Способ и инструмент для разрыва подземного пласта
Номер патента: 2458
Опубликовано: 25.04.2002
Авторы: Кунен Йосеф Гийом Кристоффель, Кентер Корнелис Ян, Зейслинг Дюрре Ханс
Формула / Реферат
1. Способ разрыва подземного пласта, окружающего буровую скважину для добычи углеводородного флюида, содержащий
- перемещение в буровую скважину разрывного инструмента, который выполнен с возможностью оказания давления, которое изменяется в окружном направлении, на стенку скважины;
- расположение разрывного инструмента в выбранном месте в скважине и с выбранной окружной ориентацией;
- расширение разрывного инструмента так, чтобы инструмент оказывал изменяющееся в окружном направлении давление на стенку скважины в течение выбранного периода времени, с инициированием тем самым в окружающем пласте, по меньшей мере, одного разрыва, который пересекает стенку скважины с выбранной ориентацией; и
- введение расклинивающего наполнителя, по меньшей мере, в один разрыв в течение, по меньшей мере, части указанного периода времени.
2. Способ по п.1, в котором период времени, в течение которого инструмент оказывает изменяющееся в окружном направлении давление на стенку скважины, составляет, по меньшей мере, 5 с.
3. Способ по п.2, в котором разрывной инструмент снабжен рядом измельчающих пласт пальцев, которые вводят в инициированный разрыв и выводят из него, когда инструмент находится в своем расширенном положении, за счет чего обломки измельченного пласта толкаются в каждый разрыв, при этом осколки образуют расклинивающий наполнитель, который удерживает каждый разрыв, по меньшей мере, частично открытым после отвода разрывного инструмента.
4. Способ по п.2, в котором разрывной инструмент содержит, по меньшей мере, два разрезанных, по существу, в продольном направлении и дополняющих друг друга трубных сегмента, которые коаксиальны центральной оси инструмента и которые после расширения инструмента толкают радиально от центральной оси и к стенке скважины с помощью гидравлического, механического или действующего на основе активирования нагревом металла с эффектом запоминания формы исполнительного механизма.
5. Способ по любому из пп.3 или 4, в котором разрывной инструмент расположен внутри расширяемой, снабженной прорезями трубы во впускной зоне скважины в пласте, содержащем углеводородный флюид, при этом трубу расширяют в пласте в результате расширения разрывного инструмента, причем трубу перфорируют измельчающими пласт пальцами, когда пальцы проникают в разрывы.
6. Способ по п.5, в котором разрывной инструмент содержит две дополняющие друг друга половины трубы, каждая из которых имеет длину, равную, по меньшей мере, 5 м, и установлена с возможностью радиального перемещения в противоположных направлениях относительно центральной оси инструмента, и измельчающие пальцы проходят через отверстия между половинами трубы с возможностью расширения в радиальных направлениях относительно центральной оси инструмента, причем направления, по существу, ортогональны направлениям, в которых могут перемещаться половины трубы и в которых ориентируют и расширяют разрывной инструмент, в то время как измельчающие скальные породы пальцы активируют для введения частиц измельченного пласта в открытые разрывы, и постепенно перемещают на длину, которая, по существу, соответствует длине половин трубы, и ориентируют и расширяют, в то время как измельчающие скальные породы пальцы активируют для введения частиц измельченного пласта в открытые разрывы, при этом последовательность стадий повторяют, пока не разорвут значительную часть пласта, окружающего впускную зону скважины, так что в пласте на значительной длине впускной зоны скважины образуют удлиненные разрывы, которые пересекаются со стенкой скважины с заданной ориентацией.
7. Способ увеличения добычи флюида из скважины добычи углеводородного флюида, согласно которому вводят снабженную прорезями трубу в впускную зону скважины для последовательного расширения и перфорирования смежных секций снабженной прорезями трубы за счет перемещения и расширения разрывного инструмента внутри снабженной прорезями трубы, согласно способу по п.6.
8. Способ размещения обломков выбуренной породы в пласте, окружающем скважину для добычи углеводородных флюидов, при котором расширяют разрывной инструмент внутри скважины, согласно способу по п.4, и вводят осколки выбуренной породы в качестве расклинивающего наполнителя в разрывы, смежные с разрывным инструментом.
9. Способ по п.8, в котором разрывной инструмент образует часть бурового снаряда и буровой раствор, содержащий обломки выбуренной породы, нагнетают от буровой коронки в разрывы,окружающие инструмент, и инструмент снабжен фильтром, который обеспечивает нагнетание бурового раствора обратно в направлении буровой коронки, но который препятствует попаданию обратно в скважину обломков выбуренной породы с размерами, которые больше размеров отверстий сита фильтра.
10. Инструмент для разрывания подземного пласта, окружающего буровую скважину для добычи углеводородного флюида, содержащий
- корпус инструмента, имеющий центральную ось, при этом корпус инструмента соединен с возможностью вращения с ориентирующим переводником, так что корпус инструмента имеет возможность поворота вокруг центральной оси относительно ориентирующего переводника;
- ориентирующий механизм для ориентирования корпуса инструмента в заданное угловое положение относительно центральной оси;
- несколько трубчатых или полутрубчатых расширяющихся элементов, установленных на корпусе инструмента с возможностью перемещения каждого расширяющегося элемента в радиальном направлении относительно центральной оси корпуса инструмента;
- расширяющий механизм для прижимания каждого расширяющегося элемента в течение выбранного периода времени к пласту так, что расширяющиеся элементы оказывают изменяющееся в окружном направлении давление на стенку скважины; и
- средства для введения расклинивающего наполнителя, по меньшей мере, в один разрыв в течение, по меньшей мере, части указанного периода времени.
11. Инструмент по п.10, в котором инструмент содержит пару полутрубчатых расширяющихся элементов, которые выполнены с возможностью перемещения в противоположных направлениях относительно центральной оси корпуса инструмента, а средства введения расклинивающего наполнителя содержат ряд измельчающих скальные породы пальцев, которые выполнены с возможностью радиального перемещения относительно центральной оси в направлениях, которые, по существу, ортогональны противоположным направлениям.
12. Инструмент по п.10, в котором средства впрыска расклинивающего наполнителя содержат систему впрыска раствора расклинивающего наполнителя.
13. Инструмент по п.12, в котором инструмент образует часть бурового снаряда и окружает часть бурильной колонны, которая расположена на выбранном расстоянии от буровой коронки, так что расширяющиеся элементы имеют возможность расширения и разрыва окружающего пласта, при одновременном выполнении буровых операций и введении осколков выбуренной породы в разорванный пласт в качестве расклинивающего наполнителя.
Текст
1 Изобретение относится к способу и инструменту для разрыва подземного пласта, окружающего скважину для добычи углеводородных флюидов, таких как сырая нефть и/или природный газ. Обычно принято разрывать подземный пласт, окружающий такую скважину, посредством закачивания под большим давлением рабочей жидкости в зону скважины, которая гидравлически изолирована от других частей скважины с помощью пары изоляционных пакеров. Затем гидравлическое давление, оказываемое на окружающий эту зону пласт, инициирует разрывы в пласте, окружающем буровую скважину. Эти разрывы могут служить для усиления потока нефти и/или газа в скважину, при этом в разрывы можно нагнетать расклинивающий наполнитель и/или флюид для обработки ствола для дополнительного стимулирования добычи нефти и/или газа. В качестве альтернативного решения, разрывы могут служить для нагнетания осколков выбуренной породы и/или жидкости в пласт. Иногда в скважине надувают надувную втулку для ограничения потерь в разрывах жидкости для гидроразрыва. Использование такой втулки известно из описаний патентов US2 798 557, 2 848 052, 4 968 100, 4 657 306, 5 295 393 и 3 062 294. В описании указанного патента US3 062 294 раскрыто, что расширяемая втулка может быть снабжена элементами долота, которые установлены на поршнях, которые установлены во втулке и которые толкаются в пласт для раскола окружающего пласта. Ориентация расколотых разрывов, по существу, определяется напряжениями в пласте, так что обычно разрывы не параллельны стволу скважины. В описании патента US5 511 615 раскрыт инструмент для измерения на месте напряжений в скважине, при этом инструмент содержит три коротких цилиндрических секции,которые расположены в виде вертикального штабеля. Каждая цилиндрическая секция содержит две половины цилиндра, которые прижимаются к пласту для инициирования разрыва обычно в плоскости, которая разделяет половины цилиндра. Цилиндрические секции штабелированы в вертикальном направлении со сдвигом, так что плоскости, которые разделяют половины цилиндров смежных секций, пересекают друг друга под углом около 60. Таким образом, обеспечивается точное измерение величины и ориентации напряжений пласта. В патентах US5 678 088 и 5 576 488 раскрыты другие механические разрывные инструменты для измерения напряжений пласта посредством временного создания разрывов с выбранной ориентацией в пласте, при этом разрывам позволяют снова закрываться после выполнения измерений. 2 В патенте US2 687 179 раскрыт механический инструмент разрыва пласта, который содержит пару полукруглых расширяющихся элементов, которые прижимаются в диаметрально противоположных направлениях к стенке скважины посредством вбивания клина между расширяющимися элементами. Известный инструмент способен обеспечить, по меньшей мере, частичный контроль за направлением разрыва, однако имеет тот недостаток, что толчки,создаваемые при забивании клина, могут повредить стенку скважины и дробить окружающий пласт вблизи ствола скважины, что уменьшает возможность управления процессом разрыва. В описании патента FR1602480 раскрыт разрывной инструмент, в котором пара полукруглых элементов расширяется с помощью гидравлического давления. Задачей данного изобретения является создание инструмента и способа для разрыва подземного пласта, которые обеспечивают удерживание созданных разрывов открытыми в течение достаточного периода времени для размещения в разрывах расклинивающего наполнителя и/или обрабатывающего или другого флюида, и при этом создают меньше препятствий для других процессов в скважине по сравнению с известными технологиями разрыва. Способ, согласно изобретению, содержит- перемещение в буровую скважину разрывного инструмента, который выполнен с возможностью оказания давления, которое изменяется в окружном направлении, на стенку скважины;- расположение разрывного инструмента в выбранном месте скважины и с выбранной окружной ориентацией;- расширение разрывного инструмента так,чтобы инструмент оказывал изменяющееся по окружности давление на стенку скважины в течение выбранного периода времени, инициируя тем самым в окружающем пласте, по меньшей мере, один разрыв, который пересекается со стенкой скважины с выбранной ориентацией; и- введение расклинивающего наполнителя,по меньшей мере, в один разрыв в течение, по меньшей мере, части указанного периода времени. Период времени, в течение которого инструмент оказывает изменяющееся по окружности давление на стенку скважины предпочтительно составляет, по меньшей мере, 5 с. Преимуществом способа, согласно изобретению, является то, что он обеспечивает одновременное создание заданных относительно скважины разрывов с заданной относительно скважины ориентацией и распределением вокруг скважины и введение расклинивающего наполнителя в открытые разрывы, вызывая минимальное прерывание других процессов в скважине. Способ разрыва можно выполнять, 3 например, с одновременным выполнением операций бурения или добычи нефти и/или газа. Инструмент предпочтительно снабжен рядом измельчающих пласт пальцев, которые вводят в инициированный разрыв и извлекают из него, когда инструмент находится в своем расширенном положении, при этом толкают осколки измельченного пласта в каждый разрыв, причем осколки образуют расклинивающий наполнитель, который удерживает разрыв, по меньшей мере, частично открытым после отвода разрывного инструмента. Использование размельчающих пальцев обеспечивает простое введение расклинивающего наполнителя немедленно после инициирования разрыва расширенным инструментом без необходимости впрыска расклинивающего наполнителя с поверхности, что приводит к значительному уменьшению времени, необходимому для размещения расклинивающего наполнителя,и исключению прерывания других процессов скважины из-за обычных процедур размещения расклинивающего наполнителя, когда расклинивающий наполнитель нагнетают с поверхности. Если необходимо инициировать разрывы в диаметрально противоположных, треугольных или прямоугольных направлениях от скважины,то можно применять разрывной инструмент,который содержит, по меньшей мере, два разрезанных, по существу, продольно и дополняющих друг друга трубных сегмента, которые являются коаксиальными центральной оси инструмента и которые при расширении инструмента толкаются в радиальном направлении от центральной оси к стенке скважины с помощью гидравлического, механического или действующего на основе активируемого нагревом металла с памятью исполнительного механизма. Следует отметить, что из патента JP4141562 и из статьи "Статический разрушитель скальных пород с использованием сплава TiNi с эффектом запоминания формы" в Materials Science Forum, т. 56-58 (1990), стр. 711-716, известно расширение нескольких полуцилиндрических расширительных элементов в скважине,пересекающей скальный пласт, посредством нагревания сплава с эффектом запоминания формы. Известный статический разрушитель скальных пород служит для замены известного взрывного оборудования, имеет длину только 6 см и ширину 4 см и может содержать два противоположных полуцилиндрических или три треугольно расположенных или четыре расположенных ортогонально расширяющихся элемента. Следует отметить, что в способе, согласно данному изобретению, может использоваться разрывной инструмент, содержащий аналогичное распределение из 2, 3, 4 или более расширяющихся элементов в зависимости от необходимой ориентации и распределения разрывов. 4 Если необходимо поддержать, защитить или стабилизировать стенки скважины во время и после процесса разрыва, то разрывной инструмент может быть расположен внутри расширяемой, снабженной прорезями трубы во впускной зоне скважины внутри пласта, несущего углеводородный флюид, при этом трубу расширяют в направлении пласта в результате расширения разрывного инструмента, и труба перфорируется измельчающими пласт пальцами, когда пальцы проникают в разрывы. Подходящей расширяемой, снабженной прорезями трубой для использования в способе является труба с расположенными в шахматном порядке продольными прорезями, которые деформируются в призматическую форму в результате процесса расширения. Такая расширяемая, снабженная прорезями труба раскрыта в описании Европейского патента 0643795. В определенных операциях возбуждения скважины необходимо инициировать пару удлиненных, диаметрально противоположных разрывов с желательной ориентацией вокруг горизонтальной или наклонной впускной зоны скважины, которая может иметь длину в сотни или тысячи метров. В этом случае в способе, согласно изобретению, можно использовать разрывной инструмент, который содержит две дополняющие друг друга половины трубы, которые имеют длину,по меньшей мере, 5 м и установлены с возможностью радиального перемещения в противоположных направлениях относительно центральной оси инструмента, а измельчающие пальцы проходят через отверстия между половинами трубы и выполнены с возможностью расширения в радиальных направлениях относительно центральной оси инструмента, причем эти направления, по существу, ортогональны направлениям, в которых могут перемещаться половины трубы, и в которых разрывной инструмент ориентируют и расширяют, в то время как измельчающие скальную породу пальцы активируются для введения измельченных частиц пласта в открытый разрыв, и постепенно перемещают на длину, которая в основном соответствует длине половин трубы, и снова ориентируют и расширяют, в то время как измельчающие скальную породу пальцы активируются для введения измельченных частиц пласта в открытый разрыв, при этом последовательность операций повторяют, пока не будет выполнен разрыв существенной части пласта вокруг впускной зоны скважины, так что в пласте образуются удлиненные разрывы на значительной длине впускной зоны скважины, причем разрывы пересекаются со стенкой скважины с заданной ориентацией. В соответствии с этим, способ, согласно изобретению, пригоден для использования в качестве части способа для увеличения добычи флюида из скважины для добычи нефти и/или 5 газа, при этом способ можно выполнять в любое время жизненного цикла скважины с минимальным прерыванием или без прерывания операций добычи нефти и/или газа. В качестве альтернативного решения, способ разрыва, согласно изобретению, используют для размещения обломков выбуренной породы в пласте, окружающем подземную скважину, которую бурят в направлении несущего нефть и/или газ пласта. В этом случае разрывной инструмент предпочтительно образует часть бурового снаряда, а буровой раствор, содержащий обломки выбуренной породы, нагнетают из буровой коронки в разрывы, окружающие инструмент, и инструмент снабжен сетчатым фильтром, позволяющим нагнетать буровой раствор обратно в сторону буровой коронки, что предотвращает обратный проход обломков выбуренной породы, размер которых больше отверстий в сетке, в скважину. Кроме того, изобретение относится к инструменту для разрыва подземного пласта, при этом инструмент содержит- корпус инструмента, имеющий центральную ось, при этом корпус инструмента соединен с возможностью вращения с ориентирующим переводником, так что корпус инструмента имеет возможность вращения вокруг центральной оси относительно ориентирующего переводника;- ориентирующий механизм для ориентирования корпуса инструмента в заданное угловое положение относительно центральной оси;- несколько трубчатых или полутрубчатых расширяющихся элементов, установленных на корпусе инструмента с возможностью перемещения каждого расширяющегося элемента в радиальном направлении относительно центральной оси корпуса инструмента;- расширяющий механизм для прижимания каждого расширяющегося элемента в течение выбранного периода времени к пласту так, что расширяющиеся элементы оказывают изменяющееся в окружном направлении давление на стенку скважины; и- средства для введения расклинивающего наполнителя, по меньшей мере, в один разрыв в течение, по меньшей мере, части указанного периода времени. В подходящем варианте выполнения инструмент содержит пару полутрубчатых расширяющихся элементов, которые выполнены с возможностью радиального перемещения в противоположных направлениях относительно центральной оси корпуса инструмента, и средства для введения расклинивающего наполнителя,которые образованы рядом измельчающих скальную породу пальцев, которые выполнены с возможностью радиального перемещения относительно центральной оси в направлениях, которые, по существу, ортогональны указанным противоположным направлениям. 6 Ниже приводится подробное описание примеров выполнения способа разрыва и инструмента, согласно изобретению, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено фиг. 1 - разрывной инструмент, согласно изобретению, внутри подземной скважины, в изометрической проекции в частично разнесенном виде; фиг. 2 - поперечный разрез инструмента,согласно фиг. 1, в сжатом положении внутри скважины, внутри которой установлена расширяемая, снабженная прорезями труба; фиг. 3 - поперечный разрез инструмента,согласно фиг. 2, в своем расширенном положении; фиг. 4 - инструмент, согласно фиг. 2 и 3, в котором измельчающие скальные породы пальцы вытолкнуты через снабженную прорезями трубу в открытые разрывы для создания расклинивающего наполнителя, который удерживает разрывы, по меньшей мере, частично открытыми после отвода разрывного инструмента; фиг. 5 - разрывной инструмент, содержащий клиновидный расширяющий механизм,причем верхняя часть показана в продольном разрезе, а нижняя часть - на виде сбоку; фиг. 6 - разрез инструмента по линии А-А на фиг. 5, в виде по стрелкам; и фиг. 7 - разрывной инструмент, содержащий четыре расширяющихся сегмента, в частичном разрезе. На фиг. 1 показана наклонная, почти горизонтальная буровая скважина 1, которая пересекает подземный пласт 2, содержащий нефть и/или газ. Разрывной инструмент 3, согласно изобретению, расположен внутри скважины 1. Инструмент 3 содержит ориентирующий переводник 4, заглушку 5 и корпус 6 инструмента, который снабжен двумя полуцилиндрическими расширяющимися элементами 7 и 8. Между корпусом 6 инструмента и расширяющимися элементами 7 и 8 расположен ряд цилиндропоршневых блоков 9, из которых показаны два. За счет нагнетания жидкости с высоким давлением в цилиндропоршневые блоки 9 расширяющиеся элементы 7 и 8 прижимаются с заданным давлением к стенке скважины 1. Перед расширением элементов 7 и 8 корпус 6 инструмента поворачивается вокруг центральной оси 10 инструмента с помощью поворотного механизма (не изображен) в ориентирующем переводнике 4, пока корпус 6 инструмента не будет ориентирован так, что плоскость, разделяющая элементы 7 и 8, имеет заданную ориентацию, при этом эта плоскость показана в данном примере, по существу вертикальной и совпадающей с плоскостью чертежа. За счет расширения элементов 7 и 8 в выбранном показанном положении образуются, по существу, вертикально ориентированные разры 7 вы 11 и 12 в пласте 2 выше и ниже скважины 1,когда боковое давление, оказываемое элементами 7 и 8 на стенку скважины, превысит определенное значение. Элементы 7 и 8 прижимаются к стенке скважины так, что они открывают разрывы в течение длительного периода времени, который предпочтительно равен 5 с. В течение этого периода времени ряд измельчающих скальные породы пальцев 13, из которых показаны два,толкаются в открытые разрывы 11 и 12, так что они толкают измельченную скальную породу или другие частицы пласта в разрывы, при этом частицы образуют расклинивающий наполнитель, который удерживает разрывы 11 и 12, по меньшей мере частично, открытыми после сжатия измельчающих пальцев 13 и расширяющихся элементов 7 и 8 в конце процесса разрывания. Разрывной инструмент 3 соединен с составным шлангом 14, который образован из свернутой насосно-компрессорной трубы, бурильной трубы или электрического кабеля и который тянет или толкает инструмент 3 через скважину 1 после описанной выше процедуры разрывания для образования пары вертикальных разрывов, смежных со следующей секцией скважины 1, при этом процедуру повторяют,пока, по меньшей мере, значительная часть впускной зоны скважины не будет разорвана и не будет образована пара удлиненных разрывов 11 и 12 выше и ниже этой зоны. В показанном примере выполнения каждый из расширяющихся элементов 7 и 8 имеет длину, равную, по меньшей мере, 5 м, а горизонтальная впускная зона скважины имеет длину в несколько километров, так что цикл перемещения инструмента 3 на расстояние около 5 м и затем ориентирования корпуса 6 инструмента и расширения и отвода расширяющихся элементов 7 и 8 и измельчающих породу пальцев 13 повторяют многие сотни или даже тысячи раз. Для этого важно, чтобы разрывной инструмент,согласно изобретению, был способен быстро инициировать разрывы с заданной относительно скважины ориентацией и быстро вводить измельченную горную породу и частицы пласта в инициированные разрывы, так что обеспечивается эффективный процесс разрывания. На фиг. 2 показан разрез разрывного инструмента 3, показанного на фиг. 1, в сжатом положении в скважине 1, в которой расширяемая,снабженная прорезями труба 15 расширена к стенке 16 скважины. Труба 15 расширена так, что ее расположенные в шахматном порядке, первоначально продольные прорези 17 открыты с принятием призматической конфигурации. В показанном на фиг. 2 сжатом положении элементы 7 и 8 образуют, по существу, трубчатую оболочку, которая заключает в себя корпус 6 инструмента, цилиндропоршневые блоки 9 и 8 отведенные назад измельчающие скальные породы пальцы 13. На фиг. 3 показан инструмент 3, согласно фиг. 1 и 2, в расширенном положении, в котором трубчатые полуцилиндрические расширяющиеся элементы 7 и 8 прижаты с помощью цилиндропоршневых блоков 9 к снабженной прорезями трубе 15, расширяя тем самым дополнительно трубу 15 в овальную форму с оказанием трубой 15 изменяющегося в окружном направлении давления р на стенку скважины,при этом давление имеет в основном горизонтальную ориентацию и инициирует образование разрывов 11 и 12, имеющих, по существу, вертикальную ориентацию в окружающем пласте 2. На фиг. 4 показан инструмент 3, в котором расширяющиеся элементы 7 и 8 удерживаются в своем расширенном положении, так что они удерживают разрывы 11 и 12 открытыми, в то время как измельчающие скальные породы пальцы 13 толкаются в открытые разрывы 11 и 12, тем самым отделяя от пласта 2 частицы 18 измельченной скальной породы и заталкивая частицы 18 в разрывы 11 и 12 для выполнения роли расклинивающего наполнителя 18, который удерживает разрывы 11 и 12, по меньшей мере частично, открытыми после сжатия пальцев 13 и расширяющихся элементов 7 и 8 и отвода инструмента 3 из скважины. На фиг. 4 также показано, что измельчающие скальные породы пальцы 13 также проходят через снабженную прорезями трубу 15 и перфорируют ее. На фиг. 5 показан альтернативный вариант выполнения инструмента, согласно изобретению, в котором инструмент содержит пару полуцилиндрических расширяющихся элементов 20 и 21, которые установлены с возможностью скольжения на двух конусных участках несущего корпуса, который содержит две части 22 и 23,которые можно перемещать в осевом направлении относительно друг друга с помощью цилиндропоршневого блока 24, 25. Одна часть 22 корпуса инструмента образует цилиндр 25, а другая часть 23 корпуса инструмента соединена с поршнем 24. Расширяющиеся элементы 20 и 21 содержат ласточкины хвосты 25, которые также показаны на фиг. 6 и которые могут параллельно перемещаться в паре направляющих каналов 27 и 28, которые выполнены на конусных участках несущего корпуса. Таким образом,за счет гидравлического толкания поршня 24 в цилиндр 25 в направлении стрелки 29 А расширяющиеся элементы 20 и 21 толкаются в радиальном направлении от центральной оси 31 инструмента в диаметрально противоположных направлениях, которые обозначены стрелками 30 А, в то время как при гидравлическом толкании поршня 24 из цилиндра 25 расширяющиеся элементы 20 и 21 отводятся обратно в направлении центральной оси 31, как обозначено стрелками 30 В. 9 Процедура ориентирования инструмента,показанного на фиг. 5 и 6, и разрывания окружающего пласта аналогична процедурам, описанным применительно к фиг. 1-4. На фиг. 7 показан еще один альтернативный вариант выполнения разрывного инструмента, согласно изобретению, когда инструмент содержит четыре полуцилиндрических расширяющихся элемента 33, 34, 35 и 36, которые установлены на двух конусных участках состоящего из двух частей несущего корпуса 37, который за исключением наличия четырех направляющих каналов 38 на конусных участках, аналогичен несущему корпусу инструмента, показанного на фиг. 5 и 6. Таким образом, за счет толкания двух частей несущего корпуса 37 друг от друга, ласточкины хвосты 39 элементов 33-36 скользят по направляющим каналам 38, так что расширяющиеся элементы 33-36 перемещаются в четырех взаимно ортогональных направлениях радиально от несущего корпуса 37, при этом направления обозначены стрелками 39. Радиальное расширение элементов в указанных ортогональных направлениях 39 инициирует образование четырех взаимно ортогональных разрывов 40 в пласте 41, окружающем разрывной инструмент. Инструмент, показанный на фиг. 7, может ориентироваться и циклически расширяться и перемещаться точно также,как описано для инструмента, показанного на фиг. 1, с целью создания комплекта из четырех удлиненных разрывов во взаимно ортогональных направлениях в пласте 41. Инструмент, показанный на фиг. 7, в частности, пригоден для создания разрывов вокруг бурового снаряда, с помощью которого можно создавать большой объем разрывов 40 вокруг скважины, в который отводятся обломки выбуренной породы. В этом случае предпочтительно,чтобы разрывной инструмент окружал с возможностью скольжения бурильную колонну 42 бурового снаряда и разрывной инструмент пошагово перемещался в направлении вниз через пробуриваемую скважину при непрекращающемся процессе бурения. За счет циркуляции бурового раствора, содержащего обломки выбуренной породы, через разрывы 40 и предотвращение попадания обломков выбуренной породы обратно в скважину с помощью сеточного фильтра (не изображен), разрывы 40 постепенно заполняются осколками выбуренной породы,при этом осколки выполняют роль расклинивающего наполнителя, которые удерживают разрывы 40, по меньшей мере частично, открытыми после отвода и возвращения разрывного инструмента. 10 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ разрыва подземного пласта, окружающего буровую скважину для добычи углеводородного флюида, содержащий- перемещение в буровую скважину разрывного инструмента, который выполнен с возможностью оказания давления, которое изменяется в окружном направлении, на стенку скважины;- расположение разрывного инструмента в выбранном месте в скважине и с выбранной окружной ориентацией;- расширение разрывного инструмента так,чтобы инструмент оказывал изменяющееся в окружном направлении давление на стенку скважины в течение выбранного периода времени, с инициированием тем самым в окружающем пласте, по меньшей мере, одного разрыва, который пересекает стенку скважины с выбранной ориентацией; и- введение расклинивающего наполнителя,по меньшей мере, в один разрыв в течение, по меньшей мере, части указанного периода времени. 2. Способ по п.1, в котором период времени, в течение которого инструмент оказывает изменяющееся в окружном направлении давление на стенку скважины, составляет, по меньшей мере, 5 с. 3. Способ по п.2, в котором разрывной инструмент снабжен рядом измельчающих пласт пальцев, которые вводят в инициированный разрыв и выводят из него, когда инструмент находится в своем расширенном положении, за счет чего обломки измельченного пласта толкаются в каждый разрыв, при этом осколки образуют расклинивающий наполнитель, который удерживает каждый разрыв, по меньшей мере,частично открытым после отвода разрывного инструмента. 4. Способ по п.2, в котором разрывной инструмент содержит, по меньшей мере, два разрезанных, по существу, в продольном направлении и дополняющих друг друга трубных сегмента, которые коаксиальны центральной оси инструмента и которые после расширения инструмента толкают радиально от центральной оси и к стенке скважины с помощью гидравлического, механического или действующего на основе активирования нагревом металла с эффектом запоминания формы исполнительного механизма. 5. Способ по любому из пп.3 или 4, в котором разрывной инструмент расположен внутри расширяемой, снабженной прорезями трубы во впускной зоне скважины в пласте, содержащем углеводородный флюид, при этом трубу расширяют в пласте в результате расширения разрывного инструмента, причем трубу перфорируют измельчающими пласт пальцами, когда пальцы проникают в разрывы. 11 6. Способ по п.5, в котором разрывной инструмент содержит две дополняющие друг друга половины трубы, каждая из которых имеет длину, равную, по меньшей мере, 5 м, и установлена с возможностью радиального перемещения в противоположных направлениях относительно центральной оси инструмента, и измельчающие пальцы проходят через отверстия между половинами трубы с возможностью расширения в радиальных направлениях относительно центральной оси инструмента, причем направления, по существу, ортогональны направлениям, в которых могут перемещаться половины трубы и в которых ориентируют и расширяют разрывной инструмент, в то время как измельчающие скальные породы пальцы активируют для введения частиц измельченного пласта в открытые разрывы, и постепенно перемещают на длину, которая, по существу, соответствует длине половин трубы, и ориентируют и расширяют, в то время как измельчающие скальные породы пальцы активируют для введения частиц измельченного пласта в открытые разрывы, при этом последовательность стадий повторяют, пока не разорвут значительную часть пласта, окружающего впускную зону скважины, так что в пласте на значительной длине впускной зоны скважины образуют удлиненные разрывы, которые пересекаются со стенкой скважины с заданной ориентацией. 7. Способ увеличения добычи флюида из скважины добычи углеводородного флюида,согласно которому вводят снабженную прорезями трубу в впускную зону скважины для последовательного расширения и перфорирования смежных секций снабженной прорезями трубы за счет перемещения и расширения разрывного инструмента внутри снабженной прорезями трубы, согласно способу по п.6. 8. Способ размещения обломков выбуренной породы в пласте, окружающем скважину для добычи углеводородных флюидов, при котором расширяют разрывной инструмент внутри скважины, согласно способу по п.4, и вводят осколки выбуренной породы в качестве расклинивающего наполнителя в разрывы, смежные с разрывным инструментом. 9. Способ по п.8, в котором разрывной инструмент образует часть бурового снаряда и буровой раствор, содержащий обломки выбуренной породы, нагнетают от буровой коронки в разрывы, окружающие инструмент, и инструмент снабжен фильтром, который обеспечивает нагнетание бурового раствора обратно в направлении буровой коронки, но который препятствует попаданию обратно в скважину обломков выбуренной породы с размерами, которые больше размеров отверстий сита фильтра. 12 10. Инструмент для разрывания подземного пласта, окружающего буровую скважину для добычи углеводородного флюида, содержащий- корпус инструмента, имеющий центральную ось, при этом корпус инструмента соединен с возможностью вращения с ориентирующим переводником, так что корпус инструмента имеет возможность поворота вокруг центральной оси относительно ориентирующего переводника;- ориентирующий механизм для ориентирования корпуса инструмента в заданное угловое положение относительно центральной оси;- несколько трубчатых или полутрубчатых расширяющихся элементов, установленных на корпусе инструмента с возможностью перемещения каждого расширяющегося элемента в радиальном направлении относительно центральной оси корпуса инструмента;- расширяющий механизм для прижимания каждого расширяющегося элемента в течение выбранного периода времени к пласту так, что расширяющиеся элементы оказывают изменяющееся в окружном направлении давление на стенку скважины; и- средства для введения расклинивающего наполнителя, по меньшей мере, в один разрыв в течение, по меньшей мере, части указанного периода времени. 11. Инструмент по п.10, в котором инструмент содержит пару полутрубчатых расширяющихся элементов, которые выполнены с возможностью перемещения в противоположных направлениях относительно центральной оси корпуса инструмента, а средства введения расклинивающего наполнителя содержат ряд измельчающих скальные породы пальцев, которые выполнены с возможностью радиального перемещения относительно центральной оси в направлениях, которые, по существу, ортогональны противоположным направлениям. 12. Инструмент по п.10, в котором средства впрыска расклинивающего наполнителя содержат систему впрыска раствора расклинивающего наполнителя. 13. Инструмент по п.12, в котором инструмент образует часть бурового снаряда и окружает часть бурильной колонны, которая расположена на выбранном расстоянии от буровой коронки, так что расширяющиеся элементы имеют возможность расширения и разрыва окружающего пласта, при одновременном выполнении буровых операций и введении осколков выбуренной породы в разорванный пласт в качестве расклинивающего наполнителя.
МПК / Метки
МПК: E21B 43/26
Метки: подземного, пласта, способ, инструмент, разрыва
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-2458-sposob-i-instrument-dlya-razryva-podzemnogo-plasta.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и инструмент для разрыва подземного пласта</a>
Предыдущий патент: Носитель записи, воспроизводящее устройство и способ записи информации
Следующий патент: Способ формирования на месте соединения между бетонными плитами
Случайный патент: Пакеты рулонов и способ их изготовления