система и способ для использования в завершении скважины

Формула изобретения

1. Транспортное средство для обслуживания скважин для добычи текучих сред на основе углеводородов, содержащее модульный автокран, имеющий шасси, установленный на шасси кран, и множество стыковочных узлов, установленных на шасси, для взаимозаменяемого приема модулей для проведения скважинных операций, выбранных из модуля для цементирования, модуля для нагнетания кислоты и модуля для каротажа.

2. Транспортное средство по п.1, дополнительно содержащее множество модулей, каждый из которых установлен на одном стыковочном узле.

3. Транспортное средство по п.2, которое содержит два стыковочных узла и три модуля.

4. Транспортное средство по п.2, в котором множество модулей содержит модуль с резервуаром для цемента.

5. Транспортное средство по п.2, в котором множество модулей содержит модуль с оборудованием для каротажа.

6. Транспортное средство по п.2, в котором множество модулей содержит модуль с резервуаром для кислоты.

7. Транспортное средство по п.1, в котором модульный автокран содержит автомобиль, разрешенный к использованию на обычных дорогах.

8. Транспортное средство по п.7, дополнительно содержащее установленную на шасси кабину, при этом кран установлен на шасси посредством базы, и множество стыковочных узлов расположены между кабиной и базой крана.

9. Транспортное средство по п.8, дополнительно содержащее пару модулей, установленных на стыковочных узлах.

10. Устройство, используемое в скважинных операциях для добычи текучих сред на основе углеводородов, содержащее транспортное средство, разрешенное к использованию на обычных дорогах и имеющее шасси, кабину, установленную на шасси, кран, установленный на шасси посредством базы, и множество съемно установленных на шасси взаимозаменяемых модулей оборудования, выбранных из модуля для цементирования, модуля для нагнетания кислоты и модуля для каротажа.

11. Устройство по п.10, в котором множество взаимозаменяемых модулей оборудования смонтированы между кабиной и базой крана.

12. Устройство по п.10, в котором множество взаимозаменяемых модулей оборудования расположены для демонтажа с шасси с помощью крана.

13. Устройство по п.11, в котором множество взаимозаменяемых модулей оборудования содержит модуль с резервуаром для цемента.

14. Устройство по п.13, в котором множество взаимозаменяемых модулей оборудования содержит модуль с оборудованием для каротажа.

15. Устройство по п.13, в котором множество взаимозаменяемых модулей оборудования содержит модуль, содержащий резервуар для кислоты.

16. Устройство по п.11, в котором множество взаимозаменяемых модулей оборудования содержит модуль с оборудованием для каротажа и модуль с резервуаром для кислоты.

17. Система для завершения скважин для добычи текучих сред на основе углеводородов, содержащая множество модулей для выполнения множества операций по завершению скважины, выбранных из модуля для цементирования, модуля для нагнетания кислоты и модуля для каротажа и транспортное средство, имеющее стыковочные узлы, для съемной установки множества модулей для транспортировки между буровыми площадками.

18. Система по п.17, в которой транспортное средство является автокраном.

19. Система по п.18, в которой множество модулей содержит модуль с резервуаром для цемента и модуль с оборудованием для каротажа.

20. Система по п.18, в которой множество модулей содержит модуль с резервуаром цемента и модуль с резервуаром для кислоты.

21. Система по п.18, в которой множество модулей содержит модуль с оборудованием для каротажа и модуль с резервуаром для кислоты.

22. Способ завершения скважины, при котором используют множество модулей, применяемых на буровой площадке для добычи текучих сред на основе углеводородов и используемых для выполнения множества операций по завершению скважины, выбранных из модуля для цементирования, модуля для нагнетания кислоты и модуля для каротажа, и съемно устанавливают множество модулей на стыковочные узлы на автокране.

23. Способ по п.22, в котором при съемной установке модулей осуществляют подъем модулей на стыковочные узлы с помощью крана автокрана.

24. Способ по п.23, в котором дополнительно формируют каждый стыковочный узел для взаимозаменяемого приема множества разных модулей.

25. Способ по п.23, в котором дополнительно используют кран для поднятия каждого модуля на отдельное транспортное средство для обслуживания скважин.

26. Способ по п.22, в котором при съемной установке модулей устанавливают модуль с резервуаром цемента на автокране.

27. Способ по п.22, в котором при съемной установке модулей устанавливают модуль с оборудованием для каротажа на автокране.

28. Способ по п.22, в котором при съемной установке модулей устанавливают модуль с резервуаром кислоты на автокране.

Описание изобретения к патенту

Во многих скважинных проектах на буровой площадке используется большое количество связанных со скважиной транспортных средств и оборудования для выполнения различных операций, относящихся к строительству скважины. Скважинные проекты могут требовать, например, цементирующего оборудования, канатного оборудования, оборудования для нагнетания кислоты и оборудования других типов для многочисленных возможных операций. Обычно, каждый тип оборудования устанавливается на собственный автомобиль или набор автомобилей и управляется бригадой, выделенной для этого конкретного типа оборудования.

Подготовка площадки вокруг устья скважины часто определяется количеством и размером оборудования, необходимого для данного проекта. Каждый тип автомобиля и соответствующая бригада должны иметь достаточно пространства на буровой площадке для доступа к скважине во время их конкретной операции. В некоторых проектах может возникнуть простой во время ожидания прибытия бригад для выполнения конкретных операций в заданной последовательности во время проекта строительства скважины.

Технической задачей настоящего изобретения является создание универсального транспортного средства для обслуживания скважины, обеспечивающего упрощение выполнения и повышение эффективности скважинных операций за счет исключения необходимости использования отдельного автомобиля и бригады на каждой скважинной операции.

Данная техническая задача решается транспортным средством для обслуживания скважин для добычи текучих сред на основе углеводородов, которая согласно изобретению содержит модульный автокран, имеющий шасси, кран, установленный на шасси, и множество стыковочных узлов, установленных на шасси, для взаимозаменяемого приема модулей для проведения скважинных операций, выбранных из модуля для цементирования, модуля для нагнетания кислоты и модуля для каротажа.

Предпочтительно транспортное средство содержит множество модулей, каждый из которых установлен на одном стыковочном узле.

Предпочтительно транспортное средство содержит два стыковочных узла и три модуля.

Предпочтительно множество модулей содержит модуль с резервуаром для цемента.

Предпочтительно множество модулей содержит модуль для каротажа.

Предпочтительно множество модулей содержит модуль с резервуаром для кислоты.

Предпочтительно модульный автокран содержит автомобиль, разрешенный к использованию на обычных дорогах.

Предпочтительно транспортное средство дополнительно содержит установленную на шасси кабину, при этом кран установлен на шасси посредством базы, и множество стыковочных узлов расположены между кабиной и базой крана.

Предпочтительно транспортное средство дополнительно содержит пару модулей, установленных на стыковочных узлах.

Техническая задача решается также устройством, используемым в скважинных операциях для добычи текучих сред на основе углеводородов, которое согласно изобретению содержит транспортное средство, разрешенное к использованию на обычных дорогах и имеющее шасси, кабину, установленную на шасси, кран, установленный на шасси посредством базы, и множество взаимозаменяемых модулей оборудования, съемно установленных на шасси и выбранных из модуля для цементирования, модуля для нагнетания кислоты и модуля для каротажа.

Предпочтительно множество взаимозаменяемых модулей оборудования смонтированы между кабиной и базой крана.

Предпочтительно множество взаимозаменяемых модулей оборудования расположены для демонтажа с шасси с помощью крана.

Предпочтительно множество взаимозаменяемых модулей оборудования содержит модуль с резервуаром цемента.

Предпочтительно множество взаимозаменяемых модулей оборудования содержит модуль для каротажа.

Предпочтительно множество взаимозаменяемых модулей оборудования содержит модуль с резервуаром для кислоты.

Предпочтительно множество взаимозаменяемых модулей оборудования содержит модуль для каротажа и модуль с резервуаром для кислоты.

Техническая задача также решается системой для завершения скважин для добычи текучих сред на основе углеводородов, которая согласно изобретению содержит множество модулей для выполнения операций по завершению скважины, выбранных из модуля для цементирования, модуля для нагнетания кислоты и модуля для каротажа, и транспортное средство, имеющее стыковочные узлы для съемной установки множества модулей для транспортировки между буровыми площадками.

Предпочтительно транспортное средство является автокраном.

Предпочтительно множество модулей содержит модуль с резервуаром для цемента и модуль для каротажа.

Предпочтительно множество модулей содержит модуль с резервуаром для цемента и модуль с резервуаром для кислоты.

Предпочтительно множество модулей содержит модуль для каротажа и модуль с резервуаром для кислоты.

Кроме того, техническая задача решается способом завершения скважины, в котором согласно изобретению используют множество модулей для использования на буровой площадке для добычи текучих сред на основе углеводородов для выполнения множества операций по завершению скважины, выбранных из модуля для цементирования, модуля для нагнетания кислоты и модуля для каротажа, и съемно устанавливают множество модулей на стыковочные узлы на автокране.

Предпочтительно съемная установка включает в себя подъем множества модулей на стыковочные узлы с помощью крана автокрана.

Предпочтительно дополнительно формируют каждый стыковочный узел для взаимозаменяемого приема множества разных модулей.

Предпочтительно дополнительно используют кран для подъема каждого модуля из множества модулей на отдельное транспортное средство.

Предпочтительно съемная установка включает в себя установку модуля с резервуаром для цемента на автокране.

Предпочтительно съемная установка включает в себя установку модуля для каротажа на автокране.

Предпочтительно съемная установка включает в себя съемную установку модуля с резервуаром для кислоты на автокране.

Определенные варианты осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее:

фиг.1 представляет схематический вид сверху буровой площадки с компонентами для облегчения скважинных операций в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - вид сбоку транспортного средства, имеющего множество взаимозаменяемых модулей, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - еще один вид сбоку транспортного средства, показанного на фиг.2, с различными подсоединенными модулями в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - еще один вид сбоку транспортного. средства, показанного на фиг.2, с различными подсоединенными модулями в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - блок-схему, иллюстрирующую способ перемещения взаимозаменяемых модулей на другие транспортные средства;

фиг.6 - блок-схему, иллюстрирующую способ извлечения и погрузки модулей на транспортное средство после завершения данной операции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - подробный вид сбоку автокрана, который может быть использован с системой, показанной на фиг.1.

В следующем описании многочисленные подробности изложены для обеспечения понимания настоящего изобретения. Однако специалисты в данной области техники должны понимать, настоящее изобретение может быть применено без этих подробностей, и что возможны многочисленные вариации или изменения относительно описанных вариантов осуществления.

Настоящее изобретение, в основном, относится к скважинным проектам, в которых выполняются различные скважинные операции, например обслуживания. Модули скважинного оборудования используются для выполнения множества скважинных операций, таких как строительство скважины. Модули могут перемещаться с одного транспортного средства, например транспортного автомобиля, на другое транспортное средство, уменьшая таким образом число несущих оборудование транспортных средств, необходимых для данного скважинного проекта. Система также позволяет уменьшить количество членов бригады, одновременно обеспечивая простую транспортабельность оборудования с одной буровой площадки на другую.

В частности, система и способ содержат транспортное средство, которое может быть выполнено в виде автокрана для перевозки модулей между буровыми площадками. Использование отдельных модулей и автомобиля, позволяющего перевозить множество модулей, увеличивает эффективность и уменьшает накладные расходы, возникающие во время многих типов строительства скважины и других скважинных проектов.

На фиг.1 показан вид сверху буровой площадки 20. В этом варианте осуществления строительство скважины 22, в общем, содержащей ствол 24 скважины, проходящий вниз от устья 26 скважины в подземную формацию, содержащую требуемые добываемые текучие среды, такие как текучие среды на основе углеводорода. Во многих проектах ствол 24 скважины бурится в нефтенесущей формации для добычи нефти. Дополнительно, показана только одна скважина 22, но данный проект может содержать множество скважин, в которых осуществляются различные скважинные операции. Следует также отметить, что определенные скважинные операции могут быть выполнены на новых или существующих скважинах.

Как показано на фиг.1, модульная система 28 обеспечения используется для разнообразных скважинных проектов. В этом варианте осуществления, модульная система 28 обеспечения содержит транспортное средство 30, которое, может быть расположено на буровой площадке 20 для совместной работы, по меньшей мере, с одним другим транспортным средством 32. В качестве примера транспортное средство 30 является автомобилем, разрешенным к использованию на обычных дорогах, который может перемещаться по региональным дорогам от одной буровой площадки к другой. Транспортное средство 32 также является автомобилем, разрешенным к использованию на обычных дорогах, использующимся в операциях завершения скважины или в других скважинных операциях.

Модульная система 28 обеспечения дополнительно содержит множество модулей оборудования, такие как модули 34, 36, 38. Модули 34, 36, 38, содержат оборудование, используемое в различных скважинных операциях. До сих пор каждый тип оборудования должен был предназначаться для конкретного автомобиля и управляться конкретной бригадой. Однако модули 34, 36, 38 являются взаимозаменяемыми и могут быть перемещены с одного транспортного средства, например транспортного средства 30, на другое транспортное средство, например транспортное средство 32, при необходимости для выполнения конкретных скважинных операций. Данный модуль обычно сконструирован для конкретной фазы скважинного проекта, например цементирования, нагнетания кислоты, каротажа.

В показанном варианте транспортное средство 30 является автокраном, имеющим кран 40, кабину 42 и область 44 хранения для хранения множества модулей. Модули могут быть избирательно освобождены и удалены из области 44 хранения с помощью крана 40 и перемещены в требуемое место для работы оборудования, содержащегося в модуле, для выполнения конкретных скважинных операций. Например, кран 40 может быть использован для перемещения конкретных модулей из автокрана 30 на транспортное средство 32, где модуль избирательно устанавливается на транспортное средство 32 с помощью монтажного механизма 46. Монтажный механизм 46 сконструирован для обеспечения простого подсоединения и отсоединения каждого модуля 34, 36, 38. Конкретные модули выбираются для облегчения каждой отдельной фазы строительства скважины. Например, набор модулей может быть установлен на монтажный механизм 46 в конкретной последовательности для облегчения последовательных фаз строительства скважины. Монтажный механизм 46 может содержать различные конструкции, включая в себя механические механизмы захвата и освобождения, крепежи, например болты, замки на гидроприводе или другие механизмы, которые позволяют сравнительно быстро устанавливать модуль, отсоединять модуль и устанавливать следующий модуль в соответствии с требуемой последовательностью операций строительства скважины для данного проекта.

Вспомогательное транспортное средство 32 может содержать множество других частей в зависимости от конкретных надобностей, для которых оно сконструировано. Например, транспортное средство 32 может содержать кабину 48 и постоянную область 50 оборудования. Постоянная область 50 оборудования может быть сконструирована для размещения многих типов оборудования, включая стационарный узел для смешивания и нагнетания цемента для облегчения, например, цементирования хвостовиков и других скважинных операций.

В показанном варианте модули 34, 36, 38 доставляются на буровую площадку 20 с помощью автокрана 30 и вспомогательного транспортного средства 32. Автокран 30 используется для перемещения двух модулей, несмотря на то что автомобиль может быть сконструирован для перемещения другого количества модулей в зависимости от размера и типа оборудования, встроенного во взаимозаменяемые модули. Одновременно на буровой площадке 20 кран 40 используется для перемещения модулей 34, 36, 38 на требуемые места. Например, модули могут быть последовательно освобождены и подняты с транспортного средства 32 после завершения каждой операции, использующей конкретные модули. После завершения конкретной операции кран 40 используется для поднятия следующего последовательного модуля с автокрана 30 и перемещения того модуля до сцепления с транспортным средством 32, где он закрепляется монтажным механизмом 46 для использования в следующей последовательной скважинной операции. Этот процесс может быть продолжен путем взаимной замены модулей, позволяя тем самым минимальное число транспортных средств и бригад для выполнения многих скважинных операций для данного скважинного проекта. Как показано на фиг.1, по меньшей мере, три взаимозаменяемых модуля для трех отдельных операций строительства скважины могут перевозиться двумя вспомогательными автомобилями.

На фиг.2-4 показаны варианты нескольких конфигураций для транспортного средства 30. Транспортное средство 30 обычно содержит автокран, имеющий кран 40 со стрелой 52, установленной с возможностью поворота на шасси 54 с помощью базы 56 крана. Различные конфигурации модуля могут быть установлены с возможностью удаления на шасси 54 в области 44 хранения с помощью множества стыковочных узлов 58. Стыковочные узлы 58 могут содержать множество конструкций, включающих в себя механические механизмы захвата и освобождения, крепежи, например болты, замки на гидроприводе или другие механизмы, которые позволяют сравнительно быстро устанавливать каждый модуль, отсоединять каждый модуль и последовательно устанавливать такие же или отличные модули для транспортировки или последующего использования в данном скважинном проекте.

Множество модулей может быть установлено в области 44 хранения в зависимости от операций, требуемых для данного скважинного проекта. Как показано на фиг.2, автокран 30 может быть использован для перевозки модулей 34, 36 в виде модуля 34 с резервуаром для цемента и модуля 36 для каротажа. Модуль 34 используется для снабжения сыпучими материалами оборудования для смешивания и закачивания цемента, которое предусмотрено на буровой площадке и может быть смонтировано и установлено, например установлено в области 50 оборудования транспортного средства 32. Модуль 34 содержит бак 60 для сыпучих материалов, установленный на опорной раме 62, которая может быть легко подсоединена или отсоединена от стыковочного узла 58. Вместо обеспечения сыпучими материалами посредством отдельного транспорта модуль 34 просто поднимается с транспортного средства краном 40 и перемещается в нужное место на буровой площадке 20 для выполнения операций цементирования. Например, модуль 34 резервуара цемента может быть установлен на транспортном средстве 32 с помощью монтажного механизма 46. После завершения процесса цементирования модуль 34 может быть отсоединен и удален с монтажного механизма 46 для обеспечения замены модуля 34 другим модулем.

Модуль 36 для каротажа содержит, например, канат 64 и канатную лебедку 66 для перемещения кабеля 66 в ствол 24 скважины. Модуль 36 может быть использован для различных операций строительства скважины, включающих в себя сбор каротажных данных из скважины. Соответственно модуль 36 может быть освобожден из его стыковочного узла 58 и поднят с транспортного средства 30 посредством крана 40 для перемещения его в нужное место работы, например монтажный механизм 46 транспортного средства 32. После завершения этой фазы строительства скважины модуль 36 перемещается обратно к стыковочному узлу 58 на автокране 30 или в другое место хранения.

На фиг.3 показана другая конструкция автокрана 30. В этом варианте осуществления модули 34 и 38 установлены на двух стыковочных узлах 58. Как обсуждалось выше, модуль 34 может содержать модуль резервуара цемента, и модуль 38 содержит оборудование, предназначенное для другой скважинной операции. В показанном варианте модуль 38 содержит модуль резервуара кислоты, имеющий бак 68 кислоты для хранения кислоты, которая используется в операциях кислотной обработки в скважине 22. Когда операция кислотной обработки становится необходимой, модуль 38 просто освобождается из своего стыковочного узла 58 и поднимается в соответствующее рабочее место краном 40. В другом примере автокран 30 загружен модулями 36 и 38 в виде модуля для каротажа и модуля с резервуаром для кислоты, как показано наилучшим образом на фиг.4.

При работе автокрана 30 на буровой площадке 20 отдельные модули выбираются и используются в конкретных скважинных операциях, как это показано на блок-схеме на фиг.5. Сначала модуль, например модуль 34, 36, 38, освобождается из своего соответствующего стыковочного узла 58, на стадии 70. Затем модуль поднимается с автомобиля с помощью крана 40 на стадии 72. Затем стрела 52 крана 40 используется для перемещения модуля на удаленный стыковочный узел, такой как монтажный механизм 46, расположенный на транспортном средстве 32, на стадии 74. Затем модуль закрепляется в рабочем положении на стадии 76. После его надежного закрепления соответствующая скважинная операция, например операция цементирования, каротажная операция или операция нагнетания кислоты, связанная с тем конкретным модулем оборудования, выполняется на буровой площадке на стадии 78.

После завершения конкретной операции модуль может быть перемещен в соответствующее место хранения. В соответствии с одним вариантом осуществления модуль возвращается на один из стыковочных узлов 58 автокрана 30, как показано блок-схемой на фиг.6. Сначала модуль освобождается из его рабочего положения на стадии 80. Затем стрела 52 перемещается в положение над модулем, и кран 40 используется для поднятия модуля из его рабочего положения, например монтажного механизма 46, для освобождения места для следующего модуля оборудования на стадии 82. Затем модуль перемещается на один из стыковочных узлов 58, расположенных на автокране 30 на стадии 84. Модуль может закрепляться на его соответствующем стыковочном узле 58 для транспортировки на другую буровую площадку на стадии 86. Следует отметить, однако, что множество других операций и перемен модулей могут быть выполнены автокраном 30. После завершения скважинного проекта автокран 30 используется для транспортировки множества модулей в другое место, такое как другая буровая площадка, для дополнительного строительства скважины или других скважинных операций.

На фиг.7 показана более подробная конструкция транспортного средства 30 в виде автокрана. В этом варианте осуществления транспортное средство 30 является автокраном, разрешенным к использованию на обычных дорогах, имеющее шасси 54, опирающееся на передние колеса 88 и задние колеса 90. Как показано, задние колеса 90 установлены на четырех осях. Однако автокран 30 может содержать другое число задних осей, в зависимости как от веса перевозимого оборудования, так и от региональных правил, относящихся к использованию автомобилей на дорогах общего пользования.

Кабина 42 может быть расширенной кабиной, имеющей расширенное место 92 для сна или хранения. Кабина 42 устанавливается на шасси 54, и кран 40 также устанавливается на шасси 54 посредством платформы 94, к которой прикрепляется база 56 крана. В этом варианте осуществления база 56 крана устанавливается в задней части автокрана 30 для поддержки стрелы и обеспечения транспортного положения над хранимыми модулями во время транспортировки модулей с одной буровой площадки на другую. Также ряд стабилизирующих механизмов 96, таких как гидравлические стабилизирующие плечи, могут упираться в землю для стабилизации платформы 94 во время выдвижения стрелы 52 и перемещения модулей. В конкретном варианте осуществления область 44 хранения расположена на платформе 94 между базой 56 крана и кабиной 43 и имеет размеры для размещения двух модулей, таких как модуль 34 и модуль 36. Дополнительно, автокран 30 содержит внешний пульт 98 управления, с помощью которого оператор может управлять краном и перемещением модулей с и на стыковочные узлы 58. Общая конструкция автокрана 30 позволяет перемещение, по меньшей мере, двух раздельных модулей оборудования с одной буровой площадки на другую для использования во множестве скважинных операций, тем самым устраняя необходимость в раздельных автомобилях и бригадах, предназначенных для каждого типа операций.

Следует отметить, что модульная система 28 обеспечения может быть использована в разнообразных конфигурациях, зависящих от конкретного скважинного проекта. Например, транспортное средство 32 может содержать разнообразные конструкции автомобиля, и определенные проекты могут включать в себя использование дополнительных транспортных средств, которые могут быть использованы совместно с многомодульным автокраном, показанным и обсуждавшимся выше. Различные типы постоянно закрепленного оборудования, установленного на транспортных средствах или на буровой площадке, также могут быть использованы для данного проекта. Размер и функциональность описанных выше модулей могут быть изменены или приспособлены в соответствии с требованиями конкретных проектов.

Исходя из этого не смотря на то что только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше в подробностях, специалисты в данной области техники должны легко понять, что многие изменения являются возможными без выхода по существу за рамки изложенного в этом изобретении. Исходя из этого такие изменения предназначены для включения в объем этого изобретения, как это определено в формуле изобретения.