, обеспечивать углеводородам приток в инструмент 100 в зависимости от перепада давления. На фиг. 2 и фиг. 3 представлены увеличенные виды (с увеличением) участков инструмента 100, указанных на фиг. 1.
[52] Колонна 50 и инструмент 100 могут быть расположены для эксплуатации в скважине, которая может служить стволом скважины и может проходить через нефтегазоносную зону. На фиг. 1, направление влево по оси 103 обращено к устью скважины, и направление вправо по оси 103 соответствует забою скважины. В некоторых случаях инструмент 100 может быть расположен, по существу, в горизонтальном участке ствола скважины, а в других случаях инструмент 100 может быть расположен, по существу, в вертикальном участке ствола скважины. Инструмент 100 может применяться при эксплуатации переводников-фильтров, пакеров, клапанов, регуляторов притока (ICD) и в гравитационном дренировании при закачке пара (SAGD), в качестве примеров. Некоторое дополнительное оборудование, которое может применяться в колонне 50 заканчивания, описано в международной патентной заявке PCT/US 16/50426, поданной Об сентября 2016 г. и включенной в данный документ посредством ссылки для всех целей.
[53] Как также показано на фиг. 1, кожух 102 включает в себя верхнюю трубчатую оправку 120, нижнюю трубчатую оправку 135 отнесенную от оправки 120 вдоль оси 103, перфорированный кожух 140, соединенный резьбой с оправкой 135 и проходящий в направлении к оправке 120, и трубчатый переходник 148, соединенный резьбой с оправкой 120 и кожухом 140. Верхняя и нижняя трубчатые оправки 120, 135 соединены с верхним и нижним трубчатыми элементами 52, соответственно, колонны 50 заканчивания. Фильтр 104 расположен вокруг и соединен с перфорированным кожухом 140, который можно также называть кожухом 140 фильтра в данном варианте осуществления.
[54] Как показано на фиг. 2 и фиг. 4, верхняя трубчатая оправка 120 включает в себя верхний конец 121А с внутренней резьбой, выполненный с возможностью соединения с верхним трубчатым элементом 52, и нижний конец 121В, имеющий множество разнесенных по окружности пазов 126 и кольцевую обращенную наружу скошенную поверхность 128, расположенную радиально внутри пазов 126. Пазы 126 делают нижний конец 121В корончатым. Верхняя оправка 120 дополнительно включает в себя наружную резьбу 130 между концами 121А, 121В для соединения с переходником 148 так, что переходник 148 окружает пазы 126 и скошенную поверхность 128, когда соединен с резьбой 130. Верхняя оправка 120 имеет внутренний диаметр D4.
[55] Как показано на фиг. 1-3, кожух 140 проходит от верхнего конца 141А до нижнего конца 141В и включает в себя отверстия 112, ближний конец 141А. Нижний конец 141В соединен резьбой в верхнем конце оправки 135.
[56] Как показано на фиг. 2, трубчатый переходник 148 включает в себя корпус 150 переходника и направляющую гильзу 160, расположенную внутри корпуса 150. Гильза 160 противодействует вращению перфорированной гильзы 106, и поэтому направляющую гильзу 160 можно также называть гильзой передачи крутящего момента. Показанный на фиг. 2 и фиг. 5, корпус 150 переходника включает в себя верхний конец 151А с внутренней резьбой, нижний конец 151В с внутренней резьбой, кольцевой внутренний выступ 154 смежный с нижним концом 151В, и множество радиально проходящих резьбовых отверстий 156 на каждом конце 151А, 151В для приема стопорных винтов.
[57] Показанная на фиг. 2 и фиг. 6, направляющая гильза 160 включает в себя верхний конец 161А, нижний конец 161В, наружную поверхность 162, внутреннюю поверхность 163, множество разнесенных по окружности, проходящих в осевом направлении, удлиненных пазов 164 вблизи нижнего конца 161В, и обращенную внутрь кольцевую выемку 166 на верхнем конце 161А. Пазы 164 проходят радиально через внутреннюю поверхность 163 и наружную поверхность 162. Верхний конец 161А также включает в себя множество отверстий 168, радиально проходящих через выемку 166, каждое отверстие 168 служит для приема стопорного винта 169 для удержания на месте стопорного приспособления 108, и конец 161А является корончатым, благодаря множеству пазов 170. Кольцевая выемка 172 проходит по направлению оси внутрь от нижнего конца 161В и включает в себя скошенную поверхность 174, которая пересекает внутреннюю поверхность 163. Скошенная поверхность 174 обращена в осевом направлении вниз и радиально внутрь. Как показано на фиг. 2, направляющая гильза 160 размещена в кожухе 150, имеющем нижний конец 161В, состыкованный в упор с верхним заплечиком или выступом 154. Выемка 172 является аналогичной смежному выступу 154, образуя обращенную внутрь кольцевую канавку на внутренней поверхности трубчатого переходника 148.
[58] Как показано на фиг. 7, перфорированная гильза 106 проходит по направлению оси от снабженного обращенным внутрь скосом и внутренней резьбой конца 181А до снабженного обращенным внутрь скосом нижнего конца 181В. Перфорированная гильза 106 включает в себя внутреннюю поверхность 182 и наружную поверхность 183 с наружным диаметром DT, а также разнесенные в осевом направлении группы отверстий 110, проходящих через поверхности 182, 183. Каждая группа включает в себя множество отверстий 110. Наружная поверхность 183 включает в себя кольцевую канавку 184 вблизи верхнего конца 181А, множество кольцевых канавок 186 для приема уплотнительных элементов 187 (фиг. 3), и множество разнесенных в осевом направлении кольцевых выемок 188. Каждая выемка 188 в осевом направлении совмещена с группой разнесенных по окружности отверстий 110 и пересекает ее и расположена между парой канавок 186. Показанная на фиг. 7, гильза 106 включает в себя четыре выемки 188. Гильза 106 дополнительно включает в себя множество разнесенных по окружности отверстий 192, расположенных между верхним концом 181А и канавкой 184. Как лучше всего показано на фиг. 2, направляющий штифт 194 завинчен в каждую дыру 192 и проходит радиально наружу в паз 164 направляющей гильзы 160 для соединения гильзы 106 для перемещения скольжением в переходнике 148. Данный пример включает в себя четыре комплекта в составе паза 164, отверстия 192 и штифта 194. Каждый направляющий штифт 194 обеспечивает перемещение в направлении оси гильзы 106 относительно направляющей гильзы 160 и препятствует вращению гильзы 106 относительно гильзы 160. При данной конфигурации гильза 106 является примером элемента инструмента, соединенного с возможностью скольжения с трубчатым кожухом или переходником, для работы в скважине. При этом скользящее перемещение гильзы 106 относительно гильзы 160 ограничено, пока цело кольцевое стопорное приспособление 108.
[59] На фиг. 8, кольцевое стопорное приспособление 108 показано продолжающимся вдоль оси 103 от верхнего конца 201А до нижнего конца 201В, со сквозным проходом 203, имеющим внутренний диаметр D1. Кольцевое стопорное приспособление 108 включает в себя стопорный элемент 204, соединенный со стопорным элементом 215 свинчивающимися резьбами 207 в данном варианте осуществления. Стопорным элементом 204 должен также называться верхний кольцевой участок 204, который включает в себя верхний конец 201А, резьбовую внутреннюю поверхность 205, наружную поверхность 206 с наружным диаметром D3, резьбовые отверстия 208, проходящие через поверхность 206, и конец 201А противоположный скошенной поверхности 210. Конец 201А пересекает внутреннюю поверхность 205 на скошенной поверхности 212, которая обращена в осевом направлении вверх и радиально внутрь. Стопорный элемент 215 включает в себя нижний кольцевой участок 220 с наружной резьбой и мостиковый участок 230, который проходит противоположно нижнему концу 201В. Сквозной проход 203 образует внутреннюю поверхность нижнего кольцевого участка 220 и мостикового участка 230. Нижний кольцевой участок 220 проходит от нижнего конца 201В с скошенной поверхностью 222 до скошенной поверхности 224 на своем верхнем конце. Скошенная поверхность 222 обращена в осевом направлении вниз и радиально внутрь. Скошенная поверхность 224 обращена в осевом направлении вверх и радиально внутрь. Нижний кольцевой участок 220 имеет наружную поверхность 226 с резьбой. В некоторых вариантах осуществления верхний кольцевой участок 204 и стопорный элемент 215 выполнены из одинакового материала, и в некоторых вариантах осуществления участок 204 и элемент 215 выполнены из отличающихся материалов. В качестве примеров, участок 204 или стопорный элемент 215 может быть выполнен из чугуна, стали, алюминия, композитного материала, растворимого материала или некоторых других материалов, имеющих достаточную прочность по меньшей мере для временного удержания участка 204 и стопорного элемента 205 вместе, до того, как потребуется открыть инструмент 100 посредством перемещения гильзы 106. В некоторых вариантах осуществления каждый, участок 204 и элемент 215, выполнены из чугуна, или каждый выполнен из стали, в качестве примеров. В некоторых вариантах осуществления стопорный элемент 215, включающий в себя мостиковый участок 230, выполнен из материала, отличающегося от материала верхнего кольцевого участка 204, в том числе из любого рассмотренного материала. Например, в некоторых вариантах осуществления стопорный элемент 215, включающий в себя мостиковый участок 230, выполнен из чугуна, а верхний кольцевой участок 204 выполнен из стали, или наоборот.
[60] Мостиковый участок 230 включает в себя тонкостенный сегмент 234, который пересекает скошенную поверхность 224 и продолжается до верхнего конца 231 с наружной резьбой, который включает в себя скошенную поверхность, обращенную в осевом направлении вверх (слева на фиг. 8) и радиально внутрь. Мостиковый участок 230 соединяется с верхним кольцевым участком 204 и нижним кольцевым участком 220 и имеет наружную поверхность 232 с диаметром D2. Как показано на фиг. 7 и фиг. 8, наружный диаметр D2 тонкостенного сегмента 234 меньше наружного диаметра DT гильзы 106. Как также показано на фиг. 8, верхний кольцевой участок 204 соединен со стопорным элементом 215, свинченной парой резьб на внутренней поверхности 205 и верхнем конце 231. Тонкостенный сегмент 234 образован внутренним диаметром D1 и большим, наружным диаметром D2. Пересечение скошенных поверхностей 210, 224 и наружной поверхности 232 мостикового участка 230 образует кольцевую полость или канавку 240 между ними, и мостиковый участок 230 перекрывает канавку 240. Канавка 240 имеет ширину 242, измеренную вдоль оси 103, которая уменьшается в канавке 240 радиально наружу от поверхности 232. Таким образом, в осевом направлении ширина 242 канавки 240 не постоянна. Например, в продольном сечении фиг. 8, канавка 240 является, в общем треугольной или трапецеидальной, имеющей форму, аналогичную канавке с профилем ласточкина хвоста, которая уменьшается с удалением от наружной поверхности 232. В некоторых других вариантах осуществления имеющие другую форму полость, канавку, паз и т.д. можно применять для канавки 240.
[61] Вновь возвращаясь к компоновке фиг. 1 и фиг. 2, верхний конец 151А корпуса 150 переходника соединен резьбой с верхней оправкой 120. Нижний конец 151В корпуса 150 переходника соединен резьбой с кожухом 140 фильтра, который стыкуется с упором в нижний заплечик выступа 154. Множество стопорных винтов 169 расположено в отверстиях 156 на каждом конце 151А, 151В для ограничения или предотвращения вращения корпуса 150 относительно оправки 120 и кожуха 140 фильтра; следовательно, резьбы между ними могут быть прямыми, не коническими резьбами. Направляющая гильза 160 удерживается между оправкой 120 и верхним заплечиком выступа 154. На верхнем конце 161А гильзы 160, пазы 170 (фиг. 6) взаимодействуют с пазами 126 (фиг. 4) оправки 120 для ограничения вращения гильзы 160 относительно оправки 120 и корпуса 150.
[62] Верхний участок 204 стопорного приспособления 108 расположен в выемке 166 направляющей гильзы 160 и удерживается в осевом направлении в упор к нижней поверхности 128 оправки 120. Участок 204 удерживается от вращения стопорными винтами 169, проходящими от гильзы 160. Перемещение верхнего кольцевого участка 204 относительно направляющей гильзы 160 при этом ограничено. Стопорный элемент 215 стопорного приспособления 108 соединен резьбой с верхним концом 181А перфорированной гильзы 106, удерживая гильзу 106 в фиксированном положении по направлению оси, когда стопорный элемент 215 соединен с верхним участком 204. При данной конфигурации мостиковый участок 230 соединяет кольцевой верхний участок 204 с гильзой 106 ограничения перемещения гильзы 106 относительно трубчатого переходника 148 вдоль оси 103. Направляющие штифты 194, проходящие от гильзы 106 в пазы 164 направляющей гильзы 160, ограничивают вращение гильзы 160 относительно кожуха 102. На фиг. 2, гильза 106 и ее обращенная наружу канавка 184 занимают первое положение, в котором канавка 184 отнесена в осевом направлении вверх (влево) от обращенной внутрь кольцевой канавки или выемки 172 в направляющей гильзе 160. Блокирующее кольцо 250 с обращенными вверх скошенными поверхностями 252 расположено в выемке 172 смежно с выступом 154 и окружает перфорированную гильзу 106, в осевом направлении отнесенную от канавки 184. Как показано на фиг. 1 и фиг. 3, инструмент 100 закрыт, поскольку отверстия 110 в гильзе 106 не совмещены с отверстиями 112 в кожухе 102 и изолированы от отверстий 112 уплотнительными элементами 187. Указанное является закрытым положением гильзы 106 относительно кожуха 102 и ее кожуха 140 фильтра. Отверстия 110 отнесены в осевом направлении вверх от соответствующих отверстий 112, с которыми они могут совмещаться.
[63] Для описания работы инструмента 100 заканчивания должна быть рассмотрена ситуация, в которой фрезерный инструмент прошел вниз через колонну 50 заканчивания и достиг инструмента 100 заканчивания. Как показано на фиг. 9, фрезерный инструмент 270 принят в инструменте 100 с перемещением и вращением для проходки радиально внутреннего материала стопорного приспособления 108 и удаления части или всего мостикового участка 230. Инструмент 270 может также удалять некоторую часть верхнего участка 204 стопорного приспособления и/или нижнего кольцевого участка 220 стопорного элемента 215. инструмент 270 имеет максимальный режущий диаметр DM, который больше наружного диаметра D2 мостикового участка 230, так что в результате резания инструмент 270 должен отсоединять стопорный элемент 215 от верхнего кольцевого участка 204 стопорного приспособления 108. Альтернативно, в некоторых вариантах осуществления максимальный режущий диаметр DM инструмента 270 меньше наружного диаметра D2. Даже при этом, боковое перемещение инструмента 270, которое может иметь место вследствие вибрации, например, может обуславливать резание или ослабление инструментом 270 мостикового участка 230 и обеспечивать разделение верхнего и нижнего кольцевых участков 204, 220.
[64] Внутренний диаметр D4 верхней оправки 120 может быть больше наружного диаметра D2 и больше DM для обеспечения инструменту 270 достижения и резки мостикового участка 230 без резания внутренней поверхности оправки 120. Диаметр D3 верхнего участка 204 больше DM, так что некоторая часть участка 204, включающая в себя части скошенных поверхностей 210, 212, должна остаться нетронутой по завершении фрезерования. Диаметр DM фрезерного инструмента меньше внутренних диаметров оправки 120 и перфорированной гильзы 106. Как описано, стопорное приспособление 108 выполнено таким образом, что отсоединение по меньшей мере части мостикового участка 230 (например, удаленной фрезерованием части) от верхнего кольцевого участка 204 и переходника 148 обеспечивает перфорированной гильзе 106 скольжение вниз (вправо на фиг. 9) относительно трубчатого переходника 148 вдоль оси 103. Во время резания инструмент 270 проталкивает вниз стопорный элемент 215. Инструмент 270 постепенно отделяет нижний кольцевой участок 220 от верхнего кольцевого участка 204 и перемещает нижний кольцевой участок 220 и перфорированную гильзу 106 вниз относительно кожуха 102, как показано на фиг. 10. Таким образом, нижний кольцевой участок 220 выполнен таким образом, что перемещение вниз нижнего кольцевого участка 220 обеспечивает перемещение перфорированной гильзы 106 вниз в направляющей гильзе 160. В некоторых случаях фрезерование может продолжаться после перемещения нижнего кольцевого участка 220 и перфорированной гильзы 106 на расстояние 280 разделения, которое может быть ограничено гильзой 106, упирающейся в заплечик на нижнем конце кожуха 140 фильтра или нижнюю трубчатую оправку 135 (фиг. 1).
[65] Вновь ссылаясь на пример фиг. 9, в направлении оси длина 272 стопорного приспособления 108, который подлежит фрезерованию, меньше аксиальной длины 274 зоны для потока, которая включает в себя все отверстия 110 или все отверстия 112. Зона для потока у фильтра 104 может быть длиннее. В качестве примеров, аксиальная длина зоны для потока может быть в 2, 4, 5, или 10 раз больше или еще больше аксиальной длины стопорного приспособления 108. Таким образом, фрезерование короткого расстояния или области открывает более длинную и обширную площадь для потока углеводородов. В дополнение, фрезерование происходит на месте, которое в осевом направлении отделено от отверстий 110 так что произведенная стружка и фрагменты стопорного приспособления 108 с меньшей вероятностью могут войти или проталкиваться в отверстия 110, 112 или фильтр 104, для которых возможно сужение или засорение. Указанная возможность засорения может быть дополнительно уменьшена, поскольку место фрезерования, место стопорного приспособления 108, расположено выше по потоку от отверстий 110, 112. Так что, когда фрезерный инструмент 270 заканчивает резание и толкает гильзу 106 в открытое положение, текучая среда из подземной зоны смежной с фильтром 104 может начинать входить и поступать вверх (влево на фиг. 9) в инструмент 100, отталкивая частично или полностью выбуренный материал стопорного приспособления 108 дальше от отверстий 110, 112, до получения инструментом 270 возможности пройти мимо отверстий 110, 112. Внутренний диаметр DF зоны для потока, который является внутренним диаметром гильзы 106, может быть равен или больше диаметра DM инструмента 270. Таким образом, диаметр DF не зависит от диаметра DM.
[66] На фиг. 10 перфорированная гильза 106 инструмента 100 показана в открытом положении относительно кожуха 102. Гильза 106 и нижний кольцевой участок 220 стопорного приспособления 108 смещены в осевом направлении от верхнего участка 204 и оправки 120, в результате получено разделяющее расстояние 280, измеренное от участка 204. В результате фрезерования увеличен диаметр канала 109 инструмента 100 в окрестности стопорного приспособления 108. Диаметр канала 109 в других местах в инструменте 109 может оставаться без изменений. Отверстия 110 в гильзе 106 совмещены с отверстиями 112 в кожухе 102, обеспечивая сообщение по текучей среде через отверстия 110, 112 и между внутренним каналом 109 и наружной поверхностью инструмента 100, в том числе, через фильтр 104 для обеспечения поступления углеводородов или другой текучей среды в инструмент 100 или на выход из него. Направляющие штифты 194 выполнили скольжение к направленным вниз концам пазов 164 в направляющей гильзе 160. Гильза 106 и ее канавка 184 переместились в осевом направлении во второе положение, в котором канавка 184 в осевом направлении совмещена с выемкой 172. Канавка 184 приняла блокирующее кольцо 250, которое теперь зафиксировано в обеих, канавке 184 и выемке 172, смежно с выступом 154 трубчатого переходника 148.
[67] Оставшаяся часть скошенной поверхности 210, 212, 224 может обеспечивать беспрепятственный проход через канал 109 для другого оборудования, такого как растворимый шар из выбранного диапазона диаметров. В некоторых случаях скошенная поверхность 210, 212, 224 может действовать, как седло для захвата объекта, такого как растворимый шар. Примеры применения растворимых объектов в колонне заканчивания рассмотрены в международной патентной заявке PCT/US16/50426, которая включена в данном документе в виде ссылки.
[68] Подвижная гильза 106 вышеописанных вариантов осуществления может быть выполнена для перемещения из открытого положения (например, фиг. 10) в закрытое положение (например, фиг. 1) с использованием толкателя (не показано). В некоторых вариантах осуществления гильза 106 может перемещаться из закрытого положения в открытое положение с использованием толкателя, по меньшей мере после завершения фрезерования. Толкатель имеет множество расположенных по периметру "зажимов" или зажимных приспособлений, которые могут расширяться наружу, в упор к внутренней поверхности гильзы 106 и захватывать ее. В некоторых случаях толкатель может фиксироваться в профиле, расположенном во внутренней поверхности гильзы 106. Толкатель может быть подан или поднят гибкой насосно-компрессорной трубой или трубной колонной, проходящей от поверхности, для перемещения гильзы 106 вверх так, что отверстия 110, 112 больше не совмещены и, вместо этого, изолированы друг от друга уплотнительными элементами 187. Блокирующее кольцо 250 противодействует удалению из канавки 184, которое может быть произведено толкателем. В некоторых вариантах осуществления блокирующее кольцо 250 может быть описано, как стопорное блокирующее кольцо. В некоторых вариантах осуществления блокирующее кольцо 250, канавка 172 или канавка 184 выполнены с возможностью обеспечивать блокирующему кольцу 250 "выталкивание" из канавки 184 и скольжение вдоль наружной поверхности гильзы 106, при этом блокирующее кольцо 250 можно удалить. Затем гильзу 106 можно вновь проталкивать вниз в открытое положение, при этом инструмент 100 можно повторно открывать и закрывать, приспосабливая к различным скважинным работам или условиям.
[69] На фиг. 11 показан являющийся примером способ 301 приведения в действие скважинного инструмента согласно принципам, описанным в данном документе. В блоке 302 способ 301 включает в себя размещение скважинного инструмента в стволе скважины, при этом скважинный инструмент содержит кожух и перфорированную гильзу, соединенную с кожухом стопорным приспособлением. Блок 304 включает в себя вставку силового инструмента в скважинный инструмент. Силовой инструмент может быть, например, вращающимся фрезерным инструментом 270 или толкателем, описанным выше. Блок 306 включает в себя отсоединение первой части стопорного приспособления от второй части стопорного приспособления, применяя силовой инструмент. Блок 308 включает в себя перемещение перфорированной гильзы в осевом направлении относительно кожуха посредством перемещения в осевом направлении силового инструмента. Блок 310 включает в себя удаление силового инструмента из ствола скважины после перемещения перфорированной гильзы.
[70] В некоторых случаях операция блока 306 или блока 308 включает в себя придавливание в упор к перфорированной гильзе с использованием фрезерного инструмента. В некоторых случаях операция блока 306 включает в себя резку участка кольцевого стопорного приспособления с использованием фрезерного инструмента для обеспечения скольжения перфорированной гильзы относительно кожуха.
[71] Способ 301 можно применять, например, для управления работой инструмента 100 на колонне 50 заканчивания. Различные варианты осуществления способа 301 могут включать в себя меньше операций, чем описано, а другие варианты осуществления способа 301 включают в себя дополнительные операции на основе других концепций, представленных в данном описании с прилагаемыми фигурами.
[72] На фиг. 12 представлен другой являющийся примером вариант осуществления приводимого в движение скважинного инструмента, который в данном примере является инструментом 400 заканчивания. В качестве примеров, инструмент 400 может заменить инструмент 100 в различных вариантах осуществления колонны 50 фиг. 1 или для различных целей, описанных для инструмента 100. Аналогично инструменту 100, инструмент 400 является компоновкой снабженной фильтром гильзы и включает в себя трубчатый кожух 402 проходящий вдоль оси 403, фильтр 104, окружающий кожух, подвижную гильзу 406, расположенную в кожухе, удерживаемую кольцевым стопорным приспособлением 408. В данном примере соединительная гильза 406 является перфорированной и может также называться перфорированной гильзой 406. Канал 109 проходит через инструмент 400 вдоль оси 403. Во время работы стопорное приспособление 408 регулируется с помощью силового инструмента для обеспечения скольжения соединительной гильзы 406 в кожухе 402 так, что множество разнесенных по окружности и в осевом направлении друг от друга проемов или отверстий 110 в соединительной гильзе 406 могут совмещаться с множеством разнесенных по окружности и в осевом направлении друг от друга проемов или отверстий 112 в кожухе 402, которые в осевом направлении совмещены с фильтром 104. Когда отверстия 110 совмещены с отверстиями 112, возможно сообщение по текучей среде между внутренним каналом 109 и наружной поверхностью инструмента 400 через фильтр 104. Когда инструмент 400 расположен в стволе скважины, направление влево по оси 403, показанное на фиг. 12, является направлением к устью скважины, и направление вправо по оси 403 является направлением к забою скважины.
[73] Как также показано на фиг. 12, кожух 402 является одинаковым с кожухом 102, и включает в себя верхнюю трубчатую оправку 420, нижнюю трубчатую оправку 135, перфорированный кожух 140, соединенный резьбой с оправкой 135 и проходящий в направлении к оправке 420, и трубчатый переходник 448, соединенный резьбой с оправкой 420 и кожухом 140. Кожух 140, является таким, как описано выше, включающим в себя отверстия 112. Фильтр 104 расположен вокруг и соединен с кожухом 140, который можно также называть кожухом 140 фильтра в данном варианте осуществления. Верхняя и нижняя трубчатые оправки 420, 135 выполнены с возможностью резьбового соединения с противоположными участками колонны 50 заканчивания.
[74] Верхняя трубчатая оправка 420 включает в себя верхний конец 421А с внутренней резьбой, нижний конец 421В с гладкой концевой поверхностью, и наружную резьбу 130 расположенную между концами 421А, 421В для соединения с переходником 448. По меньшей мере в данном варианте осуществления, нижний конец 421В не является корончатым.
[75] Трубчатый переходник 448 выполнен одинаково с корпусом 150 переходника инструмента 110 и может также называться корпусом переходника. Например, переходник 448 включает в себя верхний и нижний концы 151А, 151В с внутренней резьбой, и кольцевой внутренний выступ 154, смежный с нижним концом 151В. Переходник 448 включает в себя внутреннюю поверхность 465, проходящую от выступа 154 до верхнего конца 151А, внутренняя поверхность имеет внутренний диаметр D465 смежно с выступом 154, образуя здесь выемку 466. Вдоль внутренней поверхности 465 переходник 448 включает в себя углубленный канал или кольцевую выемку 468, проходящую в осевом направлении внутрь от конца 151А с резьбой, и кольцевую выемку или канавку 472, отнесенную от выемки 468 к выступу 154, оставляя выступ или место посадки 474 между выемками 468, 472. Место посадки 474 включает в себя обращенные внутрь сужающиеся концы, примыкающие к выемкам 468, 472.
[76] Перфорированная гильза 406 является элементом инструмента одинаковым с гильзой 106. Например, соединительная гильза 406 проходит по направлению оси от верхнего конца 481А со скошенной внутренней кромкой до нижнего конца 481В со скошенной внутренней кромкой и включает в себя внутреннюю поверхность 182 и наружную поверхность 183 с наружным диаметром, подобранным для взаимодействия со скольжением по кожуху 140 фильтра. Разнесенные в осевом направлении группы отверстий 110 проходят радиально через поверхности 182, 183. Каждая группа включает в себя множество отверстий 110, расположенных в одной из множества кольцевых выемок 188 на наружной поверхности 183. Соединительная гильза 406 дополнительно включает в себя множество разнесенных по окружности отверстий 192, расположенных вблизи верхнего конца 181А. В компоновке инструмента 400, по меньшей мере вначале, отверстия 192 совмещены в осевом направлении с внутренней поверхностью 465 выше выступа 154 в переходнике 448.
[77] Как показано на фиг. 12 и виде с увеличением фиг. 13, другое кольцевое стопорное приспособление 520 расположено в выемке 466 переходника 448, окружающей гильзу 406. Стопорное приспособление 520 включает в себя кольцо 522 с множеством радиально проходящих отверстий 524 и множество срезных штифтов 526, которые могут быть выполнены, как ласточкин хвост или винт, в качестве примеров. Каждый штифт 526 проходит радиально от первого конца 528А, расположенного в отверстии 524 в кольце 522 до второго конца 528В расположенного в отверстии 192 в гильзе 406. Штифты 526 расположены для выполнения функции мостиковых участков, удерживающих гильзу 406 фиксированной относительно кольца 522. Кольцо 522 расположено в выемке 466 внутренней поверхности 465 и смежно с верхней стороной выступа 154 в переходнике 448. Срезные штифты 526 могут быть выполнены, как гладкие ласточкины хвосты, резьбовые винты или болты, в качестве примеров, и могут удерживаться в кольце 522 или отверстии 192, благодаря запрессовке, резьбе или другой подходящей конфигурации. Во время эксплуатации разрыв каждого срезного штифта 526 на две части освобождает гильзу 406 для перемещения в осевом направлении вниз относительно кольца 522 и заплечика 154, при этом кольцо 522 сохраняет упор в заплечик 154. В качестве примера, срезной штифт 526 может быть выполнен с возможностью разрыва для разрушения, когда испытывает срезающую силу 1000 фунтов силы (454 кгс). Другие срезные штифты, имеющие большую или меньшую прочность, могут применяться в различных вариантах осуществления, или отличающееся число срезных штифтов может быть расположено для настройки на срезающую силу, которую следует приложить для перемещения гильзы 406. Как описано, мостиковые части 526 (т.е. срезные штифты 526) соединяют кольцо 522 с гильзой 406 для ограничения перемещения гильзы 406 относительно трубчатого переходника 448 вдоль оси 403. Стопорное приспособление 520 выполнено таким образом, что разрыв срезных штифтов 526 отсоединяет концевые части 528В штифтов от кольца 522 и переходника 448, обеспечивая перемещение перфорированной гильзы 406 вниз (вправо на фиг. 12) относительно переходника 448, вдоль оси 403.
[78] Как также показано на фиг. 12, кольцевое стопорное приспособление 408 проходит вдоль оси 403 от верхнего конца 501А до нижнего конца 501В и включает в себя внутреннюю поверхность 505 и наружную поверхность 506. Вдоль наружной поверхности 506 стопорное приспособление 408 включает в себя кольцевую канавку 508, которая содержит блокирующее кольцо 510, имеющее концы со скошенной кромкой, и кольцевой выступ 511 по борту дальнего конца 501А канавки 508. Наружный диаметр выступа 511 конфигурирует его для взаимодействия со скольжением по внутренней поверхности 465 переходника 448 из положения, показанного на фиг. 12, мимо канавки 472 и к выступу 154, по меньшей мере, когда срезные штифты 526 разрушены или отсутствуют.Для данной цели наружный диаметр выступа 511 равен или немного меньше диаметра D465. Концы 501А, 501В стопорного приспособления 408 имеют диаметр меньше внутреннего диаметра D465 переходника 448, оставляя некоторый объем кольцевого зазора на каждом конце стопорного приспособления 408. Аксиальная длина выступа 511 больше аксиальной длины канавки 472 переходника 448 для обеспечения беспрепятственного скольжения стопорного приспособления 408 вдоль внутренней поверхности переходника 448. Выполненный с возможностью взаимодействия со скольжением выступ 511, переходника 448 можно называть направляющей гильзой, гарантирующей аксиальное перемещение стопорного приспособления 408 и присоединенной гильзы 406, при этом, не ограничивая вращения стопорного приспособления 408 или гильзы 406 вокруг оси 403 в варианте осуществления фиг. 12.
[79] Когда является статичным, кольцо 510 на стопорном приспособлении 408 имеет внутренний диаметр больше внутреннего диаметра канавки 508, но меньше диаметра наружной поверхности 506. Кольцо 510 продолжается радиально за наружную поверхность 506. Во время работы кольцо 510 может быть вдавлено глубже в канавку 508. Вдоль внутренней поверхности 505 стопорное приспособление 408 включает в себя кольцевую канавку или выемку 512, также называемую переключающим профилем, для приема силового инструмента, такого как толкатель, описанного выше, для перемещения в осевом направлении стопорного приспособления 408.
[80] В собранном инструменте 400 фиг. 12, верхний конец 151А переходника 448 соединен резьбой с верхней оправкой 420. Нижний конец 151В переходника 448 соединен резьбой с кожухом 140 фильтра, который стыкуется с упором в нижний заплечик выступа 154. Стопорное приспособление 408 расположено в трубчатом переходнике 448 с верхним концом 501А, состыкованным в упор с нижним концом 421В верхней оправки 420, сдерживая перемещение вверх (влево на фиг. 12) стопорного приспособления 408. Нижний конец 501В стопорного приспособления 408 принимает и соединен резьбой с верхним концом 481А гильзы 406, удерживая гильзу 406 в фиксированном положении, ограничивая осевое перемещение и вращение относительно стопорного приспособления 408. Кольцевая канавка 508 с блокирующим кольцом 510 расположена в осевом направлении на верхней стороне (левый конец) площадки 474 в переходнике 448. Кольцу 510 приданы размеры, чтобы оставаться в канавке 508, и наружное смещение кольца 510 обеспечивает его выдвижение радиально наружу так, что кольцо 510 садится в упор на площадку 474 для ограничения перемещения стопорного приспособления 408 и соединенной гильзы 406 в осевом направлении вниз (вправо на фиг. 12). Аксиальное перемещение вниз стопорного приспособления 408 и гильзы 406 также ограничено стопорным приспособлением 520 со срезными штифтами 526, проходящими от кольца 522 в отверстия 192 гильзы 406. Таким образом, каждый срезной штифт 526 является мостиковым участком, который соединяет гильзу 406 с переходником 448 для удержания аксиального положения гильзы 406 относительно кожуха 402. В отличие от инструмента 100, который имеет направляющие штифты 194, проходящие между гильзой 106 и удлиненными пазами 164 направляющей гильзы 160 (фиг. 2), в инструменте 400 гильза 406 и стопорное приспособление 408 могут свободно вращаться относительно кожуха 402, поскольку такому вращению не препятствует конкретный элемент. Направляющие штифты 194 и пазы 164 отсутствуют в данном примере, поскольку инструмент 400 выполнен с возможностью приведения в действие инструментом, который тянет или толкает, а не режущим действием вращательного фрезерного инструмента. Стопорное приспособление 520 удерживает стопорное приспособление 408 и соединенную гильзу 406 в фиксированном положении по направлению оси относительно переходника 448, пока срезные штифты 526 не сорваны. Данное фиксированное аксиальное положение показано на фиг. 12. Имея конфигурацию, которая обеспечивает разрушение срезных штифтов 526, перфорированная гильза 406 является элементом инструмента, соединенным с возможностью скольжения с трубчатым кожухом или переходником для работы на забое скважины.
[81] На фиг. 12 инструмент 400 показан закрытым, здесь отверстия 110 в гильзе 406 не совмещены с отверстиями 112 в кожухе 402 и изолированы от отверстий 112 уплотнительными элементами. Указанное является закрытым положением гильзы 406 относительно кожуха 402 и ее кожуха 140 фильтра. Отверстия 110 отнесены в осевом направлении вверх от соответствующих отверстий 112, с которыми они могут совмещаться.
[82] Инструмент 400 заканчивания можно применять для открытия и закрытия отверстий 112 кожуха 402, в результате скольжения стопорного приспособления 408 и перфорированной гильзы 406 под действием толкателя, как описано выше, зажатого в кольцевой выемке 512 стопорного приспособления 408. Толкатель можно применять для давления в осевом направлении вниз на стопорное приспособление 408, обеспечивая разрушение срезных штифтов 526 и перемещение кольца 510 радиально внутрь, прижатого к площадке 474 и скользящего в осевом направлении по ней. В примере кольцо 510 достигает места кольцевой канавки 472 и повторно расширяется для прохода в обе, канавку 508 и канавку 472, блокируя стопорное приспособление 408 и гильзу 406 в отличающемся положении относительно переходника 448 и всего кожуха 402. Указанное является открытым положением гильзы 406 относительно кожуха 402, поскольку отверстия 110 в гильзе 406 совмещены с отверстиями 112 в кожухе 402, аналогично инструменту 100 на фиг. 10. Открытое положение гильзы 406 обеспечивает сообщение по текучей среде через отверстия 110, 112 и между внутренним каналом 109 и наружной поверхностью инструмента 400, в том числе через фильтр 104, для обеспечения поступления углеводородов или другой текучей среды на вход или выход из инструмента 400.
[83] Аналогично, гильза 406 может перемещаться из открытого положения, как описано, в закрытое положение (например, фиг. 12) в результате применения толкателя в кольцевой выемке 512 стопорного приспособления 408. Блокирующее кольцо 510, имеющее концы со скошенной кромкой, должно вытягиваться из канавки 472, радиально сжимаемое площадкой 474, и должно скользить вверх (влево) до повторного расширения и повторного зацепления стороны, противоположной площадке 474. После достижения верхней стороны площадки 474 кольцо 510 должно вновь удерживать аксиальное положение стопорного приспособления 408 и гильзы 406, как показано на фиг. 12. Конфигурированное со скошенными поверхностями, блокирующее кольцо 510 можно называть фиксирующим блокирующим кольцом, с функциональными возможностями удаления из канавки 472. Инструмент 400 можно повторно открывать и закрывать описанным способом для приспособления к различным скважинным операциям или условиям. В некоторых вариантах осуществления инструмент 400 может включать в себя блокирующее кольцо, соединенное способом, который не допускает высвобождения блокирующего кольца, при этом предотвращается перемещение инструмента 400 из открытого положения в закрытое положение.
[84] Работой инструмента 400 можно также управлять, применяя силовой инструмент другого типа для проталкивания вниз или вытягивания вверх с противодействием стопорного приспособления 408 или гильзы 406 для отрыва срезных штифтов 526. Например, без вращения фрезерный инструмент 270 (фиг. 9) может быть задействован для проталкивания в упор с выступающим внутрь заплечиком на верхнем конце 501А или на другом месте для вариантов осуществления с выступающим внутрь заплечиком с внутренним диаметром меньше диаметра DM инструмента. Силовым инструментом можно также управлять с помощью "мостовой пробки" или "переставной пробки для гидроразрыва" или "пакера", которые расположены внутри и прижимаются к внутренней поверхности 182 гильзы 406 или внутренней поверхности 505 стопорного приспособления 408, при этом прикладывают силу или давление к пробке или пакер для манипуляций с открытой или закрытой гильзой 406. Например, для перемещения скольжением гильзы 406 вниз, пробке можно передавать силу веса, приложенного на трубчатую колонну, которая проходит к устью скважины от пробки (аналогично "осевой нагрузке на долото"), или можно прикладывать давление текучей среды сверху на пробку. Некоторый варианты осуществления инструмента 400 можно реализовать без срезных штифтов и кольца 522, на основе стопорного приспособления 408 и кольца 510 для удержания гильзы 406 в закрытом положении при начальной установке в стволе скважины.
[85] Как также показано на фиг. 8, в некоторых вариантах осуществления вместо соединения верхнего кольцевого участка 204 и стопорного элемента 215 стопорного приспособления 108 парой резьб, участок 204 соединен с элементом 215 в другой конфигурация, такой как сварка или запрессовка пары поверхностей вместе. Некоторые варианты осуществления могут включать в себя части 204, 220, 230 стопорного приспособления 108, изготовленные в виде единой детали.
[86] Как также показано на фиг. 2 для сравнения, в некоторых вариантах осуществления стопорное приспособление 108 заменено стопорным приспособлением, удерживаемым на переходнике 148 срезными штифтами. Данное стопорное приспособление может быть выполнено из двух деталей, которые разделяются при отрыве срезных штифтов, или стопорное приспособление может быть выполнено, как одна деталь с возможностью скольжения в переходнике 148 вместе с перфорированной гильзой 106, когда срезные штифты оторваны.
[87] Хотя гильза 106 закреплена на внутренней части трубчатого переходника 148 на фиг. 1, в некоторых вариантах осуществления согласно принципам, описанным в данном документе, гильза вместо этого закреплена снаружи трубчатого кожуха или трубчатого переходника и выполнена с возможностью перемещения скольжением относительно них. Хотя подвижные гильзы 106, 406 являются перфорированными в примерах, описанных выше, в других вариантах осуществления подвижная гильза 106, 406 имеет сплошную стенку, выполненную с возможностью закрытия перфораций, выполненных в перфорированном кожухе 140. Подвижной гильзе 106, 406 со сплошной стенкой может быть обеспечено скольжение конфигурациями и способами, описанными выше. По меньшей мере в некоторых из данных вариантов осуществления перфорации 112 в кожухе 140 расположены вблизи верхнего конца подвижной гильзы 106, 406 так, что перемещение вниз сплошной подвижной гильзы открывает перфорации 112. Хотя, перфорированный кожух 140 показан окруженным фильтром 104, некоторый варианты осуществления включают в себя перфорированный кожух 140 без фильтра 104 вокруг него.
[88] Хотя показаны и описаны являющиеся примером варианты осуществления, их модификации могут быть выполнены специалистом в данной области техники без отхода от объема или идей данного документа. Варианты осуществления, описанные в данном документе, являются только примером и не налагают ограничений. Многочисленные вариации, комбинации и модификации систем, устройств и способов, описанные в данном документе являются возможными и относятся к объему раскрытия. Соответственно, объем защиты не ограничен вариантами осуществления, описанными в данном документе, но только ограничен приведенной ниже формулой изобретения, объем которой должен включать в себя все эквиваленты объекта изобретения по пунктам формулы. Включение любого частного способа, этапа или операции в описание или фигуру не обязательно означает, что частный этап или операция требуется для способа. Этапы или операции способа, перечисленные в подробном описании или формуле изобретения, могут быть выполнены в любом приемлемом порядке, за исключением частных этапов или операций, если имеются, для которых последовательность специально оговорена. В некоторых вариантах реализации два или больше этапов или операций способа могут быть выполнены параллельно, а не последовательно.
Реферат
Группа изобретений относится к устройствам, системам и способам для добычи скважинных текучих сред, таких как углеводороды. Технический результат – повышение надежности и эффективности инструментов для открытия и закрытия трубчатых эксплуатационных секций. Скважинный инструмент, выполненный с возможностью приема фрезерного инструмента или другого силового инструмента, включает в себя: трубчатую оправку, корпус переходника, соединенный с оправкой, направляющую гильзу, расположенную в корпусе переходника, подвижную гильзу, выполненную с возможностью перемещения скольжением в направляющей гильзе, и стопорное приспособление, расположенное со стороны устья скважины от подвижной гильзы. Стопорное приспособление включает в себя верхний кольцевой участок, нижний кольцевой участок, кольцевую полость между верхним и нижним кольцевыми участками, и мостиковый участок, проходящий между верхним и нижним кольцевыми участками. Верхний кольцевой участок вначале прикреплен к направляющей гильзе. Нижний кольцевой участок выполнен таким образом, что перемещение вниз нижнего кольцевого участка обеспечивает перемещение вниз подвижной гильзы в направляющей гильзе. Мостиковый участок содержит сквозной проход и тонкостенный сегмент, смежный с полостью. Фрезерование или иное отсоединение мостикового участка обеспечивает перемещение нижним кольцевым участком подвижной гильзы. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 13 ил.
