Устройство и способ струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, имеющего угол наклона от вертикального до горизонтального, и система и способ добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов

Номер патента: 17136

Опубликовано: 30.10.2012

Автор: Хенрикус Хармен Йоханнес Антониус Елсма

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, имеющего угол наклона от вертикального до горизонтального, содержащее устройство посадки первого направляющего механизма, механизм резки отверстия в обсадной трубе и механизм струйного формирования бокового канала, причем

устройство посадки первого направляющего механизма включает первый направляющий механизм, имеющий направляющий профиль, для позиционирования механизма резки отверстия в обсадной трубе и механизма струйного формирования бокового канала,

механизм резки отверстия в обсадной трубе содержит трубчатый перемещаемый корпус, в котором установлены

направляющий и отклоняющий башмак с установленным на нем вторым направляющим механизмом, имеющим направляющий профиль;

внутренний приводной элемент, соединенный своим верхним концом через колтюбинг с наземным оборудованием, а нижним - с двигателем вращения;

гибкий приводной вал, связанный с двигателем вращения и расположенный в направляющем канале направляющего и отклоняющего башмака, на конце которого установлено режущее устройство;

механизм струйного формирования бокового канала содержит трубчатый перемещаемый корпус, в котором установлены

направляющий и отклоняющий башмак с установленным на нем третьим направляющим механизмом, имеющим направляющий профиль;

генератор импульсов высокого давления, верхним концом соединенный через колтюбинг с наземным оборудованием, а нижним - с гибким шлангом высокого давления, проходящим по направляющему каналу направляющего и отклоняющего башмака;

статичная или вращающаяся струйная насадка, установленная на гибком шланге высокого давления, соединенная с перфорированным кожухом для облицовки боковых каналов.

2. Устройство по п.1, в котором устройство посадки первого направляющего механизма включает ориентирующий корпус, установленный на нем корпус анкера с анкером для посадки устройства посадки первого направляющего механизма в стволе скважины.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором в направляющем корпусе устройства посадки первого направляющего механизма выполнен паз, а на конце второго направляющего механизма установлен резьбовой элемент, выполненный с возможностью его вхождения во вращательно фиксируемое соединение с первым направляющим механизмом.

4. Устройство по п.1, в котором двигатель вращения может быть электрически питаемым от внешней сети или от батарей питания внутреннего приводного элемента либо гидравлически или пневматически приводимым во вращение за счет подачи извне протекающей жидкости или воздуха.

5. Устройство по п.1, в котором к двигателю вращения подсоединен нагнетательный насос, в свою очередь присоединенный к гибкому шлангу высокого давления.

6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее позиционирующие элементы, установленные на внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса, выполненные соосно с направляющими элементами, закрепленными на нагнетательном насосе или двигателе вращения.

7. Устройство по п.1, в котором генератор импульсов высокого давления может быть электрически или гидравлически питаемым от внешней сети или от батарей питания.

8. Устройство по п.1, в котором струйная насадка имеет по меньшей мере одно прямо направленное отверстие для струи и по меньшей мере одно обратно направленное отверстие для струи.

9. Устройство по п.1, в котором струйная насадка имеет множество промывочных форсунок.

10. Устройство по п.1, в котором струйная насадка может быть статичной или вращающейся.

11. Устройство по п.1, дополнительно содержащее зажимной механизм, имеющий первый зажимной элемент, установленный на внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса, и второй зажимной элемент.

12. Устройство по п.11, в котором второй зажимной элемент установлен на внутреннем приводном элементе или двигателе вращения.

13. Устройство по п.11, в котором второй зажимной элемент установлен на генераторе импульсов.

14. Устройство по п.1, в котором колтюбинг, установленный на механизме струйного формирования бокового канала, крепится к нему при помощи соединителя колтюбинга.

15. Устройство по п.1 выполнено с возможностью установки в стволе скважины, имеющем угол наклона от горизонтального до вертикального.

16. Способ струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, использующий устройство по любому из пп.1-15.

17. Система добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины, имеющим угол наклона от вертикального до горизонтального с множеством боковых каналов, содержащая

устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, имеющего угол наклона от вертикального до горизонтального, по п.1 для формирования множества боковых каналов закачки и множества боковых каналов добычи;

множество боковых каналов закачки, проходящих в подземный пласт от множества отверстий закачки в обсадной трубе и находящихся непосредственно на уровне залежей нефти или газа, сформированных способом по п.16, и расположенное непосредственно над ним множество боковых каналов добычи, проходящих в подземный пласт от множества отверстий добычи в обсадной трубе и расположенных непосредственно над уровнем залежей нефти или газа, сформированных способом по п.16;

один или более пакеров в обсадной трубе, попарно изолирующих отделение закачки, включающее область расположения множества боковых каналов закачки и расположенное над ним и смежное с ним отделение добычи, включающее область расположения множества боковых каналов добычи;

трубопровод закачки, проходящий сквозь пару пакеров, изолирующих отделение добычи, нижний конец которого выходит непосредственно в отделение закачки, а верхний подсоединен к источнику закачиваемого пара на поверхности;

трубопровод добычи, проходящий сквозь верхний пакер, изолирующий отделение добычи, нижний конец которого выходит непосредственно в отделение добычи, а верхний подсоединен к наземному оборудованию.

18. Система по п.17, в которой ствол скважины может иметь угол наклона от горизонтального до вертикального.

19. Способ добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины, имеющим угол наклона от вертикального до горизонтального, с множеством боковых каналов, использующий систему по п.17 и содержащий этапы, на которых

формируют множество боковых каналов закачки непосредственно в пласте с залежами нефти или газа и множество боковых каналов добычи, проходящих от ствола скважины, непосредственно в пласте над залежами нефти или газа способом по п.16;

создают отделение закачки в стволе скважины, изолируя, тем самым, область нахождения множества боковых каналов закачки, соединенное непосредственно с источником закачиваемого пара на поверхности;

создают отделение добычи в стволе скважины непосредственно над отделением закачки и смежное с ним, изолируя, тем самым, область нахождения множества боковых каналов добычи, соединенное с наземным оборудованием;

нагнетают пар из источника закачиваемого пара на поверхности в отделение закачки, а оттуда - в разрабатываемый пласт через перфорационные отверстия в боковых каналах закачки;

получают в отделении добычи нефть или газ, поднявшиеся из боковых каналов закачки через перфорационные отверстия боковых каналов закачки под воздействием давления пара и поступившие через перфорационные отверстия боковых каналов добычи в боковые каналы добычи;

выводят нефть или газ из отделения добычи на поверхность.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СТРУЙНОГО ФОРМИРОВАНИЯ МНОЖЕСТВА БОКОВЫХ КАНАЛОВ ОТ СТВОЛА СКВАЖИНЫ, ИМЕЮЩЕГО УГОЛ НАКЛОНА ОТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ДО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО, И СИСТЕМА И СПОСОБ ДОБЫЧИ СЫРЬЯ ИЗ ПОДЗЕМНОГО ПЛАСТА, ПЕРЕСЕКАЕМОГО СТВОЛОМ СКВАЖИНЫ С МНОЖЕСТВОМ БОКОВЫХ КАНАЛОВ Изобретение относится к буровым работам для разработки скважин и модернизации существующих скважин, а также к добыче нефти или газа из подземных разрабатываемых пластов. Техническим результатом является повышение эффективности и быстродействия разработки скважин и модернизации существующих скважин, увеличение их производительности. Устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины содержит устройство посадки первого направляющего механизма, механизм резки отверстия в обсадной трубе и механизм струйного формирования бокового канала. Способ струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины использует вышеуказанное устройство. Система добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов,содержит множество боковых каналов закачки, множество боковых каналов добычи, три пакера в обсадной трубе, изолирующих отделение закачки и отделение добычи, трубопровод закачки,трубопровод добычи. Способ добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов, использует вышеуказанную систему. 017136 Область техники Заявленная группа изобретений относится к буровым работам для разработки нефтяных скважин и модернизации существующих скважин для увеличения их производительности. Заявленная группа изобретений также относится к добыче тяжелой нефти или полезных минералов из подземных нефтеносных пластов. Предшествующий уровень техники Известно, что для добычи флюида, такого как сырая нефть или минералы, из скважин, пересекающих подземные разрабатываемые пласты, осуществляется формирование множества боковых каналов из главного или основного, обычно вертикального, ствола скважины посредством вращательного бурения или расширения от ствола, как это изложено в патентах США 4880067,4928767 и переизданном патенте США 33660 под авторством Jelsma, или посредством гидравлической струйной продувки, как это изложено в патентах США 5853056 и 6125949 под авторством Landers или в патентах США 6263948 и 6668948 под авторством Buckman и др. Другие изобретения, имеющие отношение к настоящему с точки зрения радиального или бокового формирования каналов, проходящих от первичной скважины, представлены патентами США 4497381,4527639 и 4787465 под авторством Dickenson и др., патентами США 4640362,4765173 и 4790384 под авторством Schellstede и др. Более поздние разработки продукта и процесса, относящиеся или использующие гидравлическое струйное формирование боковых каналов, представлены в патентах США 7422059 и 7441595 под авторствомJelsma, указанных выше. Однако в указанных устройствах применяют системы струйного бурения, которые направляют воду под высоким постоянным давлением для струйной продувки через пласт для формирования боковых каналов. Этот процесс струйного бурения каналов является обычно слишком медленным из-за того, что используется постоянное давление жидкости. Известно устройство для радиального бурения обсаженных скважин, содержащее корпус с криволинейной направляющей, гибкий вал, механизм вращения гибкого вала, выполненный в виде гидравлического забойного двигателя, механизм осевого перемещения гибкого вала и режущий инструмент. Механизм осевого перемещения гибкого вала выполнен в виде барабана и непрерывной гибкой трубы, намотанной на барабан, при этом корпус гидравлического забойного двигателя соединен с непрерывной гибкой трубой (патент РФ на полезную модель 80499, E21 В 43/11, 2008 г.). Недостатком данного устройства является то, что подобные устройства невозможно использовать в отклоненных секциях стволов скважин, так как они не могут легко следовать линии наклонных секций ствола скважины. Наиболее близким к предлагаемой системе и способу добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины, является устройство для закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из наклонной скважины, включающее спущенные в наклонную скважину обсадную колонну, зацементированную до наклонного участка и снабженную двумя группами перфорационных отверстий, первая из которых выполнена непосредственно за зацементированным участком обсадной колонны, а вторая- в оконечной ее части, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), пакер, центрирующий изолирующий затрубное пространство колонны НКТ в горизонтальном участке. Наклонный участок скважины выполнен восходящим в пределах пласта высоковязкой нефти, при этом обсадная колонна снаружи за первой и перед второй группой перфорационных отверстий снабжена дополнительными пакерами, причем колонна НКТ в конце заглушена, а снаружи на колонне НКТ перед первой группой перфорационных отверстий обсадной колонны со стороны устья установлена самоуплотняющаяся манжета, пропускающая по затрубному пространству колонны НКТ от пласта к устью, а в колонне НКТ выше самоуплотняющейся манжеты выполнена первая группа радиальных отверстий, сообщающих внутреннее пространство НКТ с затрубным пространством выше самоуплотняющейся манжеты, при этом в колонне НКТ выше радиальных каналов установлен погружной насос, а ближе к оконечной части колонны НКТ за пакером выполнена вторая группа радиальных отверстий, сообщающая внутреннее пространство колонны НКТ с затрубным пространством колонны НКТ, причем в колонне НКТ между двумя группами радиальных отверстий установлен обратный клапан (патент РФ 2408781, E21 В 43/24, 2010 г.). К недостаткам указанного устройства относятся достаточно большие временные энергозатраты и некоторая сложность и трудомкость реализации всего процесса закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из наклонной скважины, что в итоге снижает экономичность процесса разработки, повышая удельные затраты на единицу добываемой продукции. Краткое изложение существа изобретения Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является облегчение, упрощение,сокращение времени процесса разработки скважин, а также модернизации глубоких и сильно искривленных скважин, снижение затрат. Также задачей является повышение надежности работы системы, повышение пластового давления,увеличение объемов добываемой тяжелой нефти или минералов из подземного пласта. Заявленное изобретение позволяет проводить буровые работы и добывать тяжлую нефть и другие полезные минералы в наклонных секциях ствола скважины.-1 017136 Техническим результатом, получаемым при осуществлении предлагаемого изобретения, является повышение эффективности и быстродействия разработки нефтяных скважин и модернизации существующих скважин, увеличение их производительности, а также повышение эффективности добычи тяжелой нефти или минералов из подземного нефтеносного пласта. Технический результат достигается устройством для струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, имеющего угол наклона от вертикального до горизонтального, содержащим устройство посадки первого направляющего механизма,механизм резки отверстия в обсадной трубе и механизм струйного формирования бокового канала,причем устройство посадки первого направляющего механизма включает первый направляющий механизм,имеющий направляющий профиль, механизм резки отверстия в обсадной трубе содержит трубчатый перемещаемый корпус, в котором установлены направляющий и отклоняющий башмак с установленным на нем вторым направляющим механизмом, имеющим направляющий профиль; внутренний приводной элемент, соединенный своим верхним концом через колтюбинг с наземным оборудованием, а нижним - с двигателем вращения; гибкий приводной вал, связанный с двигателем вращения и расположенный в направляющем канале направляющего и отклоняющего башмака, на конце которого установлено режущее устройство; механизм струйного формирования бокового канала содержит трубчатый перемещаемый корпус, в котором установлены: направляющий и отклоняющий башмак с установленным на нем третьим направляющим механизмом, имеющим направляющий профиль; генератор импульсов высокого давления, верхним концом соединенный через колтюбинг с наземным оборудованием, а нижним - с гибким шлангом высокого давления, проходящим по направляющему каналу направляющего и отклоняющего башмака,статичная или вращающаяся струйная насадка, установленная на гибком шланге высокого давления, соединенная с перфорированным кожухом для облицовки боковых каналов. Устройство посадки первого направляющего механизма включает ориентирующий корпус с установленным на нем корпусом анкера с анкером для посадки устройства посадки первого направляющего механизма в стволе скважины. В направляющем корпусе устройства посадки первого направляющего механизма выполнен паз, а на конце второго направляющего механизма установлен резьбовой элемент, выполненный с возможностью его вхождения во вращательно фиксируемое соединение с первым направляющим механизмом. Двигатель вращения может быть электрически питаемым от внешней сети или от батарей питания внутреннего приводного элемента, либо гидравлически или пневматически приводимым во вращение за счет подачи извне протекающей жидкости или воздуха. К двигателю вращения может быть опционально подсоединен нагнетательный насос, в свою очередь присоединенный к гибкому шлангу высокого давления. Вместо двигателя вращения может быть установлен только нагнетательный насос. Устройство дополнительно содержит позиционирующие элементы, установленные на внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса, выполненные соосно с направляющими элементами, закрепленными на нагнетательном насосе или двигателе вращения. Генератор импульсов высокого давления может быть электрически или гидравлически питаемым от внешней сети или от батарей питания. Струйная насадка имеет по меньшей мере одно прямо направленное отверстие для струи и по меньшей мере одно обратно направленное отверстие для струи. Струйная насадка имеет множество промывочных форсунок. Устройство дополнительно содержит зажимной механизм, имеющий первый зажимной элемент,установленный на внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса, и второй зажимной элемент. Второй зажимной элемент установлен на двигателе вращения или его внутреннем приводном элементе и на генераторе импульсов. Колтюбинг, установленный на механизме струйного формирования бокового канала, крепится к нему при помощи соединителя колтюбинга. Устройство выполнено с возможностью установки в горизонтальном или наклонном стволе скважины. Технический результат также достигается способом струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, имеющего угол наклона от вертикального до горизонтального, использующим устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины. Технический результат также достигается системой добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины, имеющим угол наклона от вертикального до горизонтального, с множеством боковых каналов, содержащей упомянутое устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины;-2 017136 множество боковых каналов закачки, проходящих в подземный пласт от множества отверстий закачки в обсадной трубе и находящихся непосредственно на уровне залежей тяжелой нефти, и расположенное непосредственно над ним множество боковых каналов добычи, проходящих в подземный пласт от множества отверстий добычи в обсадной трубе и расположенных непосредственно над уровнем залежей тяжелой нефти, сформированных способом струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины; по меньшей мере три пакера в обсадной трубе, попарно изолирующих отделение закачки, включающее область расположения множества боковых каналов закачки и расположенное над ним и смежное с ним отделение добычи, включающее область расположения множества боковых каналов добычи; трубопровод закачки, проходящий сквозь пару пакеров, изолирующих отделение добычи, нижний конец которого выходит непосредственно в отделение закачки, а верхний подсоединен к источнику закачиваемого пара на поверхности; трубопровод добычи, проходящий сквозь верхний пакер, изолирующий отделение добычи, нижний конец которого выходит непосредственно в отделение добычи, а верхний подсоединен к наземному оборудованию. Ствол скважины может быть вертикальным или наклонным. Технический результат также достигается способом добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов, использующим систему добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов, и содержащим этапы, на которых формируют множество боковых каналов закачки непосредственно в пласте с залежами нефти или газа и множество боковых каналов добычи, проходящих от ствола скважины, непосредственно в пласте над залежами нефти или газа способом струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины; создают отделение закачки в стволе скважины, изолируя тем самым область нахождения множества боковых каналов закачки, соединенное непосредственно с источником закачиваемого пара на поверхности; создают отделение добычи в стволе скважины непосредственно над отделением закачки и смежное с ним, изолируя тем самым область нахождения множества боковых каналов добычи, соединенное с наземным оборудованием; нагнетают пар из источника закачиваемого пара на поверхности, в отделение закачки, а оттуда - в разрабатываемый пласт через перфорационные отверстия в боковых каналах закачки; получают в отделении добычи нефть или газ, поднявшиеся из боковых каналов закачки через перфорационные отверстия боковых каналов закачки под воздействием давления пара и поступившие через перфорационные отверстия боковых каналов добычи в боковые каналы добычи; выводят нефть или газ из отделения добычи на поверхность. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - вид в разрезе устройства посадки направляющего механизма; фиг. 2 - вид в разрезе механизма резки отверстия в обсадной трубе; фиг. 3 - вид в разрезе по линии А-А механизма резки отверстия в обсадной трубе; фиг. 4 - вид в разрезе механизма струйного формирования боковых каналов; фиг. 5 - вид в разрезе узла облицовки и промывки для формирования боковых каналов путем струйной промывки; фиг. 6 - общий вид в разрезе системы добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов. Описание предпочтительного варианта воплощения изобретения Устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины содержит устройство посадки первого направляющего механизма, механизм резки отверстия в обсадной трубе и механизм струйного формирования бокового канала. Устройство посадки первого направляющего механизма (фиг. 1) включает в себя первый направляющий механизм (1) с ориентирующим корпусом (2), имеющий направляющий профиль, установленный на корпусе анкера (3) с анкером (4). В первом направляющем механизме (1) выполнен паз (5) для установки в него резьбового элемента (6) второго направляющего механизма (7). Резьбовой элемент (6) обеспечивает последовательное вращательное позиционирование механизма резки отверстия в обсадной трубе (2) простым его подъемом с первого направляющего механизма (1),поворотом на необходимый угол и опусканием для повторного сцепления направляющих механизмов (1,7) при вырезании множества отверстий, проводимом в каждом повторно сцепленном положении. Эта возможность предусматривает точное и эффективное местоположение отверстий в обсадной трубе, не требуя точного управления поворотом с поверхности. Устройство посадки первого направляющего механизма служит для четкой фиксации устройства струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины на выбранном отрезке ствола скважины.-3 017136 Механизм резки отверстия в обсадной трубе (фиг. 2) содержит трубчатый перемещаемый корпус(8), в котором установлены направляющий и отклоняющий башмак (9) с установленным на его нижней части вторым направляющим механизмом (7), имеющим направляющий профиль, на конце которого установлен резьбовой элемент (6), предназначенный для вхождения во вращательно фиксируемое соединение с первым направляющим механизмом (1); внутренний приводной элемент (10), соединенный своим верхним концом с колтюбингом (11), проходящим через ствол скважины и связанным с наземным оборудованием, а нижним - с двигателем вращения (12) и/или с нагнетательным насосом (13). Двигатель вращения (12) может быть электрически питаемым от внешней сети или от батарей питания системы батарей внутреннего приводного элемента (10), либо гидравлически приводимым во вращение за счет подачи извне протекающей жидкости. К нагнетательному насосу (13) подсоединен гибкий приводной вал (14), расположенный в направляющем канале (15) направляющего и отклоняющего башмака (9). К концу гибкого приводного вала (14) подсоединено режущее устройство (16) для прорезания отверстий в обсадной трубе. На внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса (8) зафиксированы позиционирующие элементы (17), выполненные соосно с направляющими элементами (18), закрепленными на нагнетательном насосе (13) (фиг. 3). Позиционирующие элементы (17) совместно с направляющими элементами (18) позволяют сохранять рабочее положение внутреннего приводного элемента (10) в трубчатом перемещаемом корпусе (8) для выполнения операции резки обсадных труб и ограничивать движение внутреннего приводного элемента (10), как требуется для операции резки отверстий обсадной трубы. Механизм резки отверстия в обсадной трубе содержит зажимной механизм, который имеет первый зажимной элемент (19), установленный на внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса (8), и второй зажимной элемент (20), установленный на внутреннем приводном элементе (10). Зажимной механизм исключает вращение внутреннего приводного элемента (10) до начала работы механизма резки отверстия в обсадной трубе. Механизм струйного формирования бокового канала (фиг. 4) содержит трубчатый перемещаемый корпус (8), в котором установлены направляющий и отклоняющий башмак (9) с установленным на его нижней части третьим направляющим механизмом (21), имеющим направляющий профиль; генератор импульсов высокого давления (22), расположенный в трубчатом перемещаемом корпусе(8), верхним концом соединенный через колтюбинг (11), проходящий через ствол скважины, с наземным оборудованием, а нижним - с гибким шлангом высокого давления (23), проходящим по направляющему каналу (15) направляющего и отклоняющего башмака (9). Колтюбинг (11) крепится к генератору импульсов высокого давления (22) с помощью соединителя колтюбинга (24). На гибком шланге высокого давления (23) установлена струйная насадка (25), соединенная с перфорированным кожухом (26) для облицовки боковых каналов, которая имеет множество промывочных форсунок (27) (фиг. 5), причем промывочные форсунки (27) имеют прямо направленные отверстия для струи и обратно направленные отверстия для струи. Конструкция отверстий для струи позволяет обеспечить силу тяги от двух пульсирующих струй жидкости под высоким давлением, тем самым обеспечивая поступательное перемещение насадки по материалу пласта. Механизм струйного формирования бокового канала также содержит зажимной механизм, который имеет первый зажимной элемент (19), установленный на внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса (8), и второй зажимной элемент (20), установленный на генераторе импульсов высокого давления (22) механизма струйного формирования боковых каналов. Зажимной механизм исключает перемещение генератора импульсов высокого давления (22) до начала работы механизма резки отверстия в обсадной трубе. Заявленное устройство применяется как в вертикальных, так и в наклонных стволах скважины. Работает устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины следующим образом. Опускают в скважину устройство посадки первого направляющего механизма, фиксируют его при помощи анкера (3), посаженного на корпус анкера (4), с выбранной угловой ориентацией в стволе скважины. Затем опускают в скважину с помощью колтюбинга (11) механизм резки отверстия в обсадной трубе. Колтюбинг (11) проталкивает механизм резки отверстия в обсадной трубе до направляющей опорной поверхности с первым направляющим механизмом (1) устройства посадки первого направляющего механизма.-4 017136 Второй направляющий механизм (7) фиксировано соединяется с первым направляющим механизмом (1) посредством установки его резьбового элемента (6) в паз (5) в ориентирующем корпусе (2) устройства посадки первого направляющего механизма. Альтернативно, подают питание от наземного оборудования на двигатель вращения (12), либо начинают нагнетать жидкость от наземного оборудования в механизм резки отверстия в обсадной трубе через колтюбинг (11), гидравлически активируя двигатель вращения (12) и/или его нагнетательный насос(13). Зажимной механизм, изначально находящийся в запорном положении, гидравлически активируется и приходит в разъединенное положение, освобождая второй зажимной элемент (20) от первого зажимного элемента (19), тем самым позволяя внутреннему приводному элементу (10) начать вращение в трубчатом перемещаемом корпусе (8). Далее вращение и поступательное движение от двигателя вращения (12) и/или его нагнетательного насоса (13) передается гибкому приводному валу (14), расположенному в направляющем канале (15) отклоняющего и направляющего башмака (9), который линейно и с вращением продвигается вместе с режущим устройством (16) по обсадной трубе к месту для будущего бокового канала. После выбора местоположения бокового канала режущее устройство (16) начинает прорезать отверстие для бокового канала в обсадной трубе. При этом позиционирующие элементы (17) совместно с направляющими элементами (18) сохраняют рабочее положение внутреннего приводного элемента (10) в трубчатом перемещаемом корпусе (8) и ограничивают движение внутреннего приводного элемента (10), как требуется для операции резки отверстий обсадной трубы. Для вырезания следующего отверстия механизм резки отверстия в обсадной трубе благодаря резьбовому элементу (6) приподнимается с первого направляющего механизма (1), поворачивается на необходимый угол, преимущественно 90, и снова опускается и фиксируется вторым направляющим механизмом (7) с первым направляющим механизмом (1). Эта возможность предусматривает точное и эффективное местоположение отверстий в обсадной трубе, не требуя точного управления поворотом с поверхности. Данная операция повторяется необходимое число раз для прорезания необходимого множества отверстий в обсадной трубе. После того как желаемое число отверстий в обсадной трубе вырезано, механизм резки отверстия в обсадной трубе извлекается из ствола скважины с помощью колтюбинга (11). Далее опускают в скважину с помощью колтюбинга (11) механизм струйного формирования бокового канала, закрепленный с помощью соединителя колтюбинга (24). Колтюбинг (11) проталкивает механизм струйного формирования бокового канала до направляющей опорной поверхности с первым направляющим механизмом (1). Третий направляющий механизм (21) поворачивается и фиксировано соединяется с первым направляющим механизмом (1). Начинают нагнетать промывочную жидкость от наземного оборудования в механизм струйного формирования бокового канала через колтюбинг (11). При прохождении промывочной жидкости через генератор импульсов высокого давления (22) зажимной механизм, изначально находящийся в запорном положении, гидравлически активируется и приходит в разъединенное положение, освобождая второй зажимной элемент (20) от первого зажимного элемента (19), отсоединяя генератор импульсов высокого давления (22) от трубчатого перемещаемого корпуса (8) и допуская линейное перемещение генератора импульсов высокого давления (22) и гибкого шланга высокого давления (23) в трубчатом перемещаемом корпусе (8) для струйного бурения боковых каналов. Генератор импульсов высокого давления (22) обеспечивает пульсирующий выпуск жидкости для струйного бурения под высоким давлением и линейно перемещает гибкий шланг высокого давления (23) в пределах трубчатого перемещаемого корпуса (8) по направляющему каналу (15) отклоняющего и направляющего башмака (9), который затем поступает в окружающий пласт. Генератор импульсов высокого давления (22) также может получать жидкость для струйного бурения из боковых каналов. Установленная на конце гибкого шланга высокого давления (23) струйная насадка (25) перемещается через предварительно прорезанное отверстие бокового канала обсадной трубы в окружающий пласт. От наземного оборудования через генератор импульсов высокого давления (22) по гибкому шлангу высокого давления (23) поступает промывочная жидкость под давлением в струйную насадку (25), которая гидравлически запускается в работу. Через множество промывочных форсунок (27) струйной насадки (25) пульсирующая струя жидкости под высоким давлением поступает через заранее прорезанное отверстие в пласт, размывая материал пласта, тем самым формируя боковой канал. Под действием силы тяги от двух струй: прямо направленной и обратно направленной, струйная насадка (25) статично или вращательно перемещается по материалу пласта.-5 017136 Затем струйная насадка (25), проходя в размытый боковой канал, тянет за собой перфорированный кожух (26), который устанавливается в боковом канале и полностью облицовывает боковой канал закачки или добычи, не давая ему обрушаться. Перфорированный кожух (26) устанавливается в каждом из боковых каналов после размытия материала пласта. Данная операция повторяется для каждого прорезанного отверстия в обсадной трубе. С помощью данного этапа формируют множество боковых отверстий и каналов закачки, проходящих на уровне залежей тяжелой нефти. На следующем этапе повторяют все операции заново на более высоком участке того же ствола скважины, расположенном непосредственно над залежами нефти и над сформированным множеством боковых каналов закачки, начиная с установки устройства посадки первого направляющего механизма,формируя в результате множество боковых отверстий и каналов добычи непосредственно над каналами закачки. Способ струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины осуществляют с помощью устройства струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины. Способ струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины состоит из следующих этапов: формируют множество боковых отверстий закачки; далее формируют множество боковых каналов закачки. Для формирования множества боковых отверстий закачки опускают в скважину устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, фиксируют его; выбирают местоположение бокового канала и начинают прорезать отверстие для бокового канала в обсадной трубе; поворачивают устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины на необходимый угол для вырезания следующего бокового отверстия; повторяют все этапы необходимое число раз для прорезания необходимого множества боковых отверстий в обсадной трубе; Для формирования множества боковых каналов закачки подводят жидкость под давлением к прорезанному боковому отверстию в обсадной трубе; размывают материал пласта с помощью пульсирующей струи жидкости под высоким давлением,тем самым формируя боковой канал; затем устанавливают в размытом боковом канале перфорированный кожух, и полностью облицовывают боковой канал, не давая ему обрушаться; формируют и облицовывают, таким образом, боковые каналы для каждого прорезанного бокового отверстия в обсадной трубе. После завершения формирования необходимого множества боковых каналов в обсадной трубе устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины извлекают из ствола скважины. Далее формируют таким же образом множество боковых отверстий добычи и боковых каналов добычи. Для этого выбирают место в стволе скважины, расположенное непосредственно над залежами нефти и над сформированными каналами закачки, и повторяют все вышеуказанные этапы. Система добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов (фиг. 6), состоит из следующих составляющих. Множество боковых каналов закачки (28), облицованных перфорированным кожухом (26), проходит в подземный пласт от множества отверстий закачки (29) в обсадной трубе и находится непосредственно на уровне залежей тяжелой нефти. Непосредственно над множеством боковых каналов закачки (28) находится множество боковых каналов добычи (30), облицованных перфорированным кожухом (26), проходящих в подземный пласт от множества отверстий добычи (31) в обсадной трубе и расположенных непосредственно над уровнем залежей тяжелой нефти. Множество боковых каналов закачки и добычи (28, 30) сформированы способом струйного формирования множества боковых каналов, проходящих от ствола скважины в окружающий пласт с использованием устройства струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины. В обсадной трубе установлены три пакера (32), попарно изолирующих отделение закачки (33),включающее в себя область расположения множества боковых каналов закачки (28) и расположенное над ним и смежное с ним отделение добычи (34), включающее в себя область расположения множества боковых каналов добычи (30). Сквозь пару пакеров (32), изолирующих отделение добычи (34), проходит трубопровод закачки(35), нижний конец которого выходит непосредственно в отделение закачки (33), а верхний подсоединен к источнику закачиваемого пара на поверхности.-6 017136 Сквозь верхний пакер (32), изолирующий отделение добычи (34), проходит трубопровод добычи(36), нижний конец которого выходит непосредственно в отделение добычи (34), а верхний подсоединен к наземному оборудованию. Работает система добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов, следующим образом. Устанавливают пару пакеров (32) в обсадной трубе скважины на уровне залежей нефти, изолируя область нахождения множества боковых каналов закачки (29), облицованных перфорированным кожухом (26), формируя, тем самым, отделение закачки (33). Соединяют отделение закачки (33) через трубопровод закачки (35) с источником закачиваемого пара на поверхности. Далее устанавливают третий пакер (32) непосредственно над отделением закачки (33) выше уровня залежей нефти, изолируя, тем самым, область нахождения множества боковых каналов добычи (30), облицованных перфорированным кожухом (26), формируя, тем самым, отделение добычи (34). Соединяют отделение добычи (34) с наземным оборудованием через трубопровод добычи (36). Нагнетают пар из источника закачиваемого пара на поверхности через трубопровод закачки (35) в отделение закачки (33). Пар под давлением из отделения закачки (33) начинает поступать через отверстия закачки (29) в боковые каналы закачки (28), а затем сквозь перфорированный кожух (26) боковых каналов закачки (28)- в разрабатываемый пласт, достигая непосредственно разрабатываемых залежей. Нефть или газ под воздействием давления пара поднимается с места своей залежи и проходит выше по пласту, попадая в расположенные непосредственно над боковыми каналами закачки (28) боковые каналы добычи (30) сквозь перфорированный кожух (26) боковых каналов добычи (30). Из каналов добычи (30) через отверстия добычи (31) нефть или газ поступает в отделение добычи(34), откуда ее по трубопроводу добычи (36) выводят на поверхность. Система полностью управляема и значительно уменьшает процент ошибок и сбоев, которые присущи современным системам, используемым для радиального бурения. В качестве добываемого сырья вместо нефти могут быть полезные минералы и другое подземное сырье. Для добычи полезных минералов применяют химическое выщелачивание. Способ добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов, осуществляют с помощью системы добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов. Способ добычи сырья содержит этапы, на которых формируют множество боковых каналов закачки (28) непосредственно в пласте с залежами нефти или газа и множество боковых каналов добычи (30), проходящих от ствола скважины, непосредственно в пласте над залежами нефти или газа; создают отделение закачки (33) в стволе скважины, изолируя, тем самым, область нахождения множества боковых каналов закачки (28), соединенное непосредственно с источником закачиваемого пара на поверхности; создают отделение добычи (34) в стволе скважины непосредственно над отделением закачки (33) и смежное с ним, изолируя, тем самым, область нахождения множества боковых каналов добычи (30), соединенное с наземным оборудованием; нагнетают пар из источника закачиваемого пара на поверхности в отделение закачки (33), а оттуда в разрабатываемый пласт через перфорационные отверстия в боковых каналах закачки (28); получают в отделении добычи (34) нефть или газ, поднявшиеся из боковых каналов закачки (28) через перфорационные отверстия боковых каналов закачки (28) под воздействием давления пара и поступившие через перфорационные отверстия боковых каналов добычи (30) в боковые каналы добычи (30); выводят нефть или газ из отделения добычи (34) на поверхность. Заявленная группа изобретений позволяет значительно увеличить производительность скважины,увеличить объм добываемой нефти или газа при значительном сокращении временных, энерго- и трудозатрат. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, имеющего угол наклона от вертикального до горизонтального, содержащее устройство посадки первого направляющего механизма, механизм резки отверстия в обсадной трубе и механизм струйного формирования бокового канала, причем устройство посадки первого направляющего механизма включает первый направляющий механизм,имеющий направляющий профиль, для позиционирования механизма резки отверстия в обсадной трубе и механизма струйного формирования бокового канала,механизм резки отверстия в обсадной трубе содержит трубчатый перемещаемый корпус, в котором установлены-7 017136 направляющий и отклоняющий башмак с установленным на нем вторым направляющим механизмом, имеющим направляющий профиль; внутренний приводной элемент, соединенный своим верхним концом через колтюбинг с наземным оборудованием, а нижним - с двигателем вращения; гибкий приводной вал, связанный с двигателем вращения и расположенный в направляющем канале направляющего и отклоняющего башмака, на конце которого установлено режущее устройство; механизм струйного формирования бокового канала содержит трубчатый перемещаемый корпус, в котором установлены направляющий и отклоняющий башмак с установленным на нем третьим направляющим механизмом, имеющим направляющий профиль; генератор импульсов высокого давления, верхним концом соединенный через колтюбинг с наземным оборудованием, а нижним - с гибким шлангом высокого давления, проходящим по направляющему каналу направляющего и отклоняющего башмака; статичная или вращающаяся струйная насадка, установленная на гибком шланге высокого давления, соединенная с перфорированным кожухом для облицовки боковых каналов. 2. Устройство по п.1, в котором устройство посадки первого направляющего механизма включает ориентирующий корпус, установленный на нем корпус анкера с анкером для посадки устройства посадки первого направляющего механизма в стволе скважины. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором в направляющем корпусе устройства посадки первого направляющего механизма выполнен паз, а на конце второго направляющего механизма установлен резьбовой элемент, выполненный с возможностью его вхождения во вращательно фиксируемое соединение с первым направляющим механизмом. 4. Устройство по п.1, в котором двигатель вращения может быть электрически питаемым от внешней сети или от батарей питания внутреннего приводного элемента либо гидравлически или пневматически приводимым во вращение за счет подачи извне протекающей жидкости или воздуха. 5. Устройство по п.1, в котором к двигателю вращения подсоединен нагнетательный насос, в свою очередь присоединенный к гибкому шлангу высокого давления. 6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее позиционирующие элементы, установленные на внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса, выполненные соосно с направляющими элементами, закрепленными на нагнетательном насосе или двигателе вращения. 7. Устройство по п.1, в котором генератор импульсов высокого давления может быть электрически или гидравлически питаемым от внешней сети или от батарей питания. 8. Устройство по п.1, в котором струйная насадка имеет по меньшей мере одно прямо направленное отверстие для струи и по меньшей мере одно обратно направленное отверстие для струи. 9. Устройство по п.1, в котором струйная насадка имеет множество промывочных форсунок. 10. Устройство по п.1, в котором струйная насадка может быть статичной или вращающейся. 11. Устройство по п.1, дополнительно содержащее зажимной механизм, имеющий первый зажимной элемент, установленный на внутренней стороне трубчатого перемещаемого корпуса, и второй зажимной элемент. 12. Устройство по п.11, в котором второй зажимной элемент установлен на внутреннем приводном элементе или двигателе вращения. 13. Устройство по п.11, в котором второй зажимной элемент установлен на генераторе импульсов. 14. Устройство по п.1, в котором колтюбинг, установленный на механизме струйного формирования бокового канала, крепится к нему при помощи соединителя колтюбинга. 15. Устройство по п.1 выполнено с возможностью установки в стволе скважины, имеющем угол наклона от горизонтального до вертикального. 16. Способ струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, использующий устройство по любому из пп.1-15. 17. Система добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины, имеющим угол наклона от вертикального до горизонтального с множеством боковых каналов, содержащая устройство струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, имеющего угол наклона от вертикального до горизонтального, по п.1 для формирования множества боковых каналов закачки и множества боковых каналов добычи; множество боковых каналов закачки, проходящих в подземный пласт от множества отверстий закачки в обсадной трубе и находящихся непосредственно на уровне залежей нефти или газа, сформированных способом по п.16, и расположенное непосредственно над ним множество боковых каналов добычи, проходящих в подземный пласт от множества отверстий добычи в обсадной трубе и расположенных непосредственно над уровнем залежей нефти или газа, сформированных способом по п.16; один или более пакеров в обсадной трубе, попарно изолирующих отделение закачки, включающее область расположения множества боковых каналов закачки и расположенное над ним и смежное с ним отделение добычи, включающее область расположения множества боковых каналов добычи; трубопровод закачки, проходящий сквозь пару пакеров, изолирующих отделение добычи, нижний-8 017136 конец которого выходит непосредственно в отделение закачки, а верхний подсоединен к источнику закачиваемого пара на поверхности; трубопровод добычи, проходящий сквозь верхний пакер, изолирующий отделение добычи, нижний конец которого выходит непосредственно в отделение добычи, а верхний подсоединен к наземному оборудованию. 18. Система по п.17, в которой ствол скважины может иметь угол наклона от горизонтального до вертикального. 19. Способ добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины, имеющим угол наклона от вертикального до горизонтального, с множеством боковых каналов, использующий систему по п.17 и содержащий этапы, на которых формируют множество боковых каналов закачки непосредственно в пласте с залежами нефти или газа и множество боковых каналов добычи, проходящих от ствола скважины, непосредственно в пласте над залежами нефти или газа способом по п.16; создают отделение закачки в стволе скважины, изолируя, тем самым, область нахождения множества боковых каналов закачки, соединенное непосредственно с источником закачиваемого пара на поверхности; создают отделение добычи в стволе скважины непосредственно над отделением закачки и смежное с ним, изолируя, тем самым, область нахождения множества боковых каналов добычи, соединенное с наземным оборудованием; нагнетают пар из источника закачиваемого пара на поверхности в отделение закачки, а оттуда - в разрабатываемый пласт через перфорационные отверстия в боковых каналах закачки; получают в отделении добычи нефть или газ, поднявшиеся из боковых каналов закачки через перфорационные отверстия боковых каналов закачки под воздействием давления пара и поступившие через перфорационные отверстия боковых каналов добычи в боковые каналы добычи; выводят нефть или газ из отделения добычи на поверхность.

МПК / Метки

МПК: E21B 7/08, E21B 43/24, E21B 43/114, E21B 43/119, E21B 43/11

Метки: струйного, боковых, ствола, вертикального, сырья, множества, уголь, горизонтального, подземного, имеющего, стволом, система, каналов, устройство, формирования, пласта, скважины, наклона, множеством, способ, пересекаемого, добычи

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/11-17136-ustrojjstvo-i-sposob-strujjnogo-formirovaniya-mnozhestva-bokovyh-kanalov-ot-stvola-skvazhiny-imeyushhego-ugol-naklona-ot-vertikalnogo-do-gorizontalnogo-i-sistema-i-sposob-dobychi-s.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство и способ струйного формирования множества боковых каналов от ствола скважины, имеющего угол наклона от вертикального до горизонтального, и система и способ добычи сырья из подземного пласта, пересекаемого стволом скважины с множеством боковых каналов</a>

Похожие патенты