кроссовер с дистанционным управлением для создания гравийного фильтра, использующий связь и дистанционные измерения с помощью снабженных кабелем бурильных труб

Формула изобретения

1. Скважинная система с кроссовером, содержащая исполнительный механизм, функционально соединенный с кроссовером, контроллер, функционально соединенный с исполнительным механизмом, снабженную кабелем трубу, функционально соединенную с контроллером, и устройство управления, функционально соединенное со снабженной кабелем трубой, которая выполнена с возможностью передачи энергии между, по меньшей мере, устройством управления и кроссовером.

2. Система по п.1, содержащая также датчик, функционально соединенный с кроссовером и обеспечивающий контроль положения клапана кроссовера.

3. Система по п.2, в которой контроллер функционально соединен с датчиком с возможностью передачи полученного от датчика сигнала в удаленный пункт.

4. Система по п.1, в которой контроллер содержит скважинный блок управления и микропроцессор.

5. Система по п.1, в которой исполнительный механизм функционально соединен с источником питания.

6. Система по п.5, в которой источник питания размещен в скважине.

7. Система по п.5, в которой источник питания представляет собой электрохимический источник.

8. Система по п.5, в которой источник питания представляет собой генератор.

9. Система по п.1, в которой устройство управления содержит передатчик/приемник, функционально соединенный с упомянутой снабженной кабелем трубой для обмена по нему сигналами.

10. Способ управления кроссовером внутри скважины, при осуществлении которого:

передают энергию и командный сигнал из устройства управления по снабженной кабелем трубе в контроллер, функционально соединенный с кроссовером,

приводят в действие исполнительный механизм, функционально соединенный с кроссовером, и

приводят в действие кроссовер исполнительным механизмом для установки кроссовера в требуемое положение.

11. Способ по п.10, в котором контроль положения кроссовера осуществляют с помощью датчика.

12. Способ по п.11, в котором передают данные о положении клапана кроссовера по снабженной кабелем трубе в устройство управления.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

В технологии добычи углеводородов существует постоянно растущий спрос на улучшенные скважинные измерительные приборы и инструменты. Такие приборы и инструменты обеспечивают все бóльшие объемы информации для оператора скважины, расширяя его знания об условиях среды в скважине и о состоянии скважинного оборудования, в результате чего повышается продуктивность скважины и, соответственно, величина прибыли. В то время как много усилий тратится на разработку различных видов скважинного оборудования, контрольно-измерительной аппаратуре не уделяется достаточно внимания, и поэтому либо используются испытанные и надежные способы добычи без попыток повышения их эффективности за счет использования скважинных измерительных приборов и инструментов, либо такие попытки оказывались безуспешными. Одним из таких видов скважинного оборудования являются устройства с узлом перекрестных потоков (кроссоверы), используемые для создания гравийных фильтров. Кроссоверы приводятся в действие манипуляциями с трубной колонной, с использованием ее перемещений вверх/вниз для направления потока текучей среды внутри инструмента. В зависимости от положения кроссовера относительно пакера гравийного фильтра инструмент может обеспечивать различные режимы потока. Поскольку такие манипуляции осуществляются довольно часто, то общая вероятность заклинивания колонны в пакере гравийного фильтра увеличивается. Кроме того, поскольку для работы с оборудованием необходим опытный инженер, то затраты, связанные с использованием инструмента, неизбежно увеличиваются. Инженер должен обладать определенным мастерством, чтобы при использовании традиционных систем обеспечить правильное позиционирование кроссовера, при котором смесь жидкости-носителя с гравием действительно направляется в нужное место, причем ошибка в позиционировании может приводить к серьезному повреждению системы и самой скважины. Кроме того, необходимо отметить, что традиционные системы трудно, если это вообще возможно, использовать на плавучих буровых платформах, поскольку в традиционных инструментах не используются жесткие упоры-ограничители. Если жесткие упоры-ограничители не используются, то невозможно проконтролировать положение инструмента или выполнить компенсацию вертикальных перемещений плавучей платформы. До настоящего времени не были предложены прогрессивные способы и инструменты, обеспечивающие приведение в действие и/или контроль кроссоверов.

Раскрытие изобретения

В изобретении предлагается скважинная система, которая содержит: исполнительный механизм, функционально соединенный с кроссовером; контроллер, функционально соединенный с исполнительным механизмом; снабженную кабелем трубу, функционально соединенную с контроллером, и устройство управления, функционально соединенное с этой трубой. Предлагаемый в изобретении способ использования кроссовера в среде скважины включает: передачу командного сигнала из устройства управления по снабженной кабелем трубе в контроллер, функционально соединенный с кроссовером; приведение в действие исполнительного механизма, функционально соединенного с кроссовером; и приведение в действие кроссовера исполнительным механизмом для установки кроссовера в нужное положение.

Краткое описание чертежей

На прилагаемом чертеже показан схематический вид системы создания гравийного фильтра в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана система 10 создания гравийного фильтра с кроссовером 12, который может приводиться в действие дистанционно и дополнительно может осуществлять передачу сигнала подтверждения. Система содержит кроссовер 12, имеющий несколько рабочих положений, таких как "нагнетание", "прямая циркуляция", "обратная циркуляция" и т.п. Необходимо понимать, что указанные рабочие положения являются лишь примерами, и что изобретением охватываются все положения, возможные в кроссоверах. Такой кроссовер включает клапан 14, который может быть установлен в любое из указанных положений для обеспечения потока текучей среды в направлении, соответствующем используемому режиму работы. Положение кроссовера может быть изменено столько раз, сколько это будет необходимо для выполнения заданной операции. Например, один канал, для которого кроссовер может быть установлен для направления потока текучей среды, представляет собой кольцевое пространство системы гравийного фильтра для подачи гравийной набивки в кольцевое пространство (не показано) между системой 10 и пластом (не показан), например, для структурного укрепления рыхлого пласта. Кроссовер 12 функционально соединяется с исполнительным механизмом 16 для перемещения клапана 14 между вышеуказанными положениями. Источник питания обеспечивается для исполнительного механизма в одной из несколько компоновок. В одной компоновке источник питания размещается рядом с кроссовером и исполнительным механизмом. Это может быть электрохимический источник, такой как электрическая батарея, или другой тип местного источника, такой как генератор 18, который может быть отделен от исполнительного механизма, как показано на фиг.1, или встроен в него. В другой компоновке источник питания может быть удален от исполнительного механизма 16, и питание подается в исполнительный механизм (и другие энергопотребляющие компоненты кроссовера) по линиям, схематически показанным на фиг.1. В том случае, когда источник энергии находится на поверхности, энергия может подаваться по сигнальному кабелю, описанному ниже более подробно.

Исполнительный механизм 16 также функционально соединяется с контроллером 20. Контроллер может быть выполнен как один блок или несколько отдельных блоков, в зависимости от ситуации. Как показано на фиг.1, контроллер состоит из двух функционально связанных блоков 20а и 20b. Блок 20b также функционально соединен с трубной колонной 22 бурильных труб, снабженной внутри кабелем (в англ. - wired pipe), поставляемой компанией Intelliserve Inc. с 2006 г. и также известной специалистам под обозначением IntelliPipe. Такая снабженная кабелем труба имеет электрические соединения, размещенные на стыках между соседними секциями трубной колонны, такой как буровая или обсадная колонна, например, электрически соединяющие один или несколько проводников, проложенных в стенках каждой секции колонны. Эти электрические соединения позволяют оператору собирать многосекционную колонну, соединяя встык одну трубную секцию с другой и по существу автоматически электрически соединяя проводники стыкуемых секций. Трубная колонна 22 может проходить на большое расстояние до удаленного передатчика 24, который функционально соединен с устройством 26 управления. Устройство управления может находиться на поверхности и может представлять собой процессор, работающий в автоматическом режиме, или же это может быть устройство, требующее участия оператора. Устройство управления может передавать сигнал в скважинный блок 20b управления и, таким образом, обмениваться информацией с блоком 20а управления, который обеспечивает анализ сигнала, и, далее, с исполнительным механизмом 16 для выполнения необходимых действий. Исполнительный механизм 16 осуществляет приведение кроссовера в положение, заданное устройством 26 управления, в результате чего упрощается выполнение операций внутри скважины.

В одном из вариантов блок 20а управления соединяется также функционально с датчиком 28, установленным для эффективного контроля и подтверждения положения клапана 14. В некоторых вариантах датчик 28 также может передавать сигнал, который принимается блоком 20а управления. Затем блок 20а транслирует сигнал в устройство 26 управления, подтверждая выполнение необходимого действия кроссовером 12 и обеспечивая в режиме реального времени индикацию текущего положения клапана 14, так что персоналу следующей рабочей смены на поверхности или в другом удаленном пункте не надо узнавать у персонала смены, сдающей вахту, о положении клапана 14, поскольку его легко проверить. Обмен информацией между устройством 26 управления и кроссовером 12 полностью осуществляется по снабженной кабелем трубе. В этом случае канал связи защищен от действия смеси жидкости с гравием, закачиваемой в зону гравийного фильтра, и в то же время оператору обеспечивается в режиме реального времени подтверждение того, что компоненты скважинного инструмента находятся в нужных положениях, задолго до того как традиционные технические средства могут обеспечить информацию о ненадлежащем положении клапана 14.

В то время как были рассмотрены и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, в них могут быть внесены модификации и замены частей без выхода за пределы сущности и объема изобретения. Соответственно, необходимо понимать, что описание служит целям иллюстрации изобретения и никоим образом не ограничивает его объем.