устройство для подземного ремонта ствола скважины и способ с его применением (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство для подземного ремонта ствола скважины, содержащее:

кожух с продольной осью и сквозным каналом; и

перемещающийся элемент, расположенный в кожухе и выполненный со сквозным каналом и с отверстием подачи текучей среды;

байонетный паз и выступ, расположенный в байонетном пазе, направляющие перемещение перемещающегося элемента относительно кожуха, при этом байонетный паз расположен с возможностью вращения между кожухом и перемещающимся элементом;

элемент с пазами вдоль оси и второй выступ, расположенный в элементе с пазами вдоль оси для предотвращения вращения перемещающегося элемента относительно оси, при этом с пазами вдоль оси расположен между кожухом и перемещающимся элементом;

застопоривающий механизм, расположенный между байонетным пазом и элементом с пазами вдоль оси, причем застопоривающий механизм расположен между кожухом и перемещающимся элементом;

при этом перемещающийся элемент выполнен с возможностью перемещения между первым положением остановки и вторым положением остановки относительно кожуха и вдоль оси;

при этом отверстие подачи текучей среды гидравлически связано со сквозным каналом кожуха и сквозным каналом перемещающегося элемента для создания струи текучей среды к стволу скважины в первом и втором разнесенными вдоль оси положениями остановки.

2. Устройство по п.1, в котором выступ соединен с перемещающимся элементом.

3. Устройство по п.1, в котором застопоривающий механизм дополнительно содержит скользящее кольцо, застопоривающее кольцо и удерживающий элемент.

4. Устройство по п.1, в котором выступ соединен с кожухом.

5. Устройство по п.1, в котором отверстие подачи текучей среды содержит образующее струю текучей среды сопло, а инструмент для подземного ремонта ствола скважины представляет собой гидроструйный инструмент.

6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее пружину, расположенную внутри кожуха и расположенную вокруг перемещающегося элемента и между элементом с пазами вдоль оси и концом кожуха.

7. Устройство по п.3, в котором:

удерживающий элемент соединен с перемещающимся элементом;

скользящее кольцо соединено с байонетным пазом и расположено между байонетным пазом и удерживающим элементом;

и застопоривающее кольцо соединено между удерживающим элементом и элементом с пазами вдоль оси.

8. Устройство по п.3, в котором предусмотрена перестановка положения скользящего кольца и застопоривающего кольца.

9. Устройство по п.7, в котором выступ соединен с перемещающимся элементом.

10. Устройство по п.7, в котором выступ соединен с кожухом.

11. Устройство по п.10, в котором отверстие подачи текучей среды содержит образующее струю текучей среды сопло, а инструмент для подземного ремонта ствола скважины представляет собой гидроструйный инструмент.

12. Устройство по п.11, дополнительно содержащее пружину, расположенную внутри кожуха и расположенную вокруг перемещающегося элемента и между элементом с пазами вдоль оси и концом кожуха.

13. Устройство по п.12, в котором предусмотрена перестановка положения скользящего кольца и застопоривающего кольца.

14. Способ подземного ремонта ствола скважины, в котором осуществляют:

спуск колонны инструмента, содержащей устройство для подземного ремонта ствола скважины в соответствии с п.1, в ствол скважины;

установку отверстия подачи текучей среды на первом месте работы в стволе скважины;

фиксирование колонны инструмента в стволе скважины;

закачку текучей среды подземного ремонта ствола скважины через колонну инструмента к отверстию подачи текучей среды на первом месте работы;

перемещение отверстия текучей среды относительно фиксированной колонны инструмента на расстояние разноса вдоль оси на второе место работы в стволе скважины; и

закачку текучей среды подземного ремонта ствола скважины на разнесенное вдоль оси второе место работы.

15. Способ по п.14, в котором дополнительно выполняют одно или несколько отверстий выбросом струи в обсадной колонне ствола скважины и/или примыкающем пласте как на первом, так и на втором месте работы.

16. Способ подземного ремонта ствола скважины, в котором осуществляют:

спуск устройства для подземного ремонта ствола скважины в соответствии с п.1 в ствол скважины на рабочей колонне;

приведение в действие устройства для подземного ремонта ствола скважины в одно или несколько продольных положений; и

выполнение соответствующих одного или нескольких продольных отверстий выбросом струи в стволе скважины.

17. Способ по п.16, в котором рабочую колонну удерживают по существу в фиксированном продольном положении во время приведения в действие устройства для подземного ремонта ствола скважины.

18. Способ по п.16, в котором устройство для подземного ремонта ствола скважины приводят в действие через множество продольно разнесенных пазов.

19. Способ по п.16, в котором устройство для подземного ремонта ствола скважины приводят в действие посредством одного или нескольких перепадов давления.

20. Способ по п.16, в котором ствол скважины является наклонно-направленным.

21. Способ подземного ремонта ствола скважин, в котором осуществляют:

спуск устройства для подземного ремонта ствола скважины в соответствии с п.1 в ствол скважины;

подачу текучей среды в устройство для подземного ремонта ствола скважины и отверстие подачи текучей среды;

применение струи текучей среды из отверстия подачи текучей среды в стволе скважины для создания отверстия выбросом струи в стволе скважины; и

выставление вдоль оси множества отверстий, созданных выбросом струи в стволе скважины.

22. Способ по п.21, в котором дополнительно осуществляют инициирование одного или нескольких гидроразрывов в пласте, примыкающих к отверстиям, выполненным выбросом струи.

Описание изобретения к патенту

Нефтегазодобывающие скважины часто обрабатывают для интенсификации притока гидравлическим разрывом пласта, при этом жидкость гидроразрыва можно вводить на участке подземного пласта, пройденном стволом скважины с гидравлическим давлением, достаточным для создания или увеличения по меньшей мере одного гидроразрыва в нем. Обработка для интенсификации притока или обработка скважины такими способами увеличивает добычу углеводородного сырья из скважины.

В некоторых скважинах может быть необходимо индивидуально и избирательно создавать многочисленные гидроразрывы по стволу скважины на расстоянии друг от друга. Многочисленные гидроразрывы должны иметь адекватную проводимость, чтобы наибольшее возможное количество углеводородного сырья в нефтегазовом коллекторе могло быть извлечено/добыто в ствол скважины. При обработке коллектора для интенсификации притока из стволов скважин, особенно стволов скважин с большим отклонением от вертикали или горизонтальных, бывает сложно управлять созданием многозонных гидроразрывов по стволу скважины без цементирования ствола скважины или хвостовика в стволе скважины и механически изолировать подземный пласт для гидроразрыва от пластов с ранее выполненными гидроразрывами или пластов, где гидроразрыв еще не выполнялся.

Для исключения этапов перфорирования с применением зарядов взрывчатого вещества и других нежелательных действий, связанных с гидроразрывом пласта, можно спускать некоторые инструменты в ствол скважины для подачи в них жидкостей гидроразрыва под высоким давлением и направления жидкостей гидроразрыва в пласт. Некоторые инструменты могут «выбрасывать струей» в пласт текучие среды высокого давления. Например, инструмент с отверстиями или соплами, образующими струю под давлением, также называемый «гидроструйным» инструментом, можно устанавливать в стволе скважины вблизи пласта. Сопла, образующие струю, создают путь текучей среды высокого давления, направленный на пласт, представляющий интерес. В другом инструменте, который можно назвать инструментом с окном в насосно-компрессорной трубе, втулкой или клапаном обработки пласта для интенсификации притока, секция насосно-компрессорной трубы включает в себя проемы или отверстия, выполненные в насосно-компрессорной трубе. Инструмент с окном в насосно-компрессорной трубе может также включать в себя компоновку подвижного окна с приводом для избирательного открытия отверстий в насосно-компрессорной трубе для прохода текучей среды высокого давления внутри насосно-компрессорной трубы. Отверстия в насосно-компрессорной трубе могут содержать сопла, образующие струю выброса текучей среды в пласт, обуславливая создание в нем каналов и гидроразрывов.

Отверстия подачи для выброса струи текучей среды или сопла в струйных инструментах установлены неподвижно в корпусе инструмента. Например, гидроструйный инструмент может иметь один или несколько путей текучей среды высокого давления, проходящих в нем, с соплами, закрепленными в выходных отверстиях каждого пути текучей среды. Сопла размещают в различных фиксированных положениях на корпусе инструмента. В другом примере втулка интенсификации притока может включать в себя многочисленные отверстия выброса струи текучей среды также с фиксированными положениями на корпусе втулки. Часто успешная обработка текучей средой или гидроразрыв пласта требуют создания многочисленных отверстий в пласте, с подъемом и/или спуском от первоначального положения струйного инструмента обработки текучей средой. Дополнительно, выставление по оси дополнительных отверстий в пласте, созданных инструментом, предотвращает искривление путей гидроразрыва в пласте, извивающихся между хаотически размещенными отверстиями. Для создания многочисленных отверстий гидроразрыва пласта вдоль ствола скважины струйный инструмент обработки текучей средой не обязательно перемещать из положения первоначального развертывания и приведения в действие в положение над первоначальным или под ним, где могут быть выполнены дополнительные отверстия. Струйный инструмент обработки текучей средой, развернутый на рабочей колонне, такой как гибкая насосно-компрессорная труба, перемещается подъемом на рабочей колонне. Вместе с тем, подъем на рабочей колонне на несколько дюймов (1 дюйм=25 мм) или больше не приводит к аналогичному перемещению струйного инструмента обработки текучей средой. Трение между рабочей колонной и стволом скважины препятствует точному превращению перемещения рабочей колонны к устью скважины в перемещение струйного инструмента обработки текучей средой, если последнее вообще происходит. Более того, необходимо точное выставление по оси или под углом отверстий гидроразрыва пласта. Трудновыполнимое и неточное подтягивание и вращение рабочей колонны не может обеспечить такой точности.

Для достижения необходимых результатов в описанных выше процессах обработки текучей средой необходимо создание улучшенного управления процессом струйной обработки текучей средой. Такой необходимый контроль лежит за пределами возможностей существующих систем обработки текучей средой. Настоящее описание включает в себя варианты осуществления изобретения, улучшающего управление струйной обработкой текучей средой, например, посредством перемещения струй текучей среды с приводом на забое скважины.

В данном документе описано устройство для подземного ремонта ствола скважины, содержащее кожух с продольной осью и сквозным каналом и перемещающийся элемент, расположенный в кожухе, причем перемещающийся элемент выполнен со сквозным каналом и отверстием подачи текучей среды, при этом перемещающийся элемент может перемещаться между первым положением остановки и вторым положением остановки относительно кожуха и вдоль оси, при этом отверстие подачи текучей среды может быть гидравлически связано со сквозным каналом кожуха и сквозным каналом перемещающегося элемента для создания струи текучей среды на ствол скважины в первом и втором разнесенными вдоль оси положениях остановки. Второе положение остановки может быть диагонально разнесено с первым положением относительно оси. Первое и второе положения остановки могут включать в себя различные положения отверстий подачи текучей среды высокого давления относительно ствола скважины. Перемещающийся элемент может представлять собой трубчатый элемент, скользящий в кожухе. Скользящий трубчатый элемент может включать в себя струйную головку с множеством отверстий подачи текучей среды. Отверстие подачи текучей среды может включать в себя струйное сопло. Отверстие подачи текучей среды может перемещаться в множество разнесенных вдоль оси положений остановки. Устройство может дополнительно включать в себя байонетный паз и выступ, размещенный в байонетном пазе, направляющие перемещение перемещающегося элемента относительно кожуха. Байонетный паз может быть соединен с кожухом, и выступ может быть соединен с перемещающимся элементом. Байонетный паз может быть соединен с перемещающимся элементом, и выступ может быть соединен с кожухом. Байонетный паз может быть расположен с возможностью вращения между кожухом и перемещающимся элементом. Устройство может дополнительно содержать элемент с пазами вдоль оси и второй выступ, размещенный в элементе с пазами вдоль оси для предотвращения вращения перемещающегося элемента относительно оси. Устройство может дополнительно содержать стопорный винт для избирательного предотвращения вращения байонетного паза. Устройство может дополнительно содержать застопоривающий механизм, расположенный между байонетным пазом и элементом с пазами вдоль оси. Застопоривающий механизм может дополнительно содержать скользящее кольцо, застопоривающее кольцо и удерживающий элемент. Удерживающий элемент может быть соединен с перемещающимся элементом, скользящее кольцо может быть соединено с байонетным пазом и расположено между байонетным пазом и удерживающим элементом, и застопоривающее кольцо может соединяться между удерживающим элементом и элементом с пазами вдоль оси. Скользящее кольцо может перемещаться для соединения с удерживающим элементом и располагаться между удерживающим элементом и элементом с пазами вдоль оси, и застопоривающее кольцо может перемещаться для соединения между байонетным пазом и удерживающим элементом. Положения остановки могут содержать множество точных положений относительно кожуха, и струя текучей среды может гидравлически связываться с отверстием подачи текучей среды только в положениях остановки. Устройство может дополнительно содержать рабочую колонну, соединенную с кожухом, перемещающийся элемент, функционирующий для установки отверстия подачи текучей среды в множество точных положений относительно рабочей колонны. Отверстия подачи текучей среды могут работать под давлением от около 3500 фунт/дюйм ² (245 кг/см²) до около 15000 фунт/дюйм ² (1050 кг/см²).

Также в данном документе описано устройство для подземного ремонта ствола скважины, содержащее рабочую колонну, кожух, соединенный с рабочей колонной, и элемент, соединенный с кожухом со скольжением в нем, скользящий элемент со струйным соплом обработки текучей средой и путем текучей среды, гидравлически связывающим текучую среду со струйным соплом обработки текучей средой, при этом скользящий элемент может функционировать, устанавливая струйное сопло обработки текучей средой в множество разнесенных вдоль оси положений остановки относительно кожуха и рабочей колонны. Скользящий элемент может связываться с кожухом через устройство с пазом и выступом. Устройство с пазом и выступом может включать в себя непрерывный байонетный паз. Паз может включать в себя множество V-образных канавок для размещения выступа, соответствующих множеству положений остановки струйных сопел обработки текучей средой. Рабочая колонна может стоять неподвижно в стволе скважины, когда струйное сопло обработки текучей средой может перемещаться между множеством различных положений остановки. Путем текучей среды высокого давления можно управлять для создания сообщения текучей среды со струйным соплом обработки текучей средой только в множестве различных положений остановки. Положения остановки могут быть выставлены вдоль оси ствола скважины. Положения остановки могут быть выставлены по диагонали относительно оси ствола скважины.

Дополнительно в данном документе описан способ подземного ремонта ствола скважины, содержащий спуск колонны инструмента с отверстием подачи текучей среды в ствол скважины, установку отверстия подачи текучей среды на первом месте работы в стволе скважины, установку рабочей колонны неподвижно в стволе скважины, закачку текучей среды подземного ремонта ствола скважины через колонну инструмента в отверстие подачи текучей среды на первом месте работы, перемещение отверстия подачи текучей среды относительно установленной неподвижно рабочей колонны на место работы, разнесенное вдоль оси в стволе скважины, и закачку текучей среды подземного ремонта ствола скважины на разнесенном вдоль оси месте работы. Способ может дополнительно содержать остановку закачки текучей среды подземного ремонта ствола скважины на первом месте работы для перемещения отверстия подачи текучей среды от первого места работы на разнесенное с ним вдоль оси место работы. Способ перемещения отверстия подачи текучей среды может дополнительно содержать перемещение отверстия подачи текучей среды в множество точных положений относительно ствола скважины. Способ перемещения отверстия подачи текучей среды может дополнительно содержать перемещение отверстия подачи текучей среды в множество положений вдоль продольной оси ствола скважины. Способ перемещения отверстия подачи текучей среды высокого давления может дополнительно содержать перемещение выступа через непрерывный байонетный паз. Способ может дополнительно содержать гидроразрыв пласта в первом положении. Способ может дополнительно содержать перфорирование обсадной колонны в первом положении перед гидроразрывом пласта. Способ может дополнительно содержать гидроразрыв пласта во втором положении. Способ может дополнительно содержать перфорирование обсадной колонны во втором положении перед гидроразрывом пласта. Способ может дополнительно содержать создание избыточного давления в инструменте для удержания отверстия подачи текучей среды в первом положении, сброс избыточного давления в инструменте перед перемещением отверстия подачи текучей среды и повторное создание избыточного давления в инструменте для удержания отверстия подачи текучей среды в разнесенном вдоль оси положении.

В данном документе дополнительно описан способ подземного ремонта ствола скважины, содержащий спуск инструмента с отверстиями подачи текучей среды в ствол скважины, подачу текучей среды в инструмент и отверстия подачи текучей среды, воздействие струей текучей среды из отверстия подачи текучей среды на ствол скважины для создания отверстия выбросом струи в стволе скважины и выполнение выставленных вдоль оси множества отверстий выбросом струи в стволе скважины.

В данном документе дополнительно описан способ подземного ремонта ствола скважины, содержащий спуск струйного инструмента обработки в ствол скважин на рабочей колонне, приведение в действие струйного инструмента обработки в одном или нескольких положениях вдоль продольной оси скважины и выполнение соответствующих одного или нескольких продольных отверстий выбросом струи в стволе скважины. Рабочую колонну можно удерживать, по существу, в продольно фиксированном положении во время приведения в действие струйного инструмента. Струйный инструмент может быть приведен в действие через множество продольных байонетных пазов. Струйный инструмент обработки может быть приведен в действие посредством перепада давления. Ствол скважины может быть наклонно-направленным.

В более подробном описании варианты осуществления рассмотрены со ссылками на прилагаемые чертежи, где

на Фиг. 1 схематично показан, частично в разрезе, вид струйного инструмента обработки текучей средой в условиях эксплуатации.

На Фиг. 2 показан вид сечения компоновки гидроструйного инструмента.

На Фиг. 3A показан вид части сечения компоновки гидроструйного инструмента с окном в насосно-компрессорной трубе.

На Фиг. 3B показан вид части сечения компоновки гидроструйного инструмента с окном в насосно-компрессорной трубе, показанной на Фиг. 3A, в сдвинутом положении.

На Фиг. 4A показан вид сечения варианта осуществления струйного инструмента обработки текучей средой с перемещающимися струйными отверстиями.

На Фиг. 4B показан увеличенный вид участка струйного инструмента обработки текучей средой, показанного на Фиг. 4A.

На Фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления участка струйного инструмента обработки текучей средой, показанного на Фиг. 4B.

На Фиг. 6A показан альтернативный вариант осуществления участка струйного инструмента обработки текучей средой, показанного на Фиг. 4B.

На Фиг. 6B показан альтернативный вариант осуществления участка струйного инструмента обработки текучей средой, показанного на Фиг. 6A.

На Фиг. 7A показан вид профиля примера байонетного паза или паза шагового перемещения.

На Фиг. 7B показан вариант осуществления выступа для использования в пазе шагового перемещения.

На Фиг. 7C показан другой вариант осуществления выступа для использования в пазе шагового перемещения.

На Фиг. 7D показан другой вариант осуществления выступа для использования в пазе шагового перемещения.

На Фиг. 7E показан альтернативный вариант осуществления паза шагового перемещения.

На Фиг. 8A показан изометрический вид, частично в разрезе, варианта осуществления струйного инструмента обработки текучей средой с перемещающейся струйной головкой.

На Фиг. 8B показан увеличенный вид участка струйного инструмента обработки текучей средой, показанного на Фиг. 8A.

На Фиг. 8C показан струйный инструмент обработки текучей средой, показанный на Фиг. 8B, в другом положении.

На Фиг. 8D показан струйный инструмент обработки текучей средой, показанный на Фиг. 8C, в другом положении.

На Фиг. 8E показан струйный инструмент обработки текучей средой, показанный на Фиг. 8D, в другом положении.

На чертежах и в описании одинаковые части обычно обозначены везде соответствующими одинаковыми позициями. Чертежи не обязательно выполнены с соблюдением масштаба. Некоторые признаки изобретения могут быть показаны в увеличенном масштабе или несколько схематично, и некоторые детали обычных элементов могут быть не показаны в интересах ясности и лаконичности. Настоящее изобретение допускает варианты осуществления в различных формах. Конкретные варианты осуществления описаны в деталях и показаны на чертежах, с пониманием того, что настоящее описание следует рассматривать как пример воплощения принципов изобретения, и не направлены на ограничение изобретения, показанного и описанного в данном документе. Должно быть совершенно понятно, что различные идеи вариантов осуществления, рассматриваемых ниже, можно использовать по отдельности или в любой подходящей комбинации для получения необходимых результатов. Если иное специально не указано, любое использование любых форм терминов «соединять», «контактировать», «сцеплять», «прикреплять» или любого другого термина, описывающего взаимодействие между элементами, не предназначено для ограничения взаимодействия прямым взаимодействием между элементами и может также включать в себя непрямое взаимодействие между описанными элементами. В следующем рассмотрении и в формуле изобретения термины «включающий в себя» и «содержащий» используют в открытой форме и, таким образом, их следует интерпретировать означающими «включающий в себя, но не ограниченный этим...». Ссылки на верх или низ должны выполняться с целью описания терминами «верх», «верхний», «вверх» или «выше по потоку», означающими к устью скважины и «низ», «нижний», «вниз» или «ниже по потоку», означающие к забою скважины, вне зависимости от ориентации ствола скважины. Различные характеристики, упомянутые выше, так же, как и другие признаки и характеристики, описанные более подробно ниже, должны быть совершенно ясны специалистам в данной области техники после прочтения следующего подробного описания вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

В данном документе описано несколько вариантов осуществления устройства подземного ремонта ствола скважины, включающего в себя струйный инструмент обработки текучей средой, в котором текучую среду под избыточным давлением направляют или выбрасывают струей через отверстия подачи текучей среды в геологический пласт для создания и расширения гидроразрывов в геологическом пласте. Устройство может быть расположено на месте работы в скважине. Может являться необходимым создание ряда пробитых струей отверстий в пласте на данном месте или вблизи него, конкретно в продольном направлении вдоль оси скважины. Создание ряда разнесенных вдоль оси отверстий в пласте может являться проблематичным, поскольку перемещение струйного инструмента обработки текучей средой с ручным управлением является неточным или невозможным, вследствие сил трения в наклонно-направленных или горизонтальных скважинах. При этом струйный инструмент обработки текучей средой функционально способен разместить одно или несколько отверстий подачи текучей среды высокого давления в множестве разнесенных вдоль оси положений. В некоторых вариантах осуществления отверстия подачи перемещаются относительно рабочей колонны, на которой подвешен струйный инструмент обработки в скважине. Рабочая колонна может быть установлена в скважине неподвижно. В некоторых вариантах осуществления отверстия подачи размещены в струйной головке скользящего элемента, размещенного в корпусе, соединенном с рабочей колонной. В других вариантах осуществления отверстия подачи перемещаются вдоль оси и вращаются вокруг оси. Отверстия подачи могут включать в себя струйные сопла обработки текучей средой. В некоторых вариантах осуществления перемещающиеся отверстия подачи направляет байонетный паз или паз шагового перемещения. Некоторые варианты осуществления включают в себя компоненты с изменяемым устройством для регулирования осевого перемещения и вращения отверстий подачи. Такие компоненты включают в себя стопорные винты, пробки и застопоривающие механизмы со скользящим кольцом.

На Фиг. 1 схематично показан пример условий эксплуатации струйного инструмента 100 обработки текучей средой. Как описано ниже, существуют различные варианты осуществления струйного инструмента 100 обработки текучей средой, и схематичный инструмент 100 соответствует струйным инструментам обработки текучей средой, описанным в данном документе, и прочее соответствует идеям в данном документе. Как показано, буровая установка 110 смонтирована на земной поверхности 105 над стволом 120 скважины, проходящей в подземный пласт F для добычи углеводородов. Ствол 120 скважины можно бурить в подземный пласт F с использованием обычных (или будущих) методик бурения, и он может уходить, по существу, вертикально от поверхности 105 или может отклоняться на любой угол от поверхности 105. В некоторых случаях весь ствол или участки ствола 120 скважины могут быть вертикальными, наклонно-направленными, горизонтальными и/или искривленными.

По меньшей мере верхний участок ствола 120 скважины может иметь крепление обсадной колонной 125, которая может иметь цементирование 127 в пласте F, выполненное обычным способом. Альтернативно, условия эксплуатации для инструмента 100 обработки текучей средой для интенсификации притока включают в себя необсаженный ствол 120 скважины. Буровая установка 110 включает в себя вышку 112 с буровым полом 114, через который проходит вниз от буровой установки 110 в ствол 120 скважины рабочая колонна 118, например, такая как трос, кабельная линия, электросиловая линия, Z-линия, трубная колонна из звеньев, гибкая насосно-компрессорная труба, или обсадная колонна, или колонна хвостовика (если ствол 120 скважины необсажен). На рабочей колонне 118 подвешен представленный скважинный струйный инструмент 100 обработки текучей средой на заданной глубине в стволе 120 скважины для выполнения конкретной операции, такой как перфорирование обсадной колонны 125, расширение пути прохода текучей среды через нее или гидроразрыв пласта F. Рабочая колонна 18 может также быть известна, в целом, как средство спускоподъема, соединенное со струйным инструментом 100 обработки текучей средой. Буровая установка 110 является обычной установкой и при этом включает в себя лебедку с приводом от двигателя и другое соответствующее оборудование для спуска рабочей колонны 118 в ствол 120 скважины и установки струйного инструмента 100 обработки текучей средой на необходимой глубине.

Хотя пример условий эксплуатации, показанный на Фиг. 1, относится к стационарной буровой установке 110 для спуска и установки инструмента 100 обработки текучей средой для интенсификации притока в ствол 120 наземной скважины, специалисту в данной области техники должно быть совершенно ясно, что мобильные буровые установки капремонта, установки подземного ремонта скважин, такие как установки с гибкой насосно-компрессорной трубой и т.п., можно также использовать для спуска инструмента 100 в ствол 120 скважины. Следует понимать, что струйный инструмент 100 обработки текучей средой можно также использовать в других условиях эксплуатации, таких как в стволе морской скважины или наклонно-направленном или горизонтальном стволе скважины.

Струйный инструмент 100 обработки текучей средой может иметь различные формы. В варианте осуществления инструмент 100 содержит компоновку 150 гидроструйного инструмента, которая в некоторых вариантах осуществления может содержать трубчатый гидроструйный инструмент 140, и трубчатое, включаемое в работу сбросом шара устройство 160 регулирования расхода, как показано на Фиг. 2. Трубчатый гидроструйный инструмент 140, в общем, включает в себя осевой путь 180 прохода текучей среды, проходящий через инструмент и сообщающийся, по меньшей мере, с одним располагающимся под углом боковым расходным отверстием 142, проходящим через боковые стенки трубчатого гидроструйного инструмента 140. В некоторых вариантах осуществления осевой путь 180 прохода текучей среды сообщается с таким количеством располагающихся под углом боковых расходных отверстий 142, которое может являться обоснованным (то есть с множеством расходных отверстий). Образующее струю текучей среды сопло 170, в общем, установлено в каждом из боковых расходных отверстий 142. При использовании в данном документе, термин «образующее струю текучей среды сопло» относится к любой неподвижной детали, которую можно соединять с отверстием подачи для обеспечения такого сообщения текучей среды через нее, что скорость текучей среды, выходящей из неподвижной детали, выше скорости текучей среды на входе в неподвижную деталь. В некоторых вариантах осуществления образующие струю текучей среды сопла 170 могут быть расположены в одной плоскости, которая может быть установлена с заданной ориентацией относительно продольной оси трубчатого гидроструйного инструмента 140. Такая ориентация плоскости образующих струю текучей среды сопел 170 может совпадать с ориентацией плоскости максимального главного напряжения в пласте, подлежащем гидроразрыву, относительно продольной оси ствола скважины, проходящей пласт.

Трубчатое, включаемое в работу сбросом шара устройство 160 регулирования расхода в общем включает в себя сквозной продольный проход 162 потока и может быть соединено резьбой с концом трубчатого гидроструйного инструмента 140, противоположным концу, соединенному с рабочей колонной 118. Продольный проход 162 потока может содержать продольный проходной канал 164 относительно малого диаметра, через внешний концевой участок трубчатого, включаемого в работу сбросом шара устройства 160 регулирования расхода и раззенкованного проходного отверстия 166 большего диаметра через передний участок трубчатого, включаемого в работу сбросом шара устройства 160 регулирования расхода, которое может образовывать кольцевую поверхность 168 седла для приема шара 172 в трубчатом, включаемом в работу сбросом шара устройстве 160 регулирования расхода. До посадки шара 172 на кольцевую поверхность 168 седла в трубчатом, включаемом в работу сбросом шара устройстве 160 регулирования расхода текучая среда может свободно проходить через трубчатый гидроструйный инструмент 140 и трубчатое, включаемое в работу сбросом шара устройство 160 регулирования расхода. После посадки шара 172 на кольцевую поверхность 168 седла в трубчатом, включаемом в работу сбросом шара устройстве 160 регулирования расхода, как показано на Фиг. 2, поток через трубчатое, включаемое в работу сбросом шара устройство 160 регулирования расхода может быть остановлен, что может вызывать выход из трубчатого гидроструйного инструмента 140 через его образующие струю текучей среды сопла 170 текучей среды, закачиваемой в рабочую колонну 118 и в трубчатый гидроструйный инструмент 140. Когда оператору необходим реверс циркуляции текучих сред через трубчатое, включаемое в работу сбросом шара устройство 160 регулирования расхода, трубчатый гидроструйный инструмент 140 и рабочую колонну 118, давление текучей среды, создаваемое в рабочей колонне 118, можно уменьшить, в результате текучая среда под более высоким давлением, окружающая трубчатый гидроструйный инструмент 140 и трубчатое, включаемое в работу сбросом шара устройство 160 регулирования расхода, может свободно проходить через трубчатое, включаемое в работу сбросом шара устройство 160 регулирования расхода, вызывая выход шара 172 из контакта с кольцевой поверхностью 168 седла и через образующие струю текучей среды сопла 170 в рабочую колонну 118 и через нее.

Компоновку 150 гидроструйного инструмента, схематично представленную позицией 100 на Фиг. 1, можно перемещать в различные положения в стволе 120 скважин с использованием рабочей колонны 118. Подъем и поворот рабочей колонны 118, как описано выше, может приводить к некоторому, в основном неуправляемому, перемещению компоновки 150 инструмента. Рабочая колонна 118 также несет текучую среду для выброса струей под давлением через образующие струю сопла 170.

На Фиг. 3A и 3B показан пример компоновки 300 устройства с окном в насосно-компрессорной трубе, приспособленным для использования в установке закачивания скважины. При использовании в данном документе, термин «устройство с окном в насосно-компрессорной трубе» относится к секции насосно-компрессорной трубы, выполненной с возможностью обеспечения избирательного доступа к одной или нескольким проектным зонам примыкающего подземного пласта. Устройство с окном в насосно-компрессорной трубе имеет конструктивный элемент, который оператор может избирательно открывать и закрывать, например элемент 304 перемещающейся втулки. Компоновка устройства 300 с окном в насосно-компрессорной трубе может иметь многочисленные конфигурации и может задействовать различные механизмы для избирательного доступа к одной или нескольким проектным зонам примыкающего подземного пласта.

Устройство 300 с окном в насосно-компрессорной трубе включает в себя, по существу, цилиндрическую внешнюю насосно-компрессорную трубу 302, в которой размещен элемент 304 перемещающейся втулки. Внешняя насосно-компрессорная труба 302 включает в себя одно или несколько отверстий 306 подачи для обеспечения сообщения текучей среды внутри внешней насосно-компрессорной трубы 302 с примыкающим подземным пластом. Отверстия 306 подачи выполнены так, что в них можно установить образующие струю текучей среды сопла 308. В некоторых вариантах осуществления образующие струю текучей среды сопла 308 могут ввинчиваться в отверстия 306 подачи. Образующие струю текучей среды сопла 308 могут быть изолированы от кольцевого пространства 310 (образованного между внешней насосно-компрессорной трубой 302 и элементом 304 перемещающейся втулки) соединительными уплотнениями или сальниками 312 на внешней насосно-компрессорной трубе 302.

Элемент 304 перемещающейся втулки включает в себя одно или несколько отверстий 314 подачи, выполненных так, что, как показано на Фиг. 3A, отверстия 314 подачи можно избирательно разводить с отверстиями 306 подачи для предотвращения сообщения текучей среды внутри элемента 304 перемещающейся втулки с примыкающим подземным пластом. Элементы 304 перемещающейся втулки можно сдвигать вдоль оси и/или вращать так, что, как показано на Фиг. 3B, отверстия 314 подачи можно избирательно совмещать с отверстиями 306 подачи для обеспечения сообщения текучей среды внутри элемента 304 перемещающейся втулки с примыкающим подземным пластом. Элемент 304 перемещающейся втулки можно сдвигать, например, с использованием сдвига инструмента, механизма с гидроприводом или механизма со сбросом шара.

На Фиг. 4A схематично показано сечение варианта осуществления устройства или струйного инструмента 400 обработки текучей средой. Струйный инструмент 400 обработки текучей средой включает в себя корпус или кожух 402 со сквозным каналом 404 подачи. Внутренняя полость кожуха 402 может быть разделена на полость или камеру 406, камеру 408, камеру 410 и дополнительную камеру, если необходимо. Перемещающийся элемент 412 расположен в кожухе 402. В некоторых вариантах осуществления, как показано на Фиг. 4A, перемещающийся элемент 412 является трубчатым элементом, имеющим проходной канал 414 подачи и скользящим с опиранием в кожухе 402. Верхний конец 416 трубы 412 расположен в полости 406 на верхнем конце 420 кожуха 402. Верхний конец 420 может быть соединен с рабочей колонной или другим инструментом, в итоге соединяющимся с рабочей колонной. Нижний конец 418 трубы 412 проходит через нижний конец 422 кожуха 402 и выступает наружу из кожуха 402. Камера 410 на нижнем конце 422 включает в себя пружину 434. Нижний конец 418 дополнительно включает в себя головку 424 с отверстием 426 подачи текучей среды высокого давления (или множеством отверстий 426 подачи, как показано). В некоторых вариантах осуществления отверстия подачи дополнительно включают в себя образующие струю текучей среды сопла в соответствии с идеями данного документа.

Струйный инструмент 400 обработки также включает в себя байонетный паз 428. Байонетный паз можно также называть непрерывным байонетным пазом, пазом управления или пазом шагового перемещения. Как показано в варианте осуществления на Фиг. 4A, байонетный паз 428 расположен вокруг трубы 412 в камере 408. Байонетный паз 428, в некоторых вариантах осуществления, может представлять собой сплошной элемент, такой как металлический лист с щелью или пазом, выполненным в нем. Байонетному пазу может быть придана форма с прохождением последнего вокруг цилиндрического элемента, как показано на Фиг. 4A. В различных вариантах осуществления инструмента 400 байонетный паз 428 включает в себя различные взаимосвязи с окружающими компонентами. Например, в некоторых вариантах осуществления байонетный паз 428 не скреплен неподвижно с каким-либо другим компонентом, таким как кожух 402 или труба 412, и вращается вокруг трубы 412 в камере 408. Например, байонетный паз 428 может быть выполнен в незакрепленной втулке, расположенной в камере 408. Внешняя поверхность трубы 412 включает в себя выступ или штифт управления 430 (или набор выступов 430), выходящий наружу от внешней поверхности трубы 412 и размещающийся в байонетном пазе 428. В таких вариантах осуществления все или, по существу, все вращение выполняет байонетный паз 428, тогда как труба 412 (и, таким образом, струйная головка 424 и отверстия подачи 426) остаются закрепленными и не вращаются вокруг оси 440. В этих вариантах осуществления кожух 402 также закреплен на рабочей колонне и не вращается вокруг оси 440.

В других вариантах осуществления инструмента 400 байонетный паз 428 соединен с внутренней поверхностью камеры 408, и выступы 430 проходят из трубы 412 в байонетный паз. В других дополнительных вариантах осуществления элементы выполнены в обратном порядке, при этом байонетный паз 428 соединен с поверхностью трубы 412, и выступ 430 проходит от внутренней поверхности камеры 408 в байонетный паз. В данных вариантах осуществления с фиксированным пазом байонетный паз 428 находится в фиксированном положении относительно камеры 408 и кожуха 402, и трубы 412, соответственно. В этих вариантах осуществления относительное перемещение байонетного паза 428 и выступа 430, проходящего от трубы 412, обуславливает вращение вокруг продольной оси 440 трубы 412 (и относительно фиксированного кожуха 402).

Таким образом, в некоторых вариантах осуществления струйного устройства 400, описанных в данном документе, перемещающийся элемент (например, труба 412) с отверстиями подачи текучей среды высокого давления перемещается продольно или вдоль оси для линейного смещения отверстия подачи параллельно продольной оси инструмента. В альтернативных вариантах осуществления перемещающемуся элементу (например, трубе 412) обеспечено вращение в дополнение к осевому перемещению. Объединенное осевое перемещение и вращение отверстий подачи текучей среды обуславливает смещение отверстия подачи по диагонали относительно продольной оси инструмента. Рассмотренные варианты осуществления более подробно показаны и описаны ниже.

Также на Фиг. 4A показан вариант осуществления, включающий в себя трубу 412, застопоренную для вращения вокруг продольной оси 440. Внутренняя поверхность камеры 410 включает в себя выступ или набор выступов 432, проходящих в элемент 442 с пазом, соединенный с трубой 412. На Фиг. 4B показан увеличенный вид сечения среднего участка струйного инструмента 400 обработки. Элемент 442 с пазом, соединенный с трубой 412, включает в себя продольный или осевой паз 443, в котором размещается выступ 432. Устройство паза 443 и выступа 432 обеспечивает продольное перемещение трубы 412 вдоль оси 440, но застопоривает трубу 412 для вращения. В других вариантах осуществления элемент 442 с пазами и выступ 432 меняются местами, при этом элемент 442 с пазом соединен с внутренней стенкой камеры 410, а выступ 432 соединен с трубой 412. Для обеспечения осевого перемещения трубы 412 без вращения обеспечивают вращение байонетного паза 428. Как показано на Фиг.4B, байонетный паз 428 является свободным и не соединенным с какими-либо примыкающими компонентами, и, таким образом, обеспечивается его свободное вращение вокруг трубы 412 и оси 440 (иначе удерживается камерой 408). Выступ, или выступы, 430 проходят в V-образную канавку 466 в байонетном пазе 428. Когда труба 412 перемещается в продольном направлении, выступ 430 направляется по байонетному пазу в различные V-образные канавки или положения, как должно быть описано более подробно ниже. При продольном перемещении выступа 430 и, соответственно, трубы 412 байонетный паз 428 вращается, тогда как паз 443 и выступ 432 предотвращают, по существу, все вращение трубы 412.

На Фиг. 5 показаны другие варианты осуществления, также включающие в себя осевое перемещение трубы 412 без вращения. Инструмент 400a включает в себя трубу 412a с выступами 430a и 432a. Выступы 430a проходят в байонетный паз 428a в камере 408a. Выступы 432a проходят в пазы 443a элемента 442а с пазом. В других вариантах осуществления инструмент 400a включает в себя по одному выступу 430a, 432a и пазу 428a, 442a. Кожух на камере 408a включает в себя один или несколько выступов или стопорных винтов 450, 452, 454, 456 с приводом, расположенных примыкающими к байонетному пазу 428a. Байонетный паз 428a также включает в себя приемные устройства 481, 483, 485, 487 пробок. Кожух на камере 410a включает в себя один или несколько стопорных винтов 451, 453, 455, 457 с приводом, расположенных примыкающими к элементу 442а с пазом. Элемент 442а с пазом включает в себя приемные устройства 491, 493, 495, 497. В показанных вариантах осуществления пробки 450, 452, 454, 456 выведены из контакта или не находятся в контакте с байонетным пазом 428a. Стопорные винты 451, 453, 455, 457 введены в контакт или находятся в контакте с элементом 442a с пазом на соответствующих приемных устройствах 491, 493, 495, 497. Таким образом, обеспечивается вращение байонетного паза 428a, когда застопоренный элемент 442а с пазом только обеспечивает перемещение выступов 432a вдоль оси по продольным пазам 443a. Следовательно, обеспечивается перемещение вдоль оси трубы 412a, но без вращения, аналогично перемещению трубы 412 на Фиг. 4A и 4B.

Другие варианты осуществления инструмента 400a дополнены вращением трубы 412a. Пробки 450, 452, 454, 456 можно привести в действие для входа в контакт с байонетным пазом 428a на приемных устройствах 481, 483, 485, 487, делая при этом байонетный паз 428a застопоренным или стационарным. Также стопорные винты 451, 453, 455, 457 можно привести в действие для вывода из контакта элементов 442a с пазом. Таким образом, когда выступы 430a перемещаются через различные положения байонетного паза (как более подробно описано ниже), обеспечивается перемещение трубы 412a вдоль оси и вращение, поскольку выведенные из контакта пазы 442a просто вращаются с выступами 432a, размещенными в них. Пробки и стопорные винты можно использовать взаимозаменяемо в описанном варианте осуществления, и их работа понятна специалистам в данной области техники. Например, инструмент 400a извлекается к устью скважины, и пробки или стопорные винты приводятся в действие, как описано, оператором и/или инструментом, как понятно специалисту в данной области техники.

В других вариантах осуществления альтернативные устройства обеспечивают как перемещение перемещающегося элемента (например, трубы 412) вдоль оси, так и его вращение. На Фиг. 6A инструмент 400b включает в себя трубу 412b, расположенную внутри кожуха 402b. Труба 412b включает в себя один или несколько выступов 430b. Кожух 402b включает в себя байонетный паз 428b, соединенный с ним. Неподвижный байонетный паз 428b является цилиндром, соединенным с внутренней поверхностью кожуха 402b, или, в других вариантах осуществления, байонетный паз является просто пазом, выполненным металлорежущим станком на внутренней поверхности кожуха 402b. В V-образной канавке или канавках 466b размещаются выступы 430b. Когда выступы 430b перемещаются по V-образным канавкам или через положения в неподвижном байонетном пазе 428b, труба 412b свободно перемещается вдоль оси и вращается.

В некоторых вариантах осуществления неподвижный байонетный паз и соответствующие выступы меняются местами. На Фиг. 6B инструмент 400c включает в себя выступы 430c, соединенные с кожухом 402c, а байонетный паз 428c соединен с трубой 412c или выполнен в ней металлорежущим станком. Когда выступы 430c перемещаются через байонетный паз 428c, неподвижные выступы 430c и байонетный паз 428c обуславливают перемещение трубы 412c вдоль оси и вращение.

На Фиг. 7A вариант осуществления байонетного паза 428 показан с развернутым профилем 460. Например, на Фиг. 7A представлен рисунок байонетного паза в развертке или «плоский» рисунок боковой поверхности цилиндрической втулки. Профиль 460 включает в себя направляющий паз или управляющий паз 462 с первым комплектом V-образных канавок или положений 470, 472, 474 и вторым комплектом V-образных канавок или положений 470a, 472a, 474a. Выступ, такой как выступ 430, должен направляться через ведущий паз 462 с реагированием на усилия, приложенные к выступу (посредством трубы 412 в примере варианта осуществления на Фиг. 4). Выступ может начинаться первым равновесным положением 477a, в котором сила приведения в действие не приложена к выступу и смещающая сила поддерживает выступ в положении 477a. Как показано в примере варианта осуществления на Фиг. 4, смещающая пружина 434 создает смещающую силу, обуславливающую нахождение трубы 412 во втянутом положении, в котором струйная головка 424 установлена вблизи нижнего конца 422 кожуха 402 (положения трубы 412 и головки 424 относительно кожуха 402 не обязательно показаны в масштабе). Текучую среду высокого давления можно подавать на инструмент 400 по рабочей колонне 118. Текучая среда высокого давления проходит через проходные отверстия 404, 414 прокачки для приведения в действие трубы 412. При использовании в данном документе высокое давление, например, в общем больше около 1000 фунт/дюйм² (70 кг/см²), альтернативно больше около 3500 фунт/дюйм² (245 кг/см²), альтернативно больше около 10000 фунт/дюйм² (700 кг/см² ) и альтернативно больше около 15000 фунт/дюйм² (1050 кг/см²). Текучая среда высокого давления создает усилие для преодоления смещающей силы, тем самым перемещая вдоль оси трубу 412, когда выступ выводится из равновесного стационарного положения 477a через паз 462 в первое застопоренное положение 470 или положение остановки. Положение 470 можно также назвать первым застопоренным положением, поскольку, когда текучая среда высокого давления продолжает проходить в инструмент 400, выступ непрерывно вдавливается в V-образную канавку, и труба удерживается в данном положении. Поток текучей среды высокого давления обеспечивает создание струи или струй текучей среды высокого давления через отверстия 426 подачи в ствол скважины в течение необходимого времени.

Когда необходимо, например, после выполнения струйной обработкой достаточного отверстия с точным местоположением в стволе скважины, подачу текучей среды высокого давления в инструмент 400 можно уменьшить. Это обеспечивает ослабление смещающей пружины 434 и заставляет трубу 412 перемещаться вдоль оси вверх до входа выступа во второе равновесное положение 473. Когда необходимо создание другого отверстия струйной обработкой в стволе скважины с другим точным местоположением, давление текучей среды увеличивают, смещающая сила опять преодолевается, и проходящий под углом паз 462 направляет выступ во второе положение 472 остановки. Другое отверстие с точным местоположением, выполненное струйной обработкой, или комплект отверстий могут быть созданы в стволе скважин при непрерывной прокачке текучей среды высокого давления через инструмент 400 с выходом из отверстий 426 подачи. На инструменте 400 может вновь быть сброшено давление для обеспечения перемещения выступа из застопоренного положения 472 в третье уравновешенное положение 475. Повторное создание избыточного давления в инструменте должно проталкивать выступ в третье положение 474 остановки. От положения 474 описанный процесс можно повторить через другой набор положений 470a, 472a, 474a остановки и уравновешенных положений 477, 473a, 475a. В других вариантах осуществления байонетный паз включает в себя различное число положений остановки и соответствующих уравновешенных положений, например пять или десять. Также в некоторых вариантах осуществления рисунок паза повторяется больше или меньше двух раз, показанных на Фиг. 7A. В других дополнительных вариантах осуществления проходящий под углом паз 462 может вместо этого включать в себя криволинейные переходы между различными положениями, такой паз 462 напоминает формой букву "S". В других вариантах осуществления паз 462 включает в себя альтернативные или дополнительные формы.

Смещение положений 470a, 472a, 474a обеспечивает соответствующее продольное и, если необходимо, вращательное смещение во время перемещения компонентов, описанных в данном документе, таких как труба 412 и отверстия 426 подачи. Например, смещение положений 470a, 472a, 474a в направлении в форме буквы Х на Фиг. 7A преобразуется в продольное или осевое смещение отверстий 426 подачи и, в конце концов, в продольное смещение отверстий, выполненных струйной обработкой в стволе скважины. Смещение из положений 470a, 472a, 474a в направлении в форме буквы Y на Фиг. 7A преобразуется во вращательное смещение отверстий 426 подачи и, в конце концов, в продольное смещение отверстий, выполненных струйной обработкой ствола скважины. Продольное смещение может быть изолировано, например, с использованием вращающегося байонетного паза вариантов осуществления, описанных в данном документе, или, если необходимо, вращательное смещение можно добавлять к продольному смещению, например, с использованием застопоренного байонетного паза вариантов осуществления, описанных в данном документе.

В некоторых описанных вариантах осуществления выступ 430 имеет форму окружности на виде сверху выступа, или овальную или эллиптическую форму, показанную на Фиг. 7B. Малая ось выступа 430 (или диаметр в случае окружности) составляет расстояние D. В данных вариантах осуществления выступ можно заменить стопорным винтом со стопорным зубом или без него. В других вариантах осуществления выступ представляет собой удлиненный выступ 630, показанный на виде сверху на Фиг. 7C. Выступ 630 также имеет расстояние D, так что выступ 630 взаимозаменяем с выступом 430. Удлиненный выступ 630 улучшает прочность на сдвиг выступа. Выступы 430, 630 в общем перемещаются через паз 462 Фиг. 7A, как назначено и описано выше. Вместе с тем возможно случайное перемещение выступов 430, 630 в обратном направлении. Например, как показано на Фиг. 7A, выступы 430, 630 могут перемещаться назад через положения 473, 470 вместо перемещения вперед в положения 475, 474 вследствие форм, вмещающих выступы. Соответственно, дополнительный вариант осуществления содержит выступ 730 трапецидальной формы, показанный на виде сверху на Фиг. 7D. Выступ 730 имеет расстояние D, так что выступ 730 взаимозаменяем с выступами 430, 630. Выступ 730 также включает в себя наклонные стороны, которые могут определенно совпадать с углами паза 462, тем самым обеспечивая более надежное направление выступа 730 по пазу 462. В некоторых вариантах осуществления байонетный паз 428, типа паза шагового перемещения, заменен пазом 628 шагового перемещения, показанным в виде профиля на Фиг. 7E. Выступ 430 или любой другой выступ, описанный в данном документе, может продвигаться от одного положения в другое положение по первой стрелке 632, затем в следующее положение в пазе 628 шагового перемещения по второй стрелке 634, и так далее.

Дополнительно рабочие детали вариантов осуществления струйного инструмента обработки, описанного в данном документе, рассмотрены со ссылками на Фиг. 8A и дополнительный вариант осуществления, представленный струйным инструментом 500. Струйный инструмент 500 показан включающим в себя кожух 502, удерживающий перемещающийся элемент 512 с нижним концом 518, включающим в себя струйную головку 524 и отверстия 526 подачи текучей среды высокого давления. Кожух 502 показан в сечении, тогда как остальные внутренние части инструмента 500 показаны полностью в изометрии для ясности следующего описания. Байонетный паз 528 расположен примыкающим к перемещающемуся элементу или трубе 512 и включает в себя паз 562. Как должно быть более подробно описано, байонетный паз 528 может соединяться или не соединяться с трубой 512.

Выступы 530 соединены с кожухом 502 и проходят внутрь к байонетному пазу 528. Элемент 542 с пазом удерживается между кожухом 502 и трубой 512 и взаимодействует с выступом или выступами 532, выходящими из кожуха 502. Между байонетным пазом 528 и элементом 542 с пазом расположен застопоривающий механизм 580 со скользящим кольцом 581, застопоривающим кольцом 582 и удерживающим элементом 588. Смещающая пружина 534 расположена между удерживающим элементом 584 и нижним концом 522 кожуха 502. Удерживающий элемент 584 соединен с трубой 512 стопорными винтами, установленными в отверстиях 585. На Фиг. 8A инструмент находится в убранном, закрытом положении или положении спуска, в котором смещающая пружина 534 поджимает всю трубную компоновку вверх, с ограничением выступами 530, вдавленными в положение начала работы, такое, как положение 477a на Фиг. 7A. Застопоривающий механизм 580 содействует определению относительного перемещения некоторых частей трубной компоновки.

В некоторых вариантах осуществления инструмента 500 застопоривающий механизм 580 включает в себя скользящее кольцо 581, застопоривающее кольцо 582 и удерживающий элемент 588, установленные, как показано на Фиг. 8A. На Фиг. 8B показан увеличенный вид застопоривающего механизма 580. Скользящее кольцо 581 включает в себя выступающую часть 594, проходящую в принимающий паз 599 в байонетном пазе 528. Удерживающий элемент 588 включает в себя комплект принимающих пазов 596, 598. Удерживающий элемент 588 скреплен или соединен с трубой 512 стопорными винтами, установленными в отверстиях 595. Застопоривающее кольцо 582 включает в себя комплект выступающих элементов 592, один расположен в принимающем пазе 596 удерживающего элемента 588, и один расположен в принимающем пазе 597 в элементе 542 с пазом. Принимающий паз 598 не содержит выступающего элемента, поскольку скользящее кольцо 581 не включает в себя соответствующего выступающего элемента.

Байонетный паз 528 не соединен с кожухом 502 и напрямую не соединен с трубой 512, например, прикреплением внутренней поверхности байонетного паза 528 к внешней поверхности трубы 512, и обеспечено его вращение относительно трубы 512, как байонетного паза 428 варианта осуществления Фиг. 4A и 4B. Дополнительно байонетный паз 528 не соединяется с трубой 512 застопоривающим механизмом 580, поскольку скользящее кольцо 581 обеспечивает вращение между байонетным пазом 528 и удерживающим элементом 588. Элемент 542 с пазом, имеющий осевой паз и выступ, аналогичный элементу 442 с пазом Фиг. 4A и 4B, соединен с трубой 512. Вместе с тем, в отличие от элемента 442 с пазом Фиг. 4B, элемент 542 с пазом не соединен напрямую с трубой 512, но соединен с трубой 512 застопоривающим кольцом 582 и удерживающим элементом 588. Поэтому, когда инструмент 500 эксплуатируется, участкам сблокированного байонетного паза 528 и скользящего кольца 581 трубной компоновки обеспечено вращение относительно удерживающего элемента 588, соединенного с трубой 512, тогда как отдельно сблокированный элемент 542 с пазом, застопоривающее кольцо 582 и удерживающий элемент 588 являются застопоренными относительно трубы 512. Следовательно, устройство застопоривающего механизма, показанное на Фиг. 8B, обеспечивает только осевое перемещение трубной компоновки, препятствуя вращению трубы 512, как описано в данном документе.

В других вариантах осуществления инструмента 500 скользящее кольцо 581 и застопоривающее кольцо 582 переставлены для обеспечения вращения трубы 512 в дополнение к осевому перемещению. В таких вариантах осуществления скользящее кольцо 581 установлено на место застопоривающего кольца 582, показанного на Фиг. 8B, с выступающей частью 594, теперь проходящей в принимающий паз 596, и принимающий паз 597 остается открытым. Застопоривающее кольцо 582 установлено на место упомянутого выше скользящего кольца 581, с выступающими частями 592, проходящими в принимающие пазы 598, 599. Такое устройство блокирует байонетный паз 528, застопоривающее кольцо 582, удерживающий элемент 588 и трубу 512 и, отдельно, блокирует скользящее кольцо 581 и элемент 542 с пазом, при этом обеспечивая вращение между отдельно сблокированными компонентами. Хотя инструмент 500 эксплуатируется в соответствии с идеями данного документа, байонетный паз 528, теперь соединенный с трубой 512, вращает трубу 512 относительно кожуха 502. Скользящее кольцо 581 теперь обеспечивает вращение между удерживающим элементом 588 и элементом 542 с пазом, эффективно отсоединяя элемент 542 с пазом (ответственный за предотвращение вращения трубы 512) от сблокированных байонетного паза 528 и трубы 512. Таким образом, труба 512 свободно вращается относительно элемента 542 с пазом, и как струйная головка инструмента, так и отверстия струйной обработки имеют компоненты осевого перемещения и вращения.

Также на Фиг. 8B показан увеличенный вид участков паза и застопоривающего механизма инструмента 500. Для удобства описания застопоривающий механизм 580 показан и описан только в положении осевого перемещения, описанном выше. В других вариантах осуществления застопоривающим механизмом управляют для обеспечения как вращения, так и осевого перемещения трубы 512, с вариантами осуществления, соответствующими деталям, описанным ниже. Выступы 530 находятся в исходных положениях, таких как положения 477, 477a на Фиг. 7A. Застопоривающий механизм 580 предотвращает вращение трубы 512. Инструмент 500 смещает в данное положение пружина 534, когда давление в инструменте 500 сброшено. Данное положение инструмента 500 является типичным для спуска в скважину.

На Фиг. 8C инструмент 500 показан находящимся под высоким давлением текучей среды, поданной по рабочей колонне, соединенной с верхним концом инструмента. Высокое давление текучей среды создает усилие на трубе 512, преодолевающее действие смещающей пружины 534 Фиг. 8A, и выступы 530 направляются от исходного положения в первое положение остановки, как показано на Фиг. 8C и представлено положением 470 на Фиг. 7A. Текучую среду высокого давления могут непрерывно прокачивать в данном положении для перфорирования ствола скважины, поскольку отверстия 526 подачи Фиг. 8A создают струю текучей среды высокого давления на ствол скважины.

Когда необходимо создание новых отверстий выбросом струи в стволе скважины, отверстия 526 подачи можно переместить вдоль оси (и, в некоторых вариантах осуществления, также повернуть). Избыточное давление в инструменте 500 сбрасывают, смещающая пружина 534 действует на трубу 512, и избыточное давление в инструменте 500 создают повторно до завершения перемещения выступа 530 во второе положение остановки, как показано на Фиг. 8D и представлено положением 472 на Фиг. 7A. Струя текучей среды высокого давления, подаваемая через отверстие или отверстия 526 подачи, создает новое отверстие или группу отверстий выбросом струи, совмещенных по оси с первым отверстием или отверстиями. Устройство инструментов, описанных в данном документе, создающее только осевое перемещение трубы или другого перемещающегося элемента, обеспечивает установку вдоль оси или продольное совмещение отдельных отверстий, выполненных действием струи в стволе скважины. В альтернативных вариантах осуществления устройство инструментов, описанных в данном документе, создает осевое перемещение и вращение трубы или другого перемещающегося элемента, что обеспечивает диагональное выставление отдельных отверстий, выполненных действием струи в стволе скважины, относительно оси скважины. В обоих случаях отверстия, выполненные действием струи, разнесены вдоль оси.

Констатируем, что продольно или диагонально выставленные отверстия в стволе скважины описаны со ссылками на измеренную глубину, длину или протяженность ствола скважины, которые могут соответствовать или не соответствовать вертикальной глубине ствола скважины. Например, в вертикальных скважинах вертикальная глубина инструмента одинакова с измеренной глубиной, и ось ствола скважины и ось инструмента, по существу, совпадают. Выставленные отверстия, выполненные выбросом струи, созданные инструментом вариантов осуществления, описанных в данном документе, выставлены продольно или диагонально, по измеренной и вертикальной глубинам ствола скважины и относительно осей ствола скважины и инструмента. Альтернативно, инструмент можно устанавливать в наклонно-направленном, боковом, горизонтальном или искривленном стволе скважины. В такой скважине отверстия, выполненные выбросом струи, выставляют по измеренной длине ствола скважины и относительно оси ствола скважины вблизи места работы инструмента в стволе скважины, а не по вертикальной глубине ствола скважины по оси инструмента.

Также при эксплуатации инструмента 500, как показано на Фиг. 8E, процесс создания избыточного давления можно неоднократно повторять для установки выступов 530 в третье положение остановки. Как показано на Фиг. 8E, выступы 530 останавливаются в третьем положении, представленном положением 474 на Фиг. 7A. Как предложено выше, число положений остановки инструмента 500 может составлять больше или меньше трех для создания множества выставленных отверстий, выполненных действием струи в стволе скважины, как описано в данном документе.

Различные раскрытые варианты осуществления включают в себя струйный инструмент обработки текучей средой с перемещающимися вдоль оси отверстиями подачи для выброса струи текучей среды. Варианты осуществления включают в себя точное перемещение отверстий подачи, так что рисунок отверстий, создаваемых в пласте, можно предсказывать. Отверстия подачи могут перемещаться независимо от перемещений рабочей колонны, в вариантах, где рабочая колонна застопорена преднамеренно или непреднамеренно. Отверстия подачи могут перемещаться также независимо от перемещения кожуха инструмента. Перемещение отверстий подачи можно регулировать введением компонента вращения в дополнение к компоненту осевого перемещения.

Хотя показаны и описаны конкретные варианты осуществления, специалисты в данной области техники могут выполнять их модификации без отхода от сущности или идей данного изобретения. Описанные варианты осуществления являются только примерами и не являются ограничивающими. Многие изменения и модификации являются возможными и входят в объем изобретения. Соответственно, объем защиты не ограничен описанными вариантами осуществления, но только ограничен следующей формулой изобретения, объем которой должен включать в себя все эквиваленты объекта формулы изобретения.