Способ и устройство для формирования подземной скважины

Номер патента: 9165

Опубликовано: 26.10.2007

Автор: Веставик Ола Михаэль

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ формирования подземной скважины (10) с установкой обсадной трубы или песочного фильтра (6) и с возможным последующим спуском эксплуатационной колонны (46) в скважину (10), отличающийся тем, что спускной инструмент (1), содержащий буровой инструмент (14), расширяемую обсадную трубу или песочный фильтр (6), расширитель (32) и пакер (28), выполненный с возможностью обеспечения уплотнения относительно стенки скважины (10), размещают на дне скважины (10) и бурят скважину (10) на требуемую длину для последующей установки расширяемой обсадной трубы или песочного фильтра (6).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после установки расширяемой обсадной трубы или песочного фильтра (6) спускной инструмент (1), за исключением расширяемой обсадной трубы (6), вытягивают из скважины (10).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что спускной инструмент (1) перемещают к дну скважины (10) посредством создания давления флюида в скважине (10) над спускным инструментом (1).

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что флюид, находящийся в скважине (10) под спускным инструментом (1), отводят на поверхность через второй канал (24) трубопровода.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что флюид, находящийся в скважине (10) под спускным инструментом (1), отводят на поверхность через второй канал (24) трубопровода посредством глубинного насоса.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в кольцевой зазор (40) между расширяемой обсадной трубой (6) и скважиной (10) направляют цементирующую массу, нагнетаемую через расширяемую обсадную трубу (6) или находящуюся в указанной обсадной трубе.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что усиливающую обсадную колонну (42) вводят в обсадную колонну (12) и прикрепляют к обсадной колонне (12).

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что усиливающую обсадную колонну (42) расширяют с прикреплением к обсадной колонне (12).

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что усиливающую обсадную колонну (42) прикрепляют к обсадной колонне (12) цементированием.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что буровую колонну (8) приводят, по существу, в состояние невесомости путем обеспечения циркуляции жидкости в буровой колонне (8), причем указанная жидкость имеет более низкую плотность, чем жидкость снаружи от буровой колонны (8).

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбуривают цилиндрический керн и транспортируют его на поверхность в процессе бурения посредством потока жидкости через нижний инструментальный блок (2) вверх по обратному каналу в буровой колонне (8).

12. Конструкция спускного инструмента (1) для бурения или очистки скважины и возможной установки обсадной трубы или песочного фильтра и эксплуатационной колонны в подземной скважине (10), отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) содержит буровой инструмент (14), расширяемую обсадную трубу (6), расширитель (32) и пакер (28), выполненный с возможностью обеспечения уплотнения относительно стенки скважины (10), при этом буровой инструмент (14) разъемным образом прикреплен к нижней части расширяемой обсадной трубы (6), а расширитель (32) и пакер (28) разъемным образом прикреплены к верхней части расширяемой обсадной трубы (6).

13. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) связан с поверхностью с помощью буровой колонны (8), выполненной в типовом случае в виде двойной гибкой насосно-компрессорной трубы.

14. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) снабжен роликовым якорем (30).

15. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) снабжен роликами для уменьшения трения скольжения, одновременно служащими в качестве роликового якоря.

16. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) выполнен с возможностью сообщения с поверхностью посредством по меньшей мере одного канала (18, 24) трубопровода.

17. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что буровой инструмент (14) приводится буровым двигателем (16), питаемым флюидом под давлением, подаваемым с поверхности через каналы (18, 24) трубопровода.

18. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что буровой инструмент (14) приводится буровым двигателем (16), питаемым электрической энергией, подаваемой с поверхности по меньшей мере через один из каналов (18, 24) трубопровода.

19. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из каналов (18, 24) трубопровода буровой колонны, обсадная колонна (12) или эксплуатационная колонна (46) электрически изолированы от потенциала земли посредством электроизоляционного материала (45) с возможностью передачи энергии и сигналов через металл соответствующей трубы.

20. Конструкция по п.19, отличающаяся тем, что в электроизоляционном материале (45) расположены электрические или оптические кабели (44).

21. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровая колонна (8) изготовлена из легкого металла.

22. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровая колонна (8) армирована волокнистыми композиционными материалами.

23. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровая колонна (8), расширяемая обсадная труба (6) и эксплуатационная колонна (46) выполнены сворачиваемыми и предназначены для хранения на барабанах на поверхности перед разматыванием в скважину (10).

24. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровое оборудование размещено на плавучем судне (60) для бурения скважины (10) в морском дне, причем буровая колонна (8) проходит через открытое море.

25. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровое оборудование (64) размещено на плавучем судне (60) для бурения скважины (10) в морском дне, причем буровая колонна (8) проходит через стояк (66) от морского дна до судна, причем стояк (66) снабжен плавучими элементами.

26. Конструкция по п.25, отличающаяся тем, что стояк (66) выполнен телескопическим с возможностью допуска определенного дрейфа судна из его положения над скважиной (10).

27. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что расширитель (32) исключен, а пакер (28), выполненный с возможностью обеспечения уплотнения относительно стенки скважины (10), встроен упрощенным образом в расширяемую обсадную трубу (6) с образованием ее неотъемлемой части.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

009165 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу формирования подземной скважины, в частности нефтяной скважины. Под формированием имеется в виду полное или частичное бурение скважины, затем ее закрепление с целью уплотнения стенки скважины и установка в скважине эксплуатационной колонны для добычи или закачивания жидкости. Для уже существующей скважины способ может также использоваться для крепления скважины обсадной колонной или для установки эксплуатационной колонны с обеспечением улучшенных скважинных измерений и контроля. Более конкретно, изобретение относится к способу, в котором обсадная колонна вводится в скважину вместе с буровым инструментом и устанавливается в ней перед подъемом бурового инструмента на поверхность. Способ особенно пригоден для так называемого направленного бурения, при котором направление скважины может значительно отклоняться от вертикали. Кроме того, способ включает в себя установку эксплуатационной колонны, возможно, с электрическими или оптическими кабелями в ее составе, а также, возможно, с датчиками и исполнительными органами для подготовки скважины к добыче или закачиванию жидкости. Изобретение также относится к устройству для осуществления способа. В описании понятия верх, верхний и низ, нижний используются применительно к инструменту,находящемуся в вертикальной скважине. Предшествующий уровень техники При бурении подземных скважин с отклонением от вертикали могут возникать трудности, связанные с передачей буровой коронке достаточного усилия подачи. Причина может заключаться в том, что значительная часть веса буровой колонны и веса возможных удлинителей над буровой коронкой поглощается трением между стенкой скважины и буровой колонной. Оказалось, например, что могут возникать затруднения в продвижении обсадной колонны в скважине с отклонением от вертикали, когда в ней имеются относительно длинные и почти горизонтальные участки. Причиной являются высокие фрикционные силы, которые создаются между скважиной и обсадной колонной при ее движении и которые необходимо преодолевать. В патентном документе Норвегии 179261 описано устройство, в котором над буровой коронкой расположен поршень, который может перемещаться в скважине с уплотнением. Давление флюида в скважине передает на поршень усилие, которое обеспечивает продвижение буровой коронки в скважину. В данном документе в ограниченной степени описано закрепление и заканчивание скважин. Сущность изобретения Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении недостатков известных решений. В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет признаков, изложенных в описании и пунктах формулы. Нижний инструментальный блок содержит буровой инструмент, который сам по себе известен и предназначен для бурения скважины большего диаметра по сравнению с отверстием, через которое буровой инструмент может быть проведен. Нижний инструментальный блок содержит также приводной двигатель для бурового инструмента, необходимые клапаны и аппаратуру для управления буровым инструментом. Выгодно также, чтобы нижний инструментальный блок был снабжен скважинными приборами для измерения положений, давления и параметров пласта, а также противовыбросным устройством,встроенным в обратную линию потока для контроля давления и предотвращения выброса. Нижний инструментальный блок соединен по меньшей мере с двумя каналами трубопровода, проходящими на поверхность. Выгодным образом может быть использована буровая колонна в виде двойной гибкой насосно-компрессорной трубы, в которой одна гибкая труба проходит внутри внешней гибкой трубы большего диаметра. Альтернативно, буровая колонна может представлять собой трубопровод другого типа с двумя каналами или две гибкие трубы, расположенные рядом друг с другом. Буровая колонна такого типа имеет по меньшей мере два раздельных канала. Буровая колонна в виде двойной гибкой насосно-компрессорной трубы выбрана в качестве примера, в общем случае способ и устройство по изобретению применимы также для случаев использования соединенных наматываемых или ненаматываемых труб. Буровая колонна проходит от нижнего инструментального блока до поверхности, при этом первый канал гибкой насосно-компрессорной трубы используется для нагнетания вниз бурового флюида, а второй канал, возможно, внутренний канал, используется для возврата бурового флюида и бурового шлама. Обсадная труба, которая прикреплена своей нижней частью к нижнему инструментальному блоку,окружает гибкую насосно-компрессорную трубу по ее длине от нижнего инструментального блока до верха. Предпочтительно обсадная труба выполнена деформируемой и расширяемой таким образом, что она может быть пластично деформирована как перед установкой в скважине, так и после установки. В дальнейшем обсадная труба будет называться расширяемой обсадной трубой, хотя в соответствии с изобретением может быть выбран пример осуществления способа, в котором эта труба не расширяется. Верхний инструментальный блок окружает гибкую насосно-компрессорную трубу с уплотнением и возможностью относительного перемещения и прикреплен к верхней части расширяемой обсадной тру-1 009165 бы. Верхний инструментальный блок содержит смещаемый пакер для уплотнения относительно стенки скважины. Этот пакер может быть выполнен расширяемым (раздвижным), его расширяют под управлением с поверхности земли для обеспечения уплотненного контакта со стенкой скважины, например, посредством приложения к нему противодавления. Пакер может также содержать встроенный регулируемый клапан, допускающий проход потока через пакер в конкретной ситуации, например, при спуске бурового оборудования в скважину. Верхний инструментальный блок может содержать также роликовый якорь, выполненный с возможностью поглощения крутящих моментов, например, от бурового инструмента. Кроме того, верхний инструментальный блок может содержать расширительную оправку для расширения обсадной трубы. В предпочтительном примере выполнения расширительная оправка снабжена колесами или другими вращающимися устройствами для снижения трения и облегчения расширения расширяемой обсадной трубы. Эти колеса могут использоваться полностью или частично как роликовый якорь для поглощения упомянутых крутящих моментов. Таким образом, спускной инструмент по изобретению содержит верхний и нижний инструментальные блоки, обсадную трубу и два канала трубопровода, проходящих от нижнего инструментального блока к поверхности. Способ бурения скважины и установки в ней обсадной трубы включает в себя опускание спускного инструмента на дно скважины, в которой обсадная колонна уже установлена и зацементирована. Давление флюида в кольцевом зазоре над верхним инструментальным блоком воздействует на спускной инструмент, вызывая прижим бурового инструмента к дну скважины, в то время как подвижный уплотняющий пакер верхнего инструментального блока обеспечивает уплотнение относительно установленной обсадной колонны. Буровой флюид нагнетают с поверхности через первый канал трубопровода вниз к приводному двигателю бурового инструмента, который предпочтительно расположен в нижнем инструментальном блоке. Однако возможно расположение приводного двигателя также в верхнем инструментальном блоке. Крутящий момент бурового инструмента может выгодным образом поглощаться через расширяемую обсадную трубу за счет трения со стенкой скважины или роликовым якорем, который предпочтительно расположен в верхнем инструментальном блоке. Возврат флюида и бурового шлама на поверхность осуществляется через второй канал трубопровода. Вход во второй канал трубопровода либо расположен в центре буровой коронки и сообщается с трубами, проходящими через нижний инструментальный блок, либо выполнен в виде кольцевого зазора за буровой коронкой и сообщается с одним или несколькими каналами и далее со вторым каналом трубопровода. Когда возврат проходит через центр буровой коронки, возможно также непрерывное выбуривание керна с транспортированием керновых обломков на поверхность в потоке жидкости через обратный канал трубопровода в процессе бурения. Возможно также производить промывку и подавать жидкость снаружи расширяемой обсадной трубы. Это также может производиться при использовании управляемых клапанов в нижнем инструментальном блоке, которые направляют жидкость, нагнетаемую с поверхности, для прохода через нижний инструментальный блок и обратно к верхнему инструментальному блоку по кольцевому зазору между гибкой насосно-компрессорной трубой и расширяемой обсадной трубой для последующего стекания вниз к дну скважины снаружи расширяемой обсадной трубы. За счет этого указанный кольцевой зазор может периодически или непрерывно промываться для удаления твердых частиц и возможного газа. Кроме того, возможно размещение в кольцевом зазоре цементирующей массы, которая затем помещается снаружи расширяемой обсадной трубы, возможно при расширении указанной трубы. По мере дальнейшей проходки скважины буровым инструментом спускной инструмент перемещается вниз до тех пор, пока верхняя часть обсадной трубы не достигнет уровня нижней части уже установленной обсадной колонны. Если выбран вариант расширения обсадной трубы после окончания бурения, это может производиться следующим образом. При повышении давления в скважине над верхним инструментальным блоком до определенного уровня верхний инструментальный блок отделяется от расширяемой обсадной трубы, после чего расширительная оправка проталкивается через обсадную трубу. При этом обсадная труба расширяется до предварительно определенного размера. Перед возможным расширением обсадной трубы цементирующая масса, которая нагнетается вниз с поверхности или, наиболее предпочтительно, находится внутри обсадной трубы во время бурения, может быть направлена в кольцевой зазор между расширяемой обсадной трубой и стенкой скважины. Во время расширения буровая колонна может выгодным образом удерживаться под натяжением для передачи дополнительного усилия сжатия на расширяемую обсадную трубу. После возможного расширения нижний инструментальный блок отделяется от нижней части обсадной трубы, после чего спускной инструмент может быть вытянут из скважины для установки в ней следующей расширяемой обсадной трубы. Предпочтительно процесс повторяют несколько раз, используя обсадные трубы желаемой длины,пока не будет достигнута требуемая глубина бурения. Расширенные секции обсадной колонны одинаковы или имеют незначительную разницу по диаметру.-2 009165 Для бурения в нефтяном бассейне на некоторых участках обсадные колонны могут заменяться пропускающими поток песочными фильтрами, которые могут быть выполнены расширяемыми (раздвижными) или нерасширяемыми (нераздвижными). Энергия и сигналы управления могут передаваться устройству с помощью известных способов, таких как посредством глубинных дистанционных средств измерения и кабелей, проходящих вдоль буровой колонны. Двигатель для привода буровой коронки запитан от буровой колонны либо посредством бурового флюида, который нагнетается с поверхности, либо электрической энергией через буровую колонну, либо химическим путем с подачей топлива к двигателю с поверхности, возможно через отдельные каналы в буровой колонне. Буровая колонна, обсадная колонна и эксплуатационная колонна могут быть стандартными, изготовленными из стали различного качества, или они могут быть изготовлены из других материалов, например из легкого металла типа алюминия, возможно в сочетании с износостойким покрытием и электроизоляционным покрытием изнутри и/или снаружи. Использование новых материалов облегчает буровую колонну. Ее можно сделать, по существу, невесомой за счет того, что при циркуляции жидкости внутри буровой колонны используется жидкость более низкой плотности, чем жидкость, находящаяся снаружи от двойной буровой колонны. Подобно буровой колонне, обсадная колонна и эксплуатационная колонна могут представлять собой цельную сворачиваемую трубу, соединяемые секции гибких труб или соединяемые несворачиваемые трубы. В альтернативном варианте передача электроэнергии и передача сигналов могут осуществляться посредством того, что по меньшей мере одна труба в буровой колонне имеет электроизоляционный материал, нанесенный на одну или обе стороны, причем, по меньшей мере, эта труба электрически изолирована от земли. В результате через изолированную трубу можно передавать значительное количество электроэнергии с относительно низкими потерями благодаря относительно большой площади металлического поперечного сечения трубы. Хорошее электроснабжение может быть выгодным образом использовано как для передачи сигналов, так и для работы, например для питания глубинного электромотора для вращения и управления работой буровой коронки. Электрический проводник может также использоваться для привода глубинного электронасоса для регулирования давления возвращаемого флюида, а также для управления глубинными исполнительными органами, сбора данных и их дистанционной передачи на поверхность. Электрические и/или оптические проводники относительно малого поперечного сечения для передачи сигналов между поверхностью и датчиками или исполнительными органами, расположенными в нижней части буровой колонны, могут быть помещены в изоляционном материале. Эти кабели передачи сигналов могут быть по возможности защищены от износа, например, путем их прокладки в армированном композиционном материале. Постоянные колонны труб, такие как обсадные колонны и эксплуатационные колонны, также могут использоваться в соответствии с описанным способом для связи с глубинными датчиками и исполнительными органами посредством кабелей, проложенных в защитном изоляционном материале на внутренней или наружной стороне колонн. Такие постоянные колонны труб имеют особые преимущества,например, при добыче нефти, так как они могут также легко использоваться для глубинного мониторинга и управления добычей или нагнетанием. Здесь может применяться колонна труб по типу расширяемой обсадной трубы, которая принудительно расширяется и герметично прилегает к существующему покрытию скважины, тем самым помогая обеспечить уплотнение, а также увеличивая прочность закрепления скважины. Это может быть также колонна такого же типа, но не расширяющаяся, а закрепляемая цементированием в скважине и образующая часть покрытия скважины. Указанная колонна вместе глубинными датчиками и исполнительными органами, а также с кабелями, проложенными в защитном изоляционном материале на внутренней или наружной стороне, может быть вытягиваемой и может быть установлена в скважине без цементирования. Эта колонна, возможно, в сочетании с глубинным пакерным элементом образует временную вытягиваемую эксплуатационную колонну, которая позволяет производить мониторинг и управление добычей и нагнетанием жидкости в различных зонах. В предпочтительном примере выполнения внутренняя сторона наружной буровой трубы снабжена электроизоляционным материалом, в котором проходят кабели передачи сигналов. За счет этого в буровой колонне обеспечена возможность электрической связи и последующего использования наружной трубы буровой колонны в качестве так называемой эксплуатационной колонны. Способ и устройство в соответствии с изобретением дают преимущества в отношении эффективного формирования скважин как на суше, так в морском дне. Особенные преимущества создаются при формировании морских подземных скважин. Они состоят в том, что, в принципе, не обязательно наличие наружной трубы вокруг буровой колонны или наличие дополнительного насоса для обратного транспортирования бурового флюида от морского дна до поверхности воды. Это означает получение особенных преимуществ на больших морских глубинах вследствие снижения массы. Способ и устройство по изобретению также дают преимущества за счет повышенной безопасности-3 009165 при бурении, поскольку для глушения скважины может быть создан дополнительный барьер. Буровой флюид над верхним инструментальным блоком выгодным образом может быть так называемым флюидом для глушения фонтанирующей скважины, то есть он может иметь удельный вес, выбранный так,чтобы давление внутри скважины было всегда больше порового давления в окружающем пласте. В этом случае буровой флюид образует барьер для глушения скважины. Другой формой барьера является противовыбросовый превентор в устье скважины. Согласно предлагаемому способу новый барьер для глушения скважины образован подвижным пакером верхнего инструментального блока в сочетании, предпочтительно, с отказоустойчивым клапаном на возвратной трубе, который встроен в нижний инструментальный блок и управляется с поверхности. Эти элементы образуют дополнительный барьер для предотвращения неконтролируемого потока пластового флюида в скважину в определенных ситуациях. Эти элементы также создают повышенную безопасность и контроль, например, при бурении при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины, так как они обеспечивают управляемую добычу из скважины во время бурения. На основании изложенного может быть использован циркулирующий буровой флюид очень низкой плотности без ущерба для безопасности бурения. Таким образом, способ и устройство по изобретению обеспечивают улучшенный мониторинг и контроль давления в скважине, не закрепленной обсадными трубами. В связи с использованием легкой, обладающей плавучестью буровой колонны, как это было описано выше, данный способ позволяет производить бурение особенно протяженных и глубоких скважин. Это может обеспечивать более эффективный дренаж полей для добычи нефти. Преимущества могут быть и в других областях применения, например при получении геотермальной энергии. По существу, невесомая буровая колонна снижает также требования к буровому судну по точности его положения и по времени реагирования на дрейф. Кроме того, она упрощает компенсацию качки при бурении подводной скважины за счет того, что качка компенсируется гибкостью буровой колонны. При формировании подводной скважины буровая колонна может проходить в открытом море или может направляться от морского дна к поверхности внутри направляющей трубы, которая также может быть заполнена водой или буровым флюидом желаемой плотности. Сама направляющая труба может быть также снабжена встроенными плавучими элементами, так что она сама по себе не представляет большой нагрузки в виде усилий, передаваемых на буровое судно. Перечень фигур чертежей Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будет подробно описан предпочтительный пример осуществления изобретения, не носящий ограничительного характера. На чертежах: фиг. 1 схематично изображает скважину, формируемую с судна, которое находится на морской поверхности,фиг. 2 схематично изображает в увеличенном виде спускной инструмент, помещенный в нижней концевой части скважины,фиг. 3 схематично изображает спускной инструмент после дальнейшего бурения скважины в положении, при котором верхний конец расширяющейся обсадной колонны находится на уровне нижнего конца ранее установленной обсадной колонны,фиг. 4 схематично изображает спускной инструмент в процессе расширения расширяющейся обсадной колонны до ее расширенного диаметра,фиг. 5 схематично изображает расширяющуюся обсадную колонну по окончании расширения и протягиваемый через нее вверх нижний инструментальный блок,фиг. 6 схематично изображает спускной инструмент в увеличенном виде,фиг. 7 схематично изображает скважину с установленной в ней усиливающей обсадной колонной и колонной для заканчивания скважины. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На чертежах показан спускной инструмент, обозначенный, в целом, позицией 1. Он состоит из нижнего инструментального блока 2, верхнего инструментального блока 4, расширяемой обсадной трубы 6,проходящей между верхним и нижним инструментальными блоками 4, 2, и двойной гибкой насоснокомпрессорной трубы 8, проходящей от нижнего инструментального блока 2 на поверхность. Спускной инструмент 1 помещают в скважине 10, снабженной обсадной колонной 12. Как показано на фиг. 5, нижний инструментальный блок 2 содержит буровой инструмент 14, который сам по себе известен и имеет такую конфигурацию, что его можно провести через отверстие меньшего диаметра, чем диаметр скважины 10, для бурения которой предназначен буровой инструмент 14. Двигатель 16 приводитбуровой инструмент 14, см. фиг. 6. Буровая жидкость и буровой шлам могут течь к поверхности через отвод 22 в нижнем инструментальном блоке 2, соединенный со вторым каналом 24 двойной гибкой насосно-компрессорной трубы 8. В альтернативном варианте отвод 22 может быть расположен в центре буровой коронки (на чертеже не показано) для того, чтобы транспортировать также керновые обломки от дна скважины непосредственно во второй канал 24 трубы. Нижний инструментальный блок 2 разъемно соединен с нижней частью расширяемой обсадной-4 009165 трубы 6, например, с помощью нижних срезных штифтов 26. Двойная гибкая насосно-компрессорная труба 8 проходит с возможностью перемещения и с уплотнением через верхний инструментальный блок 4. В данном предпочтительном примере выполнения верхний инструментальный блок 4 содержит подвижный пакер 28, уплотненный относительно обсадной колонны 12, роликовый якорь 30 и расширитель 32. Компоненты 28, 30 и 32 сами по себе известны и здесь подробно не описываются. Верхний инструментальный блок 4 разъемно соединен с верхней частью расширяемой обсадной трубы 6, например, с помощью верхних срезных штифтов 34. После сборки спускного инструмента 1 на поверхности его вводят в скважину 10, возможно, через стояк 36 и устьевую задвижку 38. После этого спускной инструмент 1 может перемещаться в скважине вниз под действием гравитационных сил или под действием флюида, который нагнетают в скважину 10 над верхним инструментальным блоком 4. При этом пакер 28 обеспечивает уплотнение относительно обсадной колонны, и давление флюида действует на обращенную вверх поверхность инструментального блока 4. Флюид, находящийся под спускным инструментом 1, может выходить на поверхность через второй канал 24 двойной гибкой насосно-компрессорной трубы 8. Отвод от спускного инструмента 1 на поверхность может быть улучшен с помощью не показанного бустерного насоса, предпочтительно с электроприводом, установленного в нижнем инструментальном блоке 2. Когда буровой инструмент 14 спускного инструмента 1 достигает дна скважины 10, см. фиг. 2, его настраивают известным образом для дальнейшего бурения с желаемым диаметром и затем включают двигатель 16. Крутящий момент бурового инструмента 14 воспринимается через расширяемую обсадную трубу 6 роликовым якорем 30 верхнего инструментального блока 4. Давление подачи бурового инструмента 14 на дно скважины 10 может регулироваться путем регулирования давления флюида на верхнюю сторону верхнего инструментального блока 4. Это давление подачи может регулироваться также путем изменения плотности или расхода циркулирующего бурового флюида или же с помощью не показанного насоса, как было описано выше. После проходки скважины на расстояние, соответствующее длине расширяемой обсадной трубы 6,так что концевая часть расширяемой обсадной трубы 6 опускается на уровень или приближается к нижнему концу обсадной колонны 12, фиг. 3, бурение останавливают. При необходимости расширяемая обсадная труба 6 может быть заполнена цементирующей массой,которая выдавливается в процессе этой части операции в кольцевой зазор 40 между расширяемой обсадной трубой 6 и скважиной 10. Альтернативно, кольцевой зазор 40 может промываться. Давление флюида над верхним инструментальным блоком 4 повышают, так что верхние срезные штифты 34 срезаются, после чего расширитель 32 перемещается вниз в расширяемую обсадную трубу 6. За счет этого расширяемой обсадной трубе придают желаемый расширенный диаметр. При ударе расширителя в нижний инструментальный блок 2 нижние срезные штифты 26 срезаются,вследствие чего нижний инструментальный блок 2 отделяется от расширяемой обсадной трубы 6. Затем спускной инструмент вытягивают из скважины 10 - фиг. 5. На фиг. 4 показано, что весь верхний инструментальный блок 4 входит в расширяемую обсадную трубу вместе с расширителем 32. В альтернативном, не показанном варианте части верхнего инструментального блока 4, например якорь 30, могут оставаться на верхней части расширяемой обсадной трубы во время операции ее расширения. После проходки скважины до желаемой отметки могут быть выполнены одна или несколько повторных операций по армированию или усилению обсадной колонны 12 в скважине путем расширения усиливающей обсадной колонны 42 (фиг. 7), которая может проходить по всей длине скважины или вдоль ее части в дополнение к обсадной колонне 12, уже установленной в скважине. В альтернативном варианте усиливающая обсадная колонна 42 может быть прикреплена к обсадной колонне 12 цементированием. Эта обсадная колонна, которая усиливает обсадную колонну 12, может быть выгодным образом снабжена встроенными электрическими или оптическими кабелями 44 и не показанными глубинными датчиками и исполнительными органами для мониторинга и управления добычей или нагнетанием. Операция усиления может быть повторена для повышения прочности закрепления скважины 10 до желаемого уровня. После завершения закрепления скважины 10 в ней устанавливают, предпочтительно в том случае,если речь идет о добывающих скважинах, эксплуатационную колонну 46. Колонна 46, как и описанная выше усиливающая обсадная колонна, может быть снабжена встроенными электрическими или оптическими кабелями 44 и не показанными глубинными датчиками и исполнительными органами. Предпочтительно эксплуатационная колонна 46 снабжена по меньшей мере одним скважинным пакером 48, предназначенным для уплотнения относительно обсадной колонны 12 или, возможно, усиливающей обсадной колонны 42, для герметизации кольцевого зазора между эксплуатационной колонной 46 и обсадной колонной 12 по меньшей мере в одной зоне 50 скважины (фиг. 7). Если требуется производить отвод или нагнетание одновременно в несколько зон 50 скважины, целесообразно, чтобы эксплуатационная колонна 46 была снабжена двумя или большим числом трубопроводов или трубопроводов подобно гибким насосно-компрессорным трубам 8.-5 009165 Формирование скважины 10 выполняют с судна 60 на морской поверхности 62. Как показано на фиг. 1, судно 60 оснащено буровым оборудованием 64. Обычно до момента введения в скважину 10 гибкие насосно-компрессорные трубы 8 хранятся на судне 60 намотанными на барабан (не показан). Насосно-компрессорные трубы 8 могут находиться в морской воде в свободном состоянии или же могут быть заключены в стояк 66. Стояк 66 может быть снабжен не показанными плавучими элементами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ формирования подземной скважины (10) с установкой обсадной трубы или песочного фильтра (6) и с возможным последующим спуском эксплуатационной колонны (46) в скважину (10), отличающийся тем, что спускной инструмент (1), содержащий буровой инструмент (14), расширяемую обсадную трубу или песочный фильтр (6), расширитель (32) и пакер (28), выполненный с возможностью обеспечения уплотнения относительно стенки скважины (10), размещают на дне скважины (10) и бурят скважину (10) на требуемую длину для последующей установки расширяемой обсадной трубы или песочного фильтра (6). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после установки расширяемой обсадной трубы или песочного фильтра (6) спускной инструмент (1), за исключением расширяемой обсадной трубы (6), вытягивают из скважины (10). 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что спускной инструмент (1) перемещают к дну скважины(10) посредством создания давления флюида в скважине (10) над спускным инструментом (1). 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что флюид, находящийся в скважине (10) под спускным инструментом (1), отводят на поверхность через второй канал (24) трубопровода. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что флюид, находящийся в скважине (10) под спускным инструментом (1), отводят на поверхность через второй канал (24) трубопровода посредством глубинного насоса. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в кольцевой зазор (40) между расширяемой обсадной трубой (6) и скважиной (10) направляют цементирующую массу, нагнетаемую через расширяемую обсадную трубу (6) или находящуюся в указанной обсадной трубе. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что усиливающую обсадную колонну (42) вводят в обсадную колонну (12) и прикрепляют к обсадной колонне (12). 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что усиливающую обсадную колонну (42) расширяют с прикреплением к обсадной колонне (12). 9. Способ по п.7, отличающийся тем, что усиливающую обсадную колонну (42) прикрепляют к обсадной колонне (12) цементированием. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что буровую колонну (8) приводят, по существу, в состояние невесомости путем обеспечения циркуляции жидкости в буровой колонне (8), причем указанная жидкость имеет более низкую плотность, чем жидкость снаружи от буровой колонны (8). 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбуривают цилиндрический керн и транспортируют его на поверхность в процессе бурения посредством потока жидкости через нижний инструментальный блок(2) вверх по обратному каналу в буровой колонне (8). 12. Конструкция спускного инструмента (1) для бурения или очистки скважины и возможной установки обсадной трубы или песочного фильтра и эксплуатационной колонны в подземной скважине (10),отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) содержит буровой инструмент (14), расширяемую обсадную трубу (6), расширитель (32) и пакер (28), выполненный с возможностью обеспечения уплотнения относительно стенки скважины (10), при этом буровой инструмент (14) разъемным образом прикреплен к нижней части расширяемой обсадной трубы (6), а расширитель (32) и пакер (28) разъемным образом прикреплены к верхней части расширяемой обсадной трубы (6). 13. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) связан с поверхностью с помощью буровой колонны (8), выполненной в типовом случае в виде двойной гибкой насоснокомпрессорной трубы. 14. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) снабжен роликовым якорем (30). 15. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) снабжен роликами для уменьшения трения скольжения, одновременно служащими в качестве роликового якоря. 16. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что спускной инструмент (1) выполнен с возможностью сообщения с поверхностью посредством по меньшей мере одного канала (18, 24) трубопровода. 17. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что буровой инструмент (14) приводится буровым двигателем (16), питаемым флюидом под давлением, подаваемым с поверхности через каналы (18, 24) трубопровода. 18. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что буровой инструмент (14) приводится буровым двигателем (16), питаемым электрической энергией, подаваемой с поверхности по меньшей мере через один из каналов (18, 24) трубопровода.-6 009165 19. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из каналов (18, 24) трубопровода буровой колонны, обсадная колонна (12) или эксплуатационная колонна (46) электрически изолированы от потенциала земли посредством электроизоляционного материала (45) с возможностью передачи энергии и сигналов через металл соответствующей трубы. 20. Конструкция по п.19, отличающаяся тем, что в электроизоляционном материале (45) расположены электрические или оптические кабели (44). 21. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровая колонна (8) изготовлена из легкого металла. 22. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровая колонна (8) армирована волокнистыми композиционными материалами. 23. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровая колонна (8), расширяемая обсадная труба(6) и эксплуатационная колонна (46) выполнены сворачиваемыми и предназначены для хранения на барабанах на поверхности перед разматыванием в скважину (10). 24. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровое оборудование размещено на плавучем судне (60) для бурения скважины (10) в морском дне, причем буровая колонна (8) проходит через открытое море. 25. Конструкция по п.13, отличающаяся тем, что буровое оборудование (64) размещено на плавучем судне (60) для бурения скважины (10) в морском дне, причем буровая колонна (8) проходит через стояк(66) от морского дна до судна, причем стояк (66) снабжен плавучими элементами. 26. Конструкция по п.25, отличающаяся тем, что стояк (66) выполнен телескопическим с возможностью допуска определенного дрейфа судна из его положения над скважиной (10). 27. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что расширитель (32) исключен, а пакер (28), выполненный с возможностью обеспечения уплотнения относительно стенки скважины (10), встроен упрощенным образом в расширяемую обсадную трубу (6) с образованием ее неотъемлемой части.

МПК / Метки

МПК: E21B 43/10, E21B 7/20

Метки: формирования, подземной, способ, скважины, устройство

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/11-9165-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-formirovaniya-podzemnojj-skvazhiny.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для формирования подземной скважины</a>

Похожие патенты