система и способ для управления многочисленными скважинными инструментами

Формула изобретения

1. Система для использования в скважине, содержащая: множество скважинных инструментов, при этом каждый скважинный инструмент может приводиться в действие между первым рабочим положением и вторым рабочим положением; множество многоотводных модулей, при этом каждый многоотводный модуль соединен с соответствующим скважинным инструментом из множества скважинных инструментов; и, по меньшей мере, две линии управления, соединенные с множеством многоотводных модулей, при этом количество скважинных инструментов больше, чем количество линий управления, и каждый скважинный инструмент может приводиться в действие индивидуально заданным количеством сигналов одноуровневого давления, подаваемых к множеству многоотводных модулей по индивидуальной линии управления из, по меньшей мере, двух линий управления.

2. Система по п.1, в которой, по меньшей мере, две линии управления представляют собой три линии управления.

3. Система по п.1, в которой множество скважинных инструментов содержит множество клапанов.

4. Система по п.1, в которой каждый многоотводный модуль содержит индексатор, индивидуально запрограммированный для установки многоотводного модуля в положение срабатывания, позволяющее привести в действие скважинный инструмент, и положение несрабатывания.

5. Система по п.1, в которой каждый многоотводный модуль соединен с одним двухлинейным скважинным инструментом.

6. Система по п.1, в которой каждый многоотводный модуль соединен с парой однолинейных скважинных инструментов.

7. Система по п.1, дополнительно содержащая блокирующий механизм для предоставления возможности закрытия всех из множества скважинных инструментов в любое выбранное время.

8. Система для использования в скважине, содержащая: множество скважинных инструментов и множество многоотводных модулей, при этом каждый многоотводный модуль соединен с соответствующим скважинным инструментом для избирательного предоставления возможности приведения в действие соответствующего скважинного инструмента, когда многоотводный модуль переходит в положение срабатывания, причем каждый многоотводный модуль содержит индексатор, запрограммированный на переход многоотводного модуля в положение срабатывания при приеме заданного количества сигналов давления, подаваемых при том же уровне давления через индивидуальную линию управления, где заданное количество является индивидуальным относительно количества сигналов давления, необходимых для предоставления возможности приведения в действие других скважинных инструментов.

9. Система по п.8, дополнительно содержащая пару гидравлических линий управления, соединенных с множеством многоотводных модулей, при этом количество многоотводных модулей больше, чем количество гидравлических линий управления.

10. Система по п.8, дополнительно содержащая три гидравлические линии управления, соединенные с множеством многоотводных модулей, при этом количество многоотводных модулей больше, чем количество гидравлических линий управления.

11. Система по п.8, в которой каждый многоотводный модуль содержит двухпозиционный клапан, соединенный с втулкой индексатора с J-образным пазом.

12. Система по п.11, в которой двухпозиционный клапан является сдвигаемым между положением срабатывания и положением несрабатывания.

13. Система по п.8, в которой каждый многоотводный модуль содержит трехпозиционный клапан, соединенный с втулкой индексатора с J-образным пазом.

14. Система по п.13, в которой трехпозиционный клапан является сдвигаемым между положением срабатывания с открытием, положением срабатывания с закрытием и положением несрабатывания.

15. Система по п.8, в которой каждый многоотводный модуль соединен с парой однолинейных инструментов.

16. Система по п.8, дополнительно содержащая блокирующий механизм для предоставления возможности закрытия всех скважинных инструментов в любое выбранное время.

17. Способ, включающий этапы, на которых: соединяют множество многоотводных модулей с множеством соответствующих скважинных инструментов для управления приведением в действие множества соответствующих скважинных инструментов; соединяют, по меньшей мере, две гидравлические линии управления с множеством многоотводных модулей; избирательно перемещают каждый многоотводный модуль в заданные рабочие состояния, подводя заданное количество подач одноуровневого давления через, по меньшей мере, одну из гидравлических линий управления; и индивидуально управляют многоотводными модулями в большем количестве, чем количество гидравлических линий управления, соединенных с многоотводными модулями, таким образом, что указанное большее количество многоотводных модулей не зависит от количества линий управления.

18. Способ по п.17, в котором соединение включает в себя соединение двухлинейного скважинного инструмента с, по меньшей мере, одним многоотводным модулем.

19. Способ по п.17, в котором соединение включает в себя соединение пары однолинейных скважинных инструментов с, по меньшей мере, одним многоотводным модулем.

20. Способ по п.17, в котором избирательное перемещение включает в себя управление множеством многоотводных модулей с множеством индексаторов, каждый из которых программируют для индивидуального соответствия заданному приведению в действие конкретного скважинного инструмента.

21. Способ по п.17, дополнительно включающий использование блокирующего механизма в каждом многоотводном модуле для одновременного закрытия всех соответствующих скважинных инструментов.

22. Способ, включающий этапы, на которых: образуют множество многоотводных модулей так, что каждый многоотводный модуль имеет индивидуальный индексатор, который может индексироваться сигналами давления; программируют каждый индивидуальный индексатор, чтобы предоставить возможность приведения в действие соответствующего скважинного инструмента при подведении заданного количества сигналов давления, связанных с соответствующим скважинным инструментом; подают сигналы давления вниз по скважине в ствол скважины через множество гидравлических линий управления и индивидуально управляют скважинными инструментами в большем количестве, чем количество гидравлических линий посредством избирательной подачи заданного количества сигналов давления через индивидуальные гидравлические линии управления, соединенные с множеством скважинных инструментов для управления множеством скважинных инструментов.

23. Способ по п.22, дополнительно включающий использование блокирующего механизма в каждом многоотводном модуле для одновременного закрытия всех соответствующих скважинных инструментов.

Описание изобретения к патенту

Область и уровень техники

Во многих подземных условиях, таких как скважинные условия, скважинные инструменты используют для выполнения различных процедур. Например, скважинные инструменты могут представлять собой различные клапаны регулирования потока, предохранительные клапаны, регуляторы потока, пакеры, газлифтные клапаны, скользящие муфты и другие скважинные инструменты. Многими из этих скважинных инструментов можно управлять гидравлически подачей из гидравлических линий управления, которые проходят вниз по скважине. Обычные скважинные инструменты часто зависят от специально выделенной гидравлической линии управления или линий, проложенных к конкретному инструменту, расположенному в стволе скважины. Количество скважинных инструментов, размещаемых вниз по скважине, может ограничиваться количеством линий управления, имеющихся в данном стволе скважины. Ствол скважины и/или скважинное оборудование, например пакеры, используемые при конкретном применении, также могут накладывать ограничения на пространство или ограничения на прокладку соединений, которые ограничивают количество линий управления. Кроме того, даже в применениях, которые позволяют добавлять линии управления, при дополнительных линиях существует тенденция замедления установки и повышения стоимости установки оборудования вниз по скважине.

Делались попытки уменьшения количества гидравлических линий управления, необходимых для выполнения определенных, связанных со скважиной процедур. Например, для ограничения количества гидравлических линий управления используют мультиплексоры. Однако мультиплексные системы часто основаны на возможности формирования многочисленных уровней давления, которые интерпретируются в нисходящей скважине. В некоторых специализированных системах максимальное количество скважинных инструментов ограничено количеством, равным количеству гидравлических линий управления. При иных попытках, разрабатывали клапаны с электрическим/соленоидным управлением или специализированные гидравлические устройства и инструменты для реагирования на последовательности импульсов давления, подаваемые вниз по скважине. Однако многие такие системы оказались весьма дорогими и действующими относительно медленно.

Раскрытие изобретения

В общем, настоящим изобретением предоставляются система и способ для управления многочисленными скважинными инструментами. Множество скважинных инструментов можно приводить в действие между рабочими положениями. Скважинные инструменты соединяют с множеством многоотводных модулей, при этом каждый многоотводный модуль обычно соединяют с одним или двумя скважинными инструментами. Множество линий управления соединяют с многоотводными модулями, а количество многоотводных модулей и присоединенных скважинных инструментов может быть больше, чем количество линий управления. Кроме того, каждый скважинный инструмент можно приводить в действие индивидуально, создавая подачи давления через одну или несколько линий управления. Эти подачи давления можно создавать при одном уровне давления.

Краткое описание чертежей

Ниже некоторые варианты осуществления изобретения будут описаны с обращением к сопровождающим чертежам, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены аналогичные элементы и на которых:

фиг.1 - схематичный вид приводной системы скважинных инструментов, имеющей множество скважинных инструментов и многоотводных модулей, развернутых в стволе скважины, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - схематичная иллюстрация еще одного примера приводной системы скважинных инструментов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - схематичная иллюстрация одного примера многоотводного модуля, используемого в приводной системе скважинных инструментов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.3, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.3, но в другом состоянии срабатывания, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - таблица, иллюстрирующая один пример программы многоотводного модуля для индивидуального приведения в действие конкретных скважинных инструментов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - таблица, иллюстрирующая еще один пример программы многоотводного модуля для индивидуального приведения в действие конкретных скважинных инструментов, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - схематичная иллюстрация еще одного примера приводной системы скважинных инструментов, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - схематичная иллюстрация еще одного примера приводной системы скважинных инструментов, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - схематичная иллюстрация одного примера многоотводного модуля, используемого в приводной системе скважинных инструментов, показанной на фиг. 8 и 9, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.10, но в другом состоянии срабатывания, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.12 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.10, но в другом состоянии срабатывания, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.13 - таблица, иллюстрирующая один пример программы многоотводного модуля для индивидуального приведения в действие конкретных скважинных инструментов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.14 - таблица, иллюстрирующая еще один пример программы многоотводного модуля для индивидуального приведения в действие конкретных скважинных инструментов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.15 - схематичная иллюстрация одного примера многоотводного модуля с модульным программируемым блокирующим механизмом, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.16 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.15, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.17 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.15, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.18 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.15, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.19 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.15, но с другой схемой потока, согласно еще одному осуществлению настоящего изобретения;

фиг.20 - схематичная иллюстрация еще одного примера многоотводного модуля с модульным программируемым блокирующим механизмом, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.21 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.20, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.22 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.20, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.23 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.20, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.24 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.20, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

фиг.25 - вид многоотводного модуля, показанного на фиг.20, но с другой схемой потока, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

В нижеследующем описании для обеспечения понимания настоящего изобретения излагаются многочисленные подробности. Однако, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение можно применять на практике без этих подробностей, и что возможны многочисленные варианты или модификации описываемых вариантов осуществления.

В общем настоящее изобретение относится к системе и способу управления скважинными инструментами. Многоотводный модуль развертывают между скважинным инструментом и линиями управления, которые протягивают к поверхности. Многочисленные скважинные инструменты и связанные с ними многоотводные модули могут быть соединены с линиями управления, а для работы многоотводных модулей требуется только один уровень давления. Использование многоотводных модулей позволяет выбирать для приведения в действие один или несколько скважинных инструментов из всех развернутых скважинных инструментов. В дополнение к этому, в каждом многоотводном модуле может запоминаться последний выбор, сделанный на основании подачи давления, подводимого вниз по скважине по линиям управления.

Что касается в целом фиг.1, то на ней показан один вариант приводной системы 30 скважинных инструментов. Приводная система 30 может быть смонтирована совместно или иначе соединена с оборудованием 32, используемым в подземных условиях, например, в скважинных условиях. Оборудование 32 содержит, например, забойное оборудование скважины или другое оборудование, используемое в стволе 34 скважины, например, в стволе нефтяной или газовой скважины.

В показанном варианте осуществления приводная система 30 скважинных инструментов содержит множество скважинных инструментов 36. Приведение в действие скважинных инструментов 36 основано на подачах текучей среды, подводимой по множеству линий управления, например, по линиям 38, 40, и 42 управления. В данном варианте осуществления использованы три линии управления, и линии управления протянуты вверх, например, к месту на поверхности. Количество скважинных инструментов 36, которыми можно управлять независимо, может быть больше или даже значительно больше, чем количество линий управления. На фиг.1 скважинный инструмент, показанный пунктирными линиями, представляет один или несколько скважинных инструментов в дополнение к другим показанным скважинным инструментам.

Скважинные инструменты 36 могут приводиться в действие текучей средой, такой как гидравлическая текучая среда, протекающей по одной или нескольким линиям 38, 40, 42 управления. В дополнение к этому в зависимости от применения множество скважинных инструментов 36 могут представлять собой скважинные инструменты различных типов и сочетания инструментов. Например, скважинные инструменты 36 могут содержать клапаны регулирования потока, регуляторы потока, пакеры, газлифтные клапаны, скользящие муфты и другие инструменты, которые могут приводиться в действие текучей средой, например, гидравлической текучей средой. На фиг.1 скважинные инструменты 36 показаны в виде двухлинейных инструментов, которые приводят в действие путем подач из двух линий управления. Однако, как показано на фиг.2, скважинные инструменты 36 также могут представлять собой однолинейные инструменты.

Как показано на фиг.1, каждый двухлинейный скважинный инструмент 36 соединен с многоотводным модулем 44, который может быть расположен в нисходящей скважине вблизи соответствующего скважинного инструмента 36. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, пара однолинейных инструментов может быть соединена с каждым многоотводным модулем 44. Множество многоотводных модулей 44 служит для управления потоком рабочей среды и следовательно, приведения в действие соответствующих скважинных инструментов 36. В показанном варианте осуществления каждый скважинный инструмент можно приводить в действие индивидуально путем подач одноуровневого давления, подводимых к многоотводному модулю 44, например, по одной из линий управления. Каждый многоотводный модуль 44 имеет особую программу, схематично показанную на диаграммах, обозначенных на фиг.1 ссылочной позицией 46. Например, каждый многоотводный модуль 44 можно запрограммировать на реагирование и обеспечение приведения в действие соответствующего скважинного инструмента 36 при приеме определенного количества импульсов давления. Количество подаваемых импульсов давления, например, импульсов одноуровневого давления, может обнаруживаться и отслеживаться индексаторами, которые, как поясняется более подробно ниже, являются уникальными для конкретных многоотводных модулей 44.

Что касается в целом фиг.3, то на ней показан один вариант многоотводного модуля 44. В этом варианте каждый многоотводный модуль 44 содержит корпус 48, содержащий клапан 50, такой как двухпозиционный клапан, который можно устанавливать в положение срабатывания и положение несрабатывания. Например, клапан 50 может быть расположен внутри корпуса 48 для поступательного/скользящего перемещения по внутренней стороне 52 корпуса 48. Клапан 50 функционально связан с индексатором 54 через поршень 56. В этом примере индексатор 54 содержит втулку 58 индексатора и взаимодействующий штифт 60 индексатора, который может быть установлен в корпусе 48. Индексатор 54 может быть двухпозиционным/x-шаговым индексатором с J-образным пазом, запрограммированным на перевод многоотводного модуля 44 в положение срабатывания при заданном количестве подач давления, подводимых к индексатору 54 по линии 38 управления.

Как показано, уплотняющая прокладка 61 может быть расположена вокруг поршня 56 для образования уплотнения с внутренней поверхностью корпуса 48. В дополнение к этому, возвратная пружина 62 может быть расположена внутри корпуса 48 для действия против клапана 50 в направлении, в котором обеспечивается смещение против давления, прикладываемого к индексатору 54 и поршню 56 по линии 38 управления. Например, клапан 50 смещается посредством поршня 56, когда подача давления подводится через линию 38 управления, а возвратная пружина 62 осуществляет обратный ход клапана 50 в противоположном направлении после того, как подача давления устраняется.

Когда давление прикладывают к линии 38 управления, поршень 56 перемещается к пружине 62 и сжимает пружину. Ход поршня 56 ограничен профилем паза втулки 58 индексатора и взаимодействующим штифтом 60 индексатора. Когда давление выпускают из линии 38 управления, возвратная пружина 62 вынуждает поршень 56 двигаться в противоположном направлении. Опять же, профиль паза втулки 58 индексатора и взаимодействующий штифт 60 индексатора ограничивают ход поршня 56 и поэтому определяют его конечное положение. Каждый раз, когда давление прикладывают через линию 38 управления, индексатор 54 продвигается, совершая следующий шаг. В зависимости от конкретной программы индексатора, например, профиля паза индексатора, клапан 50 остается в текущем положении или сдвигается в другое положение. Например, индексатор 54 можно программировать путем выбора надлежащего профиля паза, чтобы клапан 50 находился в положении «срабатывания» на первом шаге, то есть после первой подачи давления по линии 38 управления, а в дальнейшем оставался в положении «несрабатывания» на остальных шагах индексатора. Если индексатор 54 имеет x шагов, то при x подведениях подачи давления, например подачи одноуровневого давления, по линии 38 управления индексатор перемещается на протяжении всего профиля.

На фиг.3 клапан 50 установлен в положении срабатывания, что позволяет приводить в действие соответствующий скважинный инструмент 36. В этом положении гидравлическая энергия может передаваться по линии 40 управления через многоотводный модуль 44 и в линию 64 приведения в действие скважинного инструмента для приведения в действие скважинного инструмента 36 в первом направлении. Например, если скважинный инструмент 36 содержит клапан, линия 64 приведения в действие может быть «открытой» линией, что позволяет открываться клапану. Когда многоотводный модуль 44 остается в этом положении срабатывания, гидравлическая энергия также может передаваться по линии 42 управления, через многоотводный модуль 44 и во вторую линию 66 приведения в действие скважинного инструмента 36 для приведения скважинного инструмента 36 в другое рабочее положение, показанное на фиг.4. Если, например, скважинный инструмент 36 содержит клапан, линия 66 приведения в действие может представлять собой «закрытую» линию, что позволяет клапану закрываться. В некоторых вариантах осуществления скважинный инструмент 36 содержит объем текучей среды, который возвращается во время приведения в действие. Например, приведение в действие скважинного инструмента 36 по линии 64 приведения в действие вызывает протекание возвратной текучей среды по линии 66 приведения в действие. Аналогично, приведение в действие скважинного инструмента 36 по линии 66 приведения в действие вызывает протекание возвратной текучей среды по линии 64.

При подведении заданного или запрограммированного количества подач давления к многоотводному модулю 44 по линии 38 управления индексатор 54 и многоотводный модуль 44 сдвигаются в положение несрабатывания, показанное на фиг.5. Как показано, индексатор 54 посредством поршня 56 удерживает клапан 50 в положении, в котором независимо от подач давления, прикладываемых по линии 40 управления или линии 42 управления, предотвращается приведение в действие скважинного инструмента 36. Клапан 50 остается в положении несрабатывания до тех пор, пока надлежащее количество подач давления не будет приложено по линии 38 управления, чтобы вызвать сдвиг индексатора 54 и следовательно, клапана 50 обратно в положение срабатывания, показанное на фиг.3.

Каждый индексатор может быть уникально запрограммированным, например, может содержать уникальный профиль паза, для соответствия заданному количеству подач давления, требуемых для перехода многоотводного модуля 44 из положения срабатывания в положение несрабатывания и снова в обратном направлении. Программа индексатора для каждого многоотводного модуля является уникальной относительно программы индексатора для других многоотводных модулей. В некоторых вариантах осуществления каждый многоотводный модуль имеет свою собственную уникальную программу. В соответствии с этим, каждый раз, когда в линии 38 управления создается повышенное давление при подаче давления, каждый многоотводный модуль 44 переходит на шаг с помощью своего индексатора 54. Однако любое получающееся изменение положения конкретного клапана 50 зависит от уникальной программы или профиля паза его индексатора. Индексаторы 54 различных многоотводных модулей 44 можно программировать так, чтобы сделать возможным выбор одного инструмента в данный момент времени или нескольких инструментов в данный момент времени. Конечно, изменения можно прогнозировать на основании заданной программы, например профиля паза каждой втулки индексатора.

Например, как показано на фиг.6, множество многоотводных модулей 44 можно программировать уникальным образом. В этом примере первая подача давления в многоотводный модуль 44 вызывает сдвиг первого модуля в положение срабатывания, в то время как второй и третий модули остаются в положении несрабатывания. Вторая подача давления вызывает второе пошаговое перемещение индексаторов 54 в каждом многоотводном модуле 44, приводя к сдвигу второго многоотводного модуля в положение срабатывания и первого и третьего многоотводных модулей в положение несрабатывания. Третья подача давления, подводимая к многоотводным модулям, является причиной того, что первый и второй модули остаются или сдвигаются в положение несрабатывания, в то время как третий многоотводный модуль переходит в положение срабатывания. Однако в случае конкретного применения по желанию можно использовать многие различные программы для сдвига многоотводных модулей между положениями срабатывания и несрабатывания. В дополнение к этому, как показано на фиг.7, несколько или все многоотводные модули можно программировать на сдвиг в одно и то же время в положение срабатывания или положение несрабатывания. В этом примере первая подача давления и первое пошаговое перемещение индексаторов 54 вызывают сдвиг всех показанных многоотводных модулей в положение срабатывания. Как показано, последующие подачи давления вызывают индивидуальный переход многоотводных модулей между положениями срабатывания и несрабатывания.

Что касается в целом фиг. 8 и 9, то на них показан еще один вариант приводной системы 30 скважинных инструментов. В этом варианте скважинные инструменты 36 и многоотводные модули 44 управляются с помощью пары линий 68, 70 управления. Как показано, каждый многоотводный модуль 44 можно использовать для управления приведением в действие, например, одного двухлинейного инструмента, что показано на фиг.8. Как вариант, многоотводные модули 44 можно использовать для управления приведением в действие однолинейных инструментов 36, таких как пары однолинейных инструментов 36, управляемые каждым многоотводным модулем 44, что показано на фиг.9.

Пример многоотводного модуля 44, который можно использовать в системе двух линий управления, показан на фиг.10. В данном варианте осуществления каждый многоотводный модуль 44 и в этом случае содержит корпус 48, в котором помещен клапан 50. Однако клапан 50 представляет собой трехпозиционный клапан, имеющий три различных рабочих положения, включающих в себя первое положение срабатывания, второе положение срабатывания и положение несрабатывания. Если скважинный инструмент 36 содержит клапан или подобное устройство, первое положение срабатывания может быть положением «открытого инструмента» и второе положение срабатывания может быть положением «закрытого инструмента». Трехпозиционный клапан 50 по движению связан с индексатором 54 через поршень 56. Однако в данном варианте осуществления индексатор 54 представляет собой трехпозиционный индексатор, такой как трехпозиционный/x-шаговый индексатор с J-образным пазом, способный сдвигать клапан 50 в три рабочих положения.

Когда к линии 68 управления подводят давление, поршень 56 перемещается к пружине 62 и сжимает пружину. Ход поршня 56 ограничен профилем паза втулки 58 индексатора и взаимодействующим штифтом 60 индексатора. Когда давление выпускают из линии 68 управления, возвратная пружина 62 вынуждает поршень 56 двигаться в противоположном направлении. И в этом случае профиль паза втулки 58 индексатора и взаимодействующий штифт 60 индексатора ограничивают ход поршня 56 и поэтому определяют его конечное положение. Каждый раз, когда давление подводят по линии 68 управления, индексатор 54 продвигается, совершая следующий шаг. В зависимости от конкретной программы индексатора, например, профиля паза индексатора, клапан 50 остается в текущем положении или сдвигается в следующее положение. Например, индексатор 54 можно программировать с помощью надлежащего профиля паза так, чтобы клапан 50 находился в положении «закрытого инструмента» на первом шаге, в положении «открытого инструмента» на втором шаге и в положении «несрабатывания» на остальных шагах индексатора относительно профиля индексатора. Если индексатор 54 имеет x шагов, то при x приложениях подачи давления, например, подачи одноуровневого давления, по линии 68 управления индексатор перемещается на протяжении всего профиля и обратно в положение «закрытого инструмента».

На фиг.10 клапан 50 установлен в первом положении срабатывания, например, в положении открытого инструмента, что обеспечивает приведение в действие соответствующего скважинного инструмента 36 в первом направлении. В этом положении гидравлическая энергия может передаваться по линии 70 управления через многоотводный модуль 44 (отчасти через проточный канал 72 на протяжении клапана 50) и в линию 64 приведения в действие скважинного инструмента для приведения в действие скважинного инструмента 36 в первом направлении, например, для открытия скважинного инструмента. Возвратные потоки текучей среды могут проводиться по линии 66 приведения в действие через многоотводный модуль 44 и в линию 68 управления через дополнительный проточный канал 74. Обратный клапан 76 расположен по ходу дополнительного проточного канала 74 для обеспечения возможности перемещения возвратного потока из многоотводного модуля 44 в линию 68 управления и в то же время блокирования обратного потока текучей среды во время подведения подач давления по линии 68 управления.

После подведения заданного количества подач давления к многоотводному модулю 44 по линии 68 управления индексатор 54 и многоотводный модуль 44 сдвигаются в положение несрабатывания, показанное на фиг.11. Индексатор 54 с помощью поршня 56 удерживает клапан 50 в положении, в котором предотвращается приведение в действие скважинного инструмента 36 независимо от давления текучей среды, подводимого по линии 70 управления. Клапан 50 остается в положении несрабатывания до тех пор, пока надлежащее количество подач давления не будет подведено по линии 68 управления, чтобы вызвать сдвиг индексатора 54 и, следовательно, клапана 50 во второе положение срабатывания, например, положение закрытого инструмента, показанное на фиг.12. В этом положении гидравлическая энергия может передаваться по линии 70 управления через многоотводный модуль 44 (через проточный канал 72 на протяжении клапана 50) и в линию 66 приведения в действие скважинного инструмента для приведения в действие скважинного инструмента 36 во втором направлении, например, для закрытия скважинного инструмента. Возвратные потоки текучей среды могут проводиться по линии 64 приведения в действие, через многоотводный модуль 44 и в линию 68 управления через дополнительный проточный канал 74.

И в этом случае каждый индексатор можно программировать с помощью уникального профиля паза, который соответствует заданному количеству подач давления, необходимых для перехода многоотводного модуля 44 между двумя положениями срабатывания и положением несрабатывания. Программа индексатора для каждого многоотводного модуля может быть уникальной относительно программы индексатора для других многоотводных модулей. В некоторых вариантах осуществления каждый многоотводный модуль может иметь свою собственную индивидуальную программу. В соответствии с этим, каждый раз, когда в линии 38 управления создают повышенное давление подачей давления, каждый многоотводный модуль 44 переходит на шаг с помощью своего индексатора 54. Однако любое получающееся изменение положения клапана 50 зависит от уникальной программы или профиля паза его индексатора.

Например, как показано на фиг.13, множество многоотводных модулей 44 можно программировать уникальным образом. В этом примере первая подача давления к многоотводным модулям 44 вызывает сдвиг первого модуля в первое положение срабатывания, в то время как второй и третий модули остаются в положении несрабатывания. Вторая подача давления вызывает второе пошаговое перемещение индексатора 54 в каждом многоотводном модуле 44, приводящее к сдвигу первого многоотводного модуля во второе положение срабатывания, в то время как второй и третий модули остаются в положении несрабатывания. Третья подача давления, подводимая к многоотводным модулям, вызывает сдвиг второго многоотводного модуля в первое положение срабатывания, в то время как первый и третий многоотводные модули сдвигаются или остаются в положении несрабатывания. Четвертая подача давления вызывает перемещение второго многоотводного модуля во второе положение срабатывания, в то время как первый и третий модули остаются в положении несрабатывания. Пятая подача давления вызывает сдвиг третьего многоотводного модуля в первое положение срабатывания, в то время как первый и второй многоотводные модули сдвигаются или остаются в положении несрабатывания. Шестая подача давления вызывает сдвиг третьего многоотводного модуля во второе положение срабатывания, в то время как первый и второй многоотводные модули остаются в положении несрабатывания. И в этом случае все подачи давления могут выполняться при одном и том же уровне давления.

Аналогично первому показанному варианту осуществления в этом осуществлении для конкретного применения имеется возможность использования по желанию множества различных программ для сдвига многоотводных модулей между первым положением срабатывания, вторым положением срабатывания и положением несрабатывания. В дополнение к этому некоторое количество или все многоотводные модули можно программировать для одновременного сдвига в положение срабатывания или положение несрабатывания. Например, как показано на фиг.14, первая подача давления и первое пошаговое перемещение индексаторов 54 вызывают сдвиг показанных многоотводных модулей в первое положение срабатывания. Вторая подача давления по линии 68 управления приводит к сдвигу многоотводных модулей во второе положение срабатывания. Последующие подачи давления могут вызывать индивидуальные переходы многоотводных модулей между показанными первым положением срабатывания, вторым положением срабатывания и положением несрабатывания.

В еще одном варианте осуществления каждый многоотводный модуль может содержать блокирующий механизм, который позволяет в любой выбранный момент времени осуществлять избирательное приведение всех скважинных инструментов в положение по умолчанию, например, в закрытое положение. Блокирующий механизм может быть особенно полезным в скважинных приводных системах, управляющих двухлинейными скважинными инструментами.

На фиг.15 в целом показан один вариант осуществления многоотводного модуля 44, включающего в себя блокирующий механизм 78. В этом варианте осуществления многоотводный модуль 44 содержит два индексатора 54 положения, таких как индексатор, описанный с обращением к фиг.3, и трехпозиционный клапан 50, такой как клапан, описанный с обращением к фиг.10. Например, в индексаторе 54 может использоваться втулка 58 индексатора с J-образным пазом, которая взаимодействует со штифтом 60 индексатора. Однако блокирующий механизм 78 способен блокировать втулку 58 индексатора с J-образным пазом в любой момент времени, когда подводится заданная последовательность давлений. Это позволяет в любой заданный момент времени перемещать все скважинные инструменты 36 в положение по умолчанию, такое как закрытое положение.

Блокирующий механизм 78 может иметь различные конфигурации, рассчитанные на захват и удержание клапана 50 в положении, в котором обеспечивается протекание текучей среды через многоотводный модуль 44 для приведения скважинного инструмента 36 в заданное положение по умолчанию. Однако в показанном варианте осуществления блокирующий механизм 78 содержит стопорный механизм 80, установленный внутри корпуса 48 и имеющий участок, с возможностью скольжения размещенный на расширенном участке 82 поршня 56. Клапан 50 и расширенный участок 82 могут быть продвинуты вдоль стопорного механизма 80 в положение закрытия всех инструментов. При перемещении расширенного участка 82 вдоль стопорного механизма 80 сжимается пружина 84 блокирующего механизма.

Многоотводный модуль 44, показанный на фиг.15, может сдвигаться между положением срабатывания, например, положением открытия инструмента, положением несрабатывания, например, невозможности открытия инструментов, и положением закрытия всех инструментов. Индексатор 54 используется для избирательного перехода клапана 50 между первыми двумя рабочими положениями. Например, индексатор 54 может использоваться для перехода многоотводного модуля 44 в положение срабатывания, лучше всего показанное на фиг.15. В этом положении текучая среда под давлением может быть подана по линии 40 управления и направлена через клапан 50 в линию 64 приведения действия для приведения в действие, например, открытия, скважинного инструмента 36. При подведении подач давления по линии 38 управления индексатор 54 перемещается на заданное количество шагов для перехода клапана 50 и многоотводного модуля 44 в положение несрабатывания, показанное на фиг.16. Как описано выше, индексатор 54 работает при подведении подач давления, например, подач одноуровневого давления, по линии 38 управления, которые сдвигают поршень 56 в одном направлении, в то время как возвратная пружина 62 вызывает перемещение в противоположном направлении для пошагового сдвига индексатора 54 вдоль его заданного профиля. В положении, показанном на фиг.16, инструмент 36 нельзя привести в действие даже в случае, если текучая среда подается по линии 40 управления и/или линии 42 управления. Перемещение через клапан 50 любой текучей среды, подаваемой по линии 42 управления, блокируется обратным клапаном 86.

Однако все клапаны 50 из множества многоотводных модулей 44 могут сдвигаться в положение закрытия всех инструментов при подведении заданной последовательности давлений. Например, по линии 42 управления может быть подведено давление, достаточное для воздействия на клапан 50 и создания сдвига клапана 50 влево, показанного стрелкой 88 на фиг.17. Обратный клапан 86 предотвращает передачу давления к скважинному инструменту 36. При поступательном перемещении клапана 50 и поршня 56 пружина 84 блокирующего механизма будет сжиматься до тех пор, пока, как показано на фиг.18, выступающая часть 82 поршня не сдвинется на достаточное расстояние на протяжении стопорного механизма 80. В то время как пружина 84 сжата, два индексатора 54 положения не перемещаются. Кроме того, в то время как давление в линии 42 управления поддерживается, по линии 40 управления подводится давление для создания поступательного перемещения стопорного механизма 80 способом, при котором удерживается или фиксируется основной поршень 56 и клапан 50 в положении закрытия всех инструментов. Поршень 56 остается в этом положении пока поддерживается давление в линии 40 управления. На этом этапе давление может быть выпущено из линии 42 управления, что позволяет текучей среде, находящейся в линии 40 управления под повышенным давлением, сдвигать скважинный инструмент 36 в положение по умолчанию, например в положение закрытия, показанное на фиг.19. Возможность сдвига всех многоотводных модулей 44 в положение закрытия всех инструментов позволяет одновременно приводить все скважинные инструменты 36 в заданное положение по умолчанию. Иначе говоря, программируемые положения клапанов, указываемые индексаторами 54, могут блокироваться для перемещения всех скважинных инструментов 36 в положение по умолчанию. Если, например, скважинные инструменты 36 содержат скважинные клапаны, то все клапаны могут быть перемещены в закрытое положение в любой момент времени.

Еще один вариант многоотводного модуля 44 показан на фиг.20. Согласно этому варианту в многоотводном модуле 44 блокирующий механизм 78 объединен с трехпозиционным клапаном и трехпозиционным индексатором 54. Трехпозиционный клапан 50 в сочетании с трехпозиционным индексатором 54 позволяет клапану 50 и многооборотному модулю 44 иметь первое положение срабатывания, например, положение открытого инструмента, второе положение срабатывания, например, положение закрытого инструмента, и положение несрабатывания. В дополнение к этому блокирующий механизм 78 позволяет всем клапанам 50 и всем многоотводным модулям 44 в данной приводной системе 30 скважинных инструментов (например, см. фиг.1) одновременно перемещаться в положение по умолчанию. Как описывалось выше, при подведении определенной последовательности давлений блокирующий механизм 78 способен блокировать положения клапанов, определяемые индексаторами 54. Например, все скважинные инструменты в системе 30 могут одновременно перемещаться в закрытое положение.

На фиг.20 клапан 50 и многоотводный модуль 44 установлены в первом положении срабатывания, например, открытого прибора. В этом положении гидравлическая энергия может передаваться по линии 40 управления, через многоотводный модуль 44 и в линию 64 приведения в действие скважинного инструмента для приведения в действие скважинного инструмента 36 в первом направлении. Например, если скважинный инструмент 36 содержит клапан, линия 64 приведения в действие может быть «открытой» линией, которая позволяет открываться клапану. После подведения заданного количества подач давления для перемещения индексатора 54 на соответствующее заданное количество шагов клапан 50 и многоотводный модуль 44 могут сдвинуться в положение несрабатывания, показанное на фиг.21. В этом положении клапан 50 предотвращает приведение в действие скважинного инструмента 36 независимо от того, как подводится рабочая среда инструмента, по линии 40 управления или линии 42 управления. Дополнительная подача или подачи давления по линии 38 управления побуждает индексатор 54 сдвигать клапан 50 во второе положение срабатывания, например, закрытого инструмента. В этом положении текучая среда под давлением также может протекать по линии 40 управления, многоотводному модулю 44 и линии 66 приведения в действие для приведения в действие скважинного инструмента 36, например, закрытия скважинного инструмента 36, показанного на фиг.22. Приведен ли скважинный инструмент 36 в первое положение срабатывания или во второе положение срабатывания, возвратные текучие среды могут направляться через многоотводный модуль 44, через обратный клапан 86 и в линию 42 управления.

В последнем варианте осуществления также обеспечивается возможность одновременного сдвига всех клапанов 50 и всех многоотводных модулей 44 в положение по умолчанию в любой выбранный момент времени при подведении заданной последовательности давлений. Если приводная система 30 скважинных инструментов (например, см. фиг.1) содержит скважинные инструменты в виде клапанов, то, например, все клапаны могут быть закрыты одновременно в любой желаемый момент времени. Для блокирования программируемых положений инструментов достаточное давление подводят по линии 42 управления, чтобы воздействовать на клапан 50 и вызвать сдвиг клапана 50 влево, показанный на фиг.23. И в этом случае обратный клапан 86 предотвращает передачу давления к скважинному инструменту 36. При поддержании давления в линии 42 управления давление подводят по линии 40 управления, чтобы вызвать поступательное перемещение стопорного механизма 80 способом, в соответствии с которым основной поршень 56 и клапан 50 удерживаются или фиксируются в положении закрытия всех инструментов, показанном на фиг.24. На этом этапе давление можно выпустить из линии 42 управления, что позволит текучей среде под давлением в линии 40 управления сдвинуть скважинный инструмент 36 в положение по умолчанию, например, в закрытое положение, показанное на фиг.25. Любые возвратные текучие среды могут свободно протекать по линии 64 приведения в действие, через обратный клапан 86 и в линию 42 управления. Все скважинные инструменты 36 могут быть аналогичным образом и одновременно закрыты или же приведены в положение по умолчанию.

Приводную систему 30 скважинных инструментов (например, см. фиг. 1, 2, 8 и 9) можно проектировать в разнообразных конфигурациях для использования в различных стволах скважин и других подземных средах. Количество многоотводных модулей может быть больше или даже значительно больше, чем количество линий управления, используемых для управления многоотводными модулями и их соответствующими скважинными инструментами. В дополнение к этому, даже если количество многоотводных модулей больше количества линий управления, многоотводные модули и их соответствующие скважинные инструменты могут управляться индивидуально подачами давления, направляемыми во все многоотводные модули при одном уровне давления. Кроме того, виды и конфигурации скважинных инструментов 36 и многоотводных модулей 44 могут различаться от одного применения к другому (например, см. фиг. 3, 10 и 15). Компоненты внутри многоотводных модулей также можно выбирать в соответствии с заданным приведением в действие для данного применения или окружения. Например, в определенном многоотводном модуле можно использовать клапаны различных видов и индексаторы различных видов. В дополнение к этому блокирующий механизм можно конструировать в различных формах, а различные стопорные механизмы можно использовать для удержания клапанов в положении блокирования.

Соответственно, хотя выше описаны только несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что многочисленные модификации возможны без существенного отступления от идей этого изобретения. Такие модификации предполагаются включенными в объем этого изобретения, определенный в формуле изобретения.