обводная трубка устройства для намыва гравийного фильтра с креплением для линии управления и способ крепления линии управления

Формула изобретения

1. Обводная трубка устройства для намыва гравийного фильтра, имеющая корпус с проходящим в нем каналом и выступ на корпусе, образующий гнездо для линии управления.

2. Обводная трубка по п.1, в которой выступ выполнен в форме крылышка.

3. Обводная трубка по п.1, в которой выступ имеет первую и вторую поверхности, являющиеся выпуклой и вогнутой соответственно.

4. Обводная трубка по п.3, в которой линия управления прилегает к вогнутой поверхности.

5. Узел устройства для намыва гравийного фильтра, содержащий защитный кожух, обводную трубку, расположенную на защитном кожухе, и выступ, примыкающий к обводной трубке и образующий гнездо для линии управления.

6. Узел по п.5, в котором линия управления удерживается выступом между поверхностью выступа и поверхностью защитного кожуха.

7. Узел по п.5, в котором обводная трубка и выступ проходят вдоль продольной протяженности узла по спирали.

8. Способ прокладки и защиты линии управления на узле устройства для намыва гравийного фильтра, при осуществлении которого в скважину спускают узел по п.5 и закладывают в него линию управления.

9. Способ по п.8, в котором линию управления закладывают, прижимая к источнику линии управления инструмент, вращающийся или проскальзывающий при взаимодействии с линией управления, в направлении, рассчитанном таким образом, чтобы завести линию управления за выступ.

10. Способ по п.8, в котором при закладке линии управления ее отводят к выступу соседней обводной трубки с таким расчетом, чтобы исключить контакт линии управления с отверстиями обводных трубок.

11. Способ по п.8, в котором узел устройства для намыва гравийного фильтра содержит две или более обводные трубки с отверстиями, расположенными в шахматном порядке по продольной протяженности узла таким образом, чтобы отверстия одной обводной трубки не перекрывали отверстия другой обводной трубки, причем линию управления закладывают попеременно за выступы разных обводных трубок, обеспечивая размещение линии управления на удалении от отверстий.

12. Способ по п.11, в котором выступ деформируют, загибая его в направлении защитного кожуха.

13. Способ по п.12, в котором выступ деформируют, загибая его вокруг расположенной под ним линии управления.

14. Способ по п.12, в котором выступ деформируют при отсутствии в нем линии управления.

15. Способ по п.12, в котором деформируют выступ, противоположный выступу, за который заложена линия управления.

16. Обводная трубка устройства для намыва гравийного фильтра, имеющая продолговатый корпус, стенка которого ограничивает в поперечном сечении канал и имеет участки большего радиуса и меньшего радиуса, соединяемые по бокам полукруглыми участками, и выступ, выходящий из участка стенки большего радиуса, имеющий, по существу, одинаковый с этим участком радиус кривизны и образующий гнездо для линии управления для обеспечения крепления этой линии управления.

17. Обводная трубка по п.16, в которой выступ имеет дальний от корпуса краевой участок.

18. Обводная трубка по п.17, в которой краевой участок отходит от выступа в направлении радиуса кривизны, соответствующего участку стенки меньшего радиуса.

Приоритет по пунктам:

14.01.2005 по пп.1-18.

Описание изобретения к патенту

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Приоритет по данной заявке испрашивается по дате подачи предварительной заявки США на изобретение № 60/643,819 от 14.01.2005.

Уровень техники

В области сооружения нефтяных и газовых скважин известно применение обводных трубок, размещаемых вокруг защитных кожухов скважинных (механических) фильтров, для подачи жидкости-носителя с гравием в обход всевозможных кольцевых преград, препятствующих движению потока жидкости-носителя с гравием. Обычно такого рода обводные трубки (предусматриваемые технологией, называемой "Alternate Path") вступают в работу автоматически при возникновении преграды, например кольцевой перемычки. Обводные трубки открываются в кольцевое пространство сразу за пакером, установленным для сооружения гравийного фильтра, и, если давление жидкости-носителя с гравием действительно возросло из-за появления кольцевой преграды, они обеспечивают возможность поступления потока жидкости-носителя с гравием в обход этой преграды. В отсутствие кольцевой преграды поток естественным образом обходит обводные трубки, двигаясь в кольцевом пространстве по пути наименьшего сопротивления.

Если обводная трубка становится каналом, направляющим движение жидкости-носителя с гравием, эта жидкость-носитель снова попадает в кольцевое пространство за преградой, выходя в него через отверстия в обводной трубке там, где это позволяет давление в кольцевом пространстве. Вследствие высокого давления в обводной трубке жидкость-носитель с гравием выходит струями с высокой скоростью. Поскольку жидкость-носитель с гравием по своей природе является эрозионной средой, что усугубляется высокой скоростью ее истечения, она действует подобно рабочему телу весьма эффективной шлифовально-режущей машины. Любую используемую в скважине линию управления необходимо защищать от воздействия потока такой среды.

Для прокладки к забою линий управления такие линии раньше крепили зажимами к наружной поверхности защитного кожуха скважинного фильтра и спускали в скважину дополнительный кожух, устанавливаемый снаружи обводных трубок. Такое решение может быть эффективным, но приводит к увеличению общего наружного диаметра компоновки. Специалисту должно быть понятно, что увеличения наружного размера или уменьшения внутреннего размера нужно избегать.

Краткое изложение сущности изобретения

Объектом изобретения является обводная трубка устройства для намыва гравийного фильтра, имеющая корпус с проходящим в нем каналом. Кроме того, на корпусе трубки имеется выступ, образующий гнездо для линии управления.

Еще одним объектом изобретения является узел устройства для намыва гравийного фильтра, содержащий защитный кожух, обводную трубку, расположенную на защитном кожухе, и выступ, примыкающий к обводной трубке и образующий гнездо для линии управления.

Объектом изобретения является также способ прокладки и защиты линии управления на узле устройства для намыва гравийного фильтра, при осуществлении которого в скважину спускают указанный узел, содержащий защитный кожух, обводную трубку, расположенную на защитном кожухе, и выступ, примыкающий к обводной трубке и образующий гнездо для линии управления, и закладывают за выступ линию управления.

Кроме того, объектом изобретения является обводная трубка устройства для намыва гравийного фильтра, имеющая продолговатый корпус, стенка которого ограничивает в поперечном сечении канал и имеет участки большего радиуса и меньшего радиуса, соединяемые по бокам полукруглыми участками. Из участка стенки большего радиуса выходит выступ, имеющий, по существу, одинаковый с этим участком радиус кривизны и образующий гнездо для линии управления для обеспечения крепления этой линии управления.

Краткое описание чертежей

Ниже осуществление изобретения поясняется с привлечением нескольких чертежей, на которых одинаковые элементы конструкции обозначены одинаковыми ссылочными номерами и на которых показано:

на фиг.1 - схематический вид в аксонометрии узла устройства для намыва гравийного фильтра, иллюстрирующий обводные трубки и линию управления,

на фиг.2 - вид в поперечном сечении обводной трубки, причем защитный кожух фильтра показан штрихпунктирной линией,

на фиг.3 - схематический вид узла, показанного на фиг.1, при его вхождении в роторный стол и закладке в него линии управления,

на фиг.4 - вид, аналогичный фиг.2, но с загибом одного из выступов,

на фиг.5 - схематическое изображение обводной трубки в другом варианте выполнения, и

на фиг.6 - схематическое изображение обводной трубки, показанной на фиг.5, в законченном состоянии.

Подробное описание осуществления изобретения

На фиг.1 для пояснения обстановки, окружающей рассматриваемую ниже конструкцию, показаны некоторые узлы устройства 10 для намыва гравийного фильтра. На фиг.1 показаны два перекрестных соединителя 12, расположенных с интервалом между ними. Этот интервал занят в основном скважинным фильтром устройства для намыва гравийного фильтра. Такие скважинные (механические) фильтры известны специалистам и не требуют отдельного рассмотрения в данном описании. Сам скважинный фильтр на чертежах не показан, но специалисту понятно, что он должен быть расположен под защитным кожухом, показанным на чертежах и обозначенным номером 42. Хотя на чертеже показано только два соединителя 12, следует иметь в виду, что в устройстве 10 для намыва гравийного фильтра может использоваться и большее их количество (или же только один). Каждый показанный на чертеже соединитель 12 имеет проход 14 для четырех обводных трубок 16а. Трубки 16а проходят в продольном направлении и сообщаются с обводными трубками 16b. Обводные трубки 16b проходят вдоль устройства 10 по спирали и сообщаются с обводными трубками 16с. Обводные трубки 16с проходят в продольном направлении, заходя в следующий соединитель 12. Следует иметь в виду, что каждая из трубок 16а-с считается единой обводной трубкой и разбита на участки только для упрощения описания. Как отмечено выше, на чертеже показаны четыре обводные трубки 16а - с, однако количество используемых обводных трубок может выбираться по желанию большим или меньшим.

Вблизи каждого соединителя 12 по меньшей мере одна из обводных трубок 16а - с имеет отверстия (не показанные на чертеже, но известные специалисту и имеющиеся в фильтре производства компании "Бейкер Ойл Тулз", г.Хьюстон, штат Техас, под названием "Direct Pak"). Обводные трубки, соседствующие с трубками, имеющими отверстия, отверстий не имеют. В частном варианте исполнения обводная трубка имеет отверстия примерно на четверти общей длины элемента скважинного фильтра (см. защитный корпус 42) устройства 10 для намыва гравийного фильтра. Например, у скважинного фильтра длиной 1000 футов отверстия будут сменяться четырежды - по разу на каждом 250-футовом отрезке 1000-футового фильтра. Каждая такая смена происходит на перекрестном соединителе 12. То, что на каждом отрезке одна из трубок 16а - с не имеет отверстий, означает, что такая трубка может безопасно удерживать линию 18 управления в примыкающем к этой трубке выступе (ниже рассматриваемом более подробно). Для того чтобы линия управления оставалась в безопасности по всей длине секции фильтра, эту линию можно переводить с одного из соседних выступов на другой и обратно на конце каждого отрезка, осуществляя такую смену на соединителе 12. Как следует из вышеизложенного, линию управления необходимо прокладывать вдоль одной из трубок 16b, которая не имеет отверстий. При использовании такой схемы линию управления можно зафиксировать в положении, где она не особенно подвержена воздействию жидкости-носителя с гравием, истекающей с высокой скоростью, одновременно исключая необходимость в применении тех или иных внешних зажимов или дополнительного кожуха. Кроме того, благодаря возможности перемещения линии управления с одной из соседних трубок 16а - с на другую и обратно линию управления можно удерживать на удалении от истекающей с высокой скоростью жидкости-носителя с гравием по всей протяженности секции скважинного фильтра (защитного кожуха 42) устройства 10.

Исходя из рассмотренной схемы, авторы изобретения определили, что линию управления на каждом из отрезков устройства целесообразно крепить рядом с той обводной трубкой, которая не имеет отверстий. До сих пор не существовало известного способа того, как достичь этой цели, не прибегая к использованию внешних зажимов, имеющих рассмотренные выше недостатки. На фиг.2 показано поперечное сечение обводной трубки 16b, выполненной в соответствии с изобретением. Трубка 16b имеет корпус 30, стенка которого ограничивает канал 32 и имеет участок 60 большего радиуса и участок 62 меньшего радиуса, которые по бокам соединяются полукруглыми участками 64. Кроме того, к корпусу 30 примыкает по меньшей мере один выполненный в виде крылышка выступ 34, причем на чертеже показано два таких выступа. Каждый выступ 34 выходит из корпуса 30 сбоку, имея радиус кривизны, по существу, равный радиусу кривизны участка 60 большего радиуса, и вытянут на длину, достаточную для того, чтобы заложить за него линию управления (на чертеже не показана). Каждый выступ образует карман 36 между своей вогнутой поверхностью 38 и наружной поверхностью 40 (обозначена штрихпунктирной линией) защитного кожуха 42 скважинного фильтра (см. фиг.1). Выступ 34 на своем дальнем от корпуса 30 конце имеет краевой участок 44. Краевой участок 44 усиливает крепление линии 18 управления после закладки ее за выступ 34 (или под него). Кроме того, краевой участок 44 способствует закруглению наружной поверхности 46 выступа 34, что целесообразно с точки зрения исключения застревания устройства 10 при спуске в скважину.

Как отмечено выше, трубка 16b проходит вокруг защитного кожуха 42 по спирали, что дополнительно способствует удержанию линии 18 управления вплотную к защитному кожуху 42.

На фиг.3 схематично изображены защитный кожух 42, трубка 16b, линия 18 управления, а также устройство для закладки линии управления. Поворотный стол 50 известен в технике и в объяснении его конструкции нет необходимости. Из фрагмента стола 50 выступает опора 52, на которой установлена машина 54 для закладки кабеля. На чертеже показано, что машина 54 для закладки кабеля имеет корпус 56 и четыре роликовых или безроликовых втулки 58. Следует иметь в виду, что можно использовать большее или меньшее количество втулок, а вместо одних подшипников при осуществлении изобретения можно использовать другие. Втулки 58, разнесенные по горизонтали (на чертеже), находятся на фиксированном расстоянии друг от друга, рассчитанным таким образом, чтобы с одной стороны подпирать трубку 16b, а с другой стороны той же самой трубки 16b вдавливать линию 18 управления под выступ 34. Движение кожуха (и всего остального устройства 10) вниз (по чертежу) автоматически заставляет линию управления заходить за выступ 34. Вторая пара втулок, показанная на чертеже внизу, либо также заводит линию управления за выступ либо просто обеспечивает правильность закладки линии управления при прохождении через первую группу втулок. Кроме того, в одном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что если один из выполненных в форме крылышек выступов 34 на обводной трубке не содержит линии управления, машина для фиксации может быть сконфигурирована таким образом, чтобы деформировать неопертый выступ, загибая его в направлении защитного кожуха 42 скважинного фильтра, чтобы уменьшить вероятность зацепления этого неопертого выступа 34 за возможные сужения ствола скважины, что потенциально может привести к повреждению проточной части трубки. Такое состояние показано на фиг.4. Деформирование выступа может производиться одновременно с фиксацией линии управления с другой стороны трубки или же безотносительно к тому, присутствует ли с другой стороны трубки 16b линия управления или нет.

Еще в одном варианте осуществления изобретения, иллюстрируемом фиг.5 и 6, выступ 34 (в данном случае приваренный на обводную трубку 16b посредством сварного шва 70) деформируют поверх заложенной за выступ линии управления, загибая краевой участок 44 в направлении защитного кожуха 42, чтобы сделать заделку линии управления более долговечной и плотной. Краевой участок на фиг.5 показан в недеформированном, а на фиг.6 - в деформированном состоянии. Укладочную машину можно легко модифицировать для обеспечения деформирования выступа с целью фиксации линий управления на защитном кожухе 42 с плотным охватом, заменив одну втулку или опору другой, имеющей вогнутую форму, для загиба краевого участка 44.

Выше было указано, что линия управления удерживается на защитном кожухе, находясь в защищенном относительно отверстий в обводных трубках 16b положении. При прокладке линии управления на трубке 16b после прохождения четверти суммарной длины скважинного фильтра линию управления переводят вручную в положение, где она должна войти в сопряжение с соседней трубкой 16b. Затем процесс прокладки линии 18 управления продолжают, как описано выше. Для специалиста понятно, что при переводе линии 18 на соседнюю трубку 16b эта линия окажется на физически противоположной стороне машины 54. В варианте, где каждая сторона машины 54 является зеркальным отражением противоположной стороны, достаточно просто перевести линию управления в сопряжение с другой трубкой, а регулировка машины не требуется. Как возможный вариант при использовании описанных выше вариантов осуществления изобретения с деформацией выступа машина 54 может быть настроена таким образом, чтобы действовать с противоположной стороны, что достигается, например, перестановкой втулок 58.

При осуществлении предлагаемых в изобретении способов и устройств линии управления можно монтировать на устройство 10 прямо на рабочей площадке буровой в процессе спуска устройства в скважину. В результате обеспечивается защита линии управления и ее фиксация в заданном месте. Следует иметь в виду, что понятие "линия управления", используемое в контексте изобретения, включает в себя одиночные или многопроводные гидравлические, электрические, волоконно-оптические линии и т.д., и что такие линии по форме могут быть индивидуальными, встроенными одна в другую, собранными в плоском корпусе, и т.д.

Специалистам должно быть понятно, что в рассмотренные выше примеры осуществления изобретения могут быть внесены многочисленные изменения и усовершенствования, а объем охраны изобретения ограничен только признаками, характеризующими изобретение в его формуле, и их возможными эквивалентами.

Хотя изобретение было рассмотрено на примере предпочтительных вариантов его осуществления, для специалиста должна быть очевидна возможность осуществления этих вариантов с различными изменениями. Любые такие изменения считаются подпадающими под патентные притязания, изложенные в формуле изобретения.