Способы и устройство для изоляции зон в стволе скважины

Способы и устройство для изоляции зон в стволе скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В области разведки и добычи нефти и газа обычным является присутствие песка и других мелких твердых частиц в пластовых текучих средах. Данные частицы являются высокоабразивными и вызывают повреждения скважины и ее компонентов, поэтому во многих пластах необходимо при заканчивании ствола скважины контролировать количество песка и других мелких частиц, входящих в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб и поднимающихся на поверхность с добываемой текучей средой. Множество технологий предотвращения поступления песка используется в промышленности; обычно используются устройства системы борьбы с поступлением песка (такие как песчаные фильтры), установленные в колонне заканчивания, которые отфильтровывают песок и мелкие частицы из пластовых текучих сред и предотвращают их вход в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб.

Устройства для предотвращения поступления песка обычно используют в соединении с одним или несколькими гравийными фильтрами, содержащими гравий или другие твердые частицы, размещенные вокруг устройства борьбы с поступлением песка для улучшения фильтрования и создания дополнительной поддержки пласта. В операции установки гравийного фильтра суспензия взвешенных частиц гравия в жидкости-носителе перекачивается с поверхности по кольцевому пространству между устройством борьбы с поступлением песка и необсаженным или обсаженным стволом скважины, и успешный гравийный фильтр требует удовлетворительного распределения гравия в кольцевом пространстве на устройстве борьбы с поступлением песка.

Во многих подземных пластах скважина проходит через несколько нефтегазоносных зон, представляющих интерес для оператора, и необходима установка гравийных фильтров в индивидуальных зонах. Пример системы заканчивания в нескольких зонах показан на фиг.1. Система 100 включает в себя сооружение для добычи на поверхности, которое в данном случае является судном 102 плавучей системы добычи, хранения и отгрузки нефти, соединенным со скважиной 104 через подводную фонтанную арматуру 106. Ствол скважины в данном случае является наклонно-направленным стволом, проходящим через несколько интервалов 107a, 107b, 107c добычи в пласте 108. Эксплуатационная колонна 110 насосно-компрессорных труб создает непрерывный путь потока, проходящий через несколько зон. Эксплуатационная колонна насосно-компрессорных труб снабжена отверстиями или устройствами регулирования притока (не показано), обеспечивающими подачу добываемой текучей среды в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб и по ней в подводную фонтанную арматуру 106. Для обеспечения управления процессом добычи кольцевое пространство 112 разобщается пакерами 114, установленными между различными зонами 107 добычи, для предотвращения прохода потока текучей среды в кольцевом пространстве между различными зонами. Устройство 116 для предотвращения поступления песка предотвращает вход твердых частиц из гравийного фильтра и пласта в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб.

В обычном подходе к предотвращению поступления песка гравийный фильтр устанавливается на первой изолированной зоне 107c с помощью спуска инструментов установки гравийного фильтра, выделенных специально для такой работы. Затем в отдельной операции гравийный фильтр устанавливается в смежной изолированной зоне 107b. Процедуру можно выполнять несколько раз для укладки гравийных фильтров во всех зонах, представляющих интерес. В некоторых пластах, где смежные зоны расположены особенно близко друг к другу, выполнение отдельных операций по укладке гравийных фильтров не представляется возможным. Даже в случае, если возможны операции раздельной укладки гравийных фильтров, требуется установка гравийных фильтров на всех зонах, представляющих интерес за один рейс в скважину, когда несколько зон добычи находятся близко друг от друга. Соответствующие системы инструментов и способы называют системами и способами для установки в нескольких зонах за один рейс. В данных способах суспензия для гравийного фильтра закачивается с помощью инструментов укладки гравийного фильтра, на каждой из назначенных зон, и гравий укладывается в нескольких зонах за один рейс, но с неодинаковыми и отдельными операциями закачки для каждой зоны. Данные системы выполнения работ в нескольких зонах за один рейс значительно уменьшают общее время установки гравийных фильтров, но имеют несколько серьезных недостатков. Для примера такие работы являются сложными и требуют много специализированного оборудования, подлежащего установке в скважины; сервисные инструменты должны повторно устанавливаться для укладки гравийного фильтра каждой зоны, и закачка должна после заканчивания одной зоны повторно запускаться, когда инструменты установлены в следующей зоне.

Для улучшения подачи гравийных суспензий устройства борьбы с поступлением песка снабжают шунтирующими трубами, создающими альтернативные пути потока для гравия и его жидкости-носителя. Данные альтернативные пути потока значительно улучшают распределения гравия в интервале добычи, например, обеспечивая подачу жидкости-носителя и гравия через песчаные перемычки которые могут образовываться в кольцевом пространстве до завершения гравийного фильтра. Примеры шунтирующих труб можно раскрыть в патентах США 4945991 и 5113935. Шунтирующие трубы могут также располагаться внутри фильтрующего материала, как описано в патентах США 5515915 и 6227303.

Патент США 6298916 описывает систему пакеров для нескольких зон, которая содержит устройство манжетных пакеров с шунтирующими трубами, используемыми в операции укладки гравийного фильтра. Верхний пакер имеет байпас в виде переводника для подачи суспензии для гравийного фильтра в первую зону добычи, и шунтирующие трубы обеспечивают последовательное размещение суспензии в зонах под пакерами, изолирующими зоны. Патент США 7562709 описывает альтернативный способ, в котором изоляция зоны получается с использованием набухающих пакеров, включающих в себя оболочку из набухающего эластомерного материала, выполненную вокруг трубчатого корпуса. Шунтирующие трубы проходят под набухающей оболочкой для обеспечения обхода суспензией для гравийного фильтра изоляционных пакеров.

В публикациях WO 2007/092082 и WO 2007/092083 также предложено снабжать пакеры устройствами альтернативного пути, которые можно использовать для создания изоляции зоны между гравийными фильтрами в скважине, и варианты осуществления, описанные в публикациях 2007/092082 и WO 2007/092083, включают в себя пакеры с набухающими оболочками, которые увеличиваются в объеме под воздействием активирующей текучей среды. В публикациях патентных заявок США 2010/0155064 и 2010/0236779 также раскрыто использование набухающих изоляционных устройств в шунтирующих трубах в операциях укладки гравийных фильтров.

Хотя вышеописанные системы шунтирующих труб обеспечивают изоляцию зон в операциях с гравийными фильтрами, полагаться на шунтирующие трубы как устройство байпаса для размещения гравийной суспензии нежелательно. Использование шунтирующих труб приводит к общему усложнению заканчивания и работ по установке оборудования. Например, шунтирующие трубы должны совмещаться и скрепляться с трубами перемычек смежных устройств борьбы с поступлением песка при сборке эксплуатационной колонны насосно-компрессорных труб.

Использование шунтирующих труб может также вызывать сложности в эксплуатации требуемого барьера кольцевого пространства или в обеспечении непроницаемости для текучей среды изоляционных пакеров, которые требуется приводить в действие для расширения вокруг шунтирующих труб. В системах с набухающими эластомерами проблемы могут возникать вследствие удаления некоторого объема эластомера из изоляционного устройства, ненадлежащего уплотнения вокруг шунтирующих труб, смещения труб вследствие расширения элемента и/или соединения труб на противоположных концах изоляционного устройства. Размещение шунтирующих труб может вызывать необходимость уменьшения общего объема расширяющегося элемента и, в частности, уменьшения в объеме расширяющегося элемента, расположенного радиально снаружи шунтирующей трубы. Система шунтирующей трубы с набухающей изоляцией может, как следствие, требовать увеличенного времени для получения уплотнения и/или может иметь неудовлетворительные показатели работы уплотнения под давлением. Ослабление данных проблем может требовать увеличения диаметра спускаемого набухающего пакера, что может затруднять операции развертывания или уменьшать рабочий диаметр ствола скважины, что снижает темп добычи.

Хотя использование набухающих эластомерных пакеров и изоляционных устройств имеет несколько преимуществ по сравнению с обычными пакерами, включающими в себя пассивное приведение в действие, простоту конструкции и прочность в вариантах долгосрочного применения, их использование в вариантах применения с обычными гравийными фильтрами, описанными выше, может увеличивать полное время, требуемое для операций по установке гравийного фильтра. Это происходит, поскольку при обычном подходе изолирующие устройства устанавливаются поджатыми к стенке необсаженного или обсаженного ствола скважины для изоляции зон перед укладкой гравийного фильтра. Данная последовательность означает, что гравийный фильтр не может быть уложен до набухания набухающего изолирующего устройства, которое во многих случаях может занимать несколько дней. Это приводит к задержке закачки гравийной суспензии, что может являться нежелательным для оператора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целями изобретения является создание способа и/или устройства для установки гравийного фильтра с операциями на нескольких интервалах, устраняющих один или несколько недостатков ранее предложенных способов и устройств. Другой целью изобретения является создание изоляционного устройства и способа работы в забойной зоне скважины, не основанных на использовании шунтирующих труб, проходящих через устройство. Дополнительной целью изобретения является создание улучшенного способа укладки гравийного фильтра в стволе скважины. Другие цели и задачи изобретения должны стать ясны из приведенного ниже описания.

Согласно первому аспекту изобретения создан способ для использования в стволе скважины, содержащий:

размещение в кольцевом пространстве ствола скважины устройства, содержащего оправку и набухающий элемент, установленный на оправке и содержащий материал, способный увеличиваться в объеме при стимулирующем воздействии на него в стволе скважины;

размещение гравийного фильтра под устройством через кольцевое пространство в стволе скважины, где устройство размещено;

размещение гравийного фильтра над устройством;

после укладки гравийного фильтра обеспечение увеличения в объеме набухающего элемента для создания кольцевого барьера в стволе скважины.

В контексте данного описания термин «оправка» используется для обозначения корпуса, на котором набухающий элемент может устанавливаться, и должен широко интерпретироваться, охватывая трубные изделия, трубы и сплошные корпуса как цилиндрические, так и с альтернативными сечениями. Если контекст не требует иного, термин является взаимозаменяемым с термином «трубное изделие» или «насосно-компрессорная труба» или «основная труба» без ограничения. Слова «верхний», «нижний», «вниз» и «вверх» являются относительными терминами, используемыми в данном документе для указания направлений в стволе скважины, термин «верхний» и его эквиваленты указывают направление в стволе скважины к поверхности, и термин «нижний» и его эквиваленты указывают направление в стволе скважины к забою. Должно быть ясно, что изобретение имеет применение в наклонно-направленных и боковых стволах скважины. Термин «кольцевой барьер» должен интерпретироваться, в общем, как компонент, по существу, препятствующий или ограничивающий поток в кольцевом пространстве, включающий в себя без ограничения этим устройства, создающие изоляцию текучей среды и способные к полной изоляции существенных перепадов давления и противодействию им.

Предпочтительно способ содержит размещение гравийного фильтра под устройством с проходом через него и укладку гравийного фильтра над устройством в одной операции укладки гравийного фильтра.

Предпочтительно кольцевой барьер является кольцевым уплотнением, и способ может содержать создание изоляции между участком кольцевого пространства ствола скважины, расположенным над устройством, и участком кольцевого пространства ствола скважины, расположенным под устройством. Более предпочтительно устройство размещается в стволе скважины между двумя интервалами добычи углеводородов или интервалами, которые должны использоваться для нагнетания текучих сред или газа. При этом способ может содержать обеспечение набухания набухающего элемента для создания изоляции в кольцевом пространстве в забойной зоне скважины (например, для изоляции одной зоны добычи от смежной зоны добычи). Набухающий элемент может набухать и входить в контакт с окружающей стенкой ствола скважины, который может представлять собой необсаженный или обсаженный ствол скважины.

Предпочтительно способ содержит перемещение твердых частиц гравийного фильтра в одну или несколько полостей и обеспечения набухания набухающего элемента в пространстве, освобожденном при вытеснении твердых частиц гравийного фильтра.

Предпочтительно способ содержит формирование одной или нескольких полостей в кольцевом пространстве или смежно с ним в стволе скважины между набухающим элементом и окружающей поверхностью, обеспечение набухания набухающего элемента в кольцевом пространстве и перемещение твердых частиц гравийного фильтра в одну или несколько полостей.

Предпочтительно формирование одной или нескольких полостей выполняется одновременно с набуханием набухающего элемента, при этом твердые частицы гравийного фильтра могут перемещаться при набухании набухающего элемента и создании полости.

Благодаря формированию полости для размещения песка или гравия (или других твердых материалов) из гравийного фильтра создается пространство, обеспечивающее набухание набухающего элемента в кольцевом пространстве. Песок или гравий, который в ином случае может препятствовать набуханию, вытесняется в полость. Это обеспечивает использование набухающих материалов, таких как набухающие эластомеры, создающие умеренные силы давления при набухании в сравнении с силами давления расширения, возможными с применением механических или гидравлических инструментов. В контексте данного изобретения термин «эластомер» используется для обозначения материала с эластомерными свойствами, такого как синтетический и натуральный каучук.

Одна или несколько полостей могут формироваться в объеме между оправкой и окружающей стенкой ствола скважины.

В некоторых вариантах осуществления изобретения одна или несколько полостей формируются в объеме материала гравийного фильтра.

Материал гравийного фильтра может, например, содержать смесь твердых частиц и расходуемых частиц или проппантов, которые могут рассеиваться в суспензии для гравийного фильтра. Таким образом, гравийная суспензия может содержать транспортирующую текучую среду, содержащую смесь твердых частиц (таких как песок и гравий) и расходуемых частиц. Расходуемые частицы могут содержать материал или структуру, способную разлагаться или изменяться в объеме в условиях в стволе скважины, причем данное разложение или изменение в объеме может формировать полости в материале гравийного фильтра, в которые твердые частицы материала гравийного фильтра могут перемещаться под действием набухания набухающего элемента.

Предпочтительно пропорция расходуемых частиц в суспензии для гравийного фильтра выбирается с возможностью создания объема расходуемых частиц объема, приблизительно равного объему твердых частиц, который требуется переместить набухающим элементом во время набухания.

Расходуемые частицы могут содержать материал, претерпевающий изменения формы (и объема) в условиях в стволе скважины. Например, расходуемые частицы могут содержать твердый материал, такой как вспененный пластик или эластомер, сжимающийся или становящийся податливым при температурах ствола скважины и/или давлениях. Давление при набухании набухающего элемента может затем обеспечивать уменьшение в объеме расходуемых частиц и создание полостей в материале гравийного фильтра.

Расходуемые частицы могут содержать твердый материал, например пластик или эластомер, сжимающийся или становящийся податливым при температурах в стволе скважины и/или давлениях. Давление при набухании набухающего элемента может затем обеспечивать уменьшение в объеме расходуемых частиц и создание полостей в материале гравийного фильтра.

Расходуемые частицы могут содержать материал, претерпевающий изменения механических свойств в условиях в стволе скважины. Например, расходуемые частицы могут содержать твердый материал, который при температурах в стволе скважины и/или давлениях становится более сжимаемым или податливым, чем в условиях на поверхности или при спуске в скважину.

Расходуемые частицы могут содержать твердый материал, меняющий фазу в условиях в стволе скважины. Например, расходуемые частицы могут содержать гель, который при температурах в стволе скважины и/или давлениях образует жидкость. Жидкость может затем вытекать из объема гравийного фильтра, оставляя одну или несколько полостей. Расходуемые частицы могут содержать одно или несколько из следующего:

а. Шарики из сублимирующегося вещества, такого как нафталин или 1,4-дихлорбензол.

б. Инкапсулированную растворимую систему, содержащую относительно стабильную наружную оболочку и жидкость или другой диспергируемый материал. Подходящие материалы для наружной оболочки включают в себя животные белки, такие как желатин, или растительные полисахариды или их производные, такие как каррагенаны и модифицированные формы крахмала и целлюлозы. Оболочка растворяется при использовании, обеспечивая диспергирование внутреннего материала.

в. Твердые парафиновые шарики или зерна, разрушающиеся растворителем (таким как легкие углеводороды) или модификаторами кристаллов парафина.

г. Упрочненные гранулы углеводородного геля или парафина или полимерный материал, являющиеся твердыми при комнатной температуре и плавящиеся при температурах в стволе скважины.

д. Комбинация набухающей резины в смеси с высокими концентрациями полимеров-суперабсорбентов или гидрогелями. Воздействие на матрицу набухающей резины активирующей текучей средой обеспечивает набухание матрицы и уменьшает ее возможность связывать полимеры-суперабсорбенты или гидрогели в смеси, что обеспечивает их диспергирование.

е. Ксантановые гели или гидроксильные гели.

ж. Соответствующие промышленным стандартам системы геля и разжижителя геля.

з. Временные закупоривающие агенты, такие как бензойная кислота и ее соли (например, бензойнокислый натрий), растворимые в стволе скважины.

и. Медленно растворяющиеся кристаллы (например, крупные кристаллы соли).

Способ может содержать изменение объема, который устройство занимает в кольцевом пространстве в стволе скважины для формирования одной или нескольких полостей. В одном варианте осуществления обеспечивается уменьшение в объеме сокращающегося участка устройства для создания одной или нескольких полостей.

В другом варианте осуществления способ содержит открытие полости в устройстве, в которую твердые частицы гравийного фильтра могут перемещаться.

Альтернативный вариант осуществления содержит этап отвода потока суспензии для гравийного фильтра для предпочтительной укладки гравийного фильтра и ограничения объема твердых частиц гравийного фильтра, уложенных смежно с набухающим элементом. Предпочтительно способ содержит предотвращение прохода твердых частиц гравийного фильтра в участок кольцевого пространства, когда поток суспензии для гравийного фильтра прекращается в области скважины в результате закрытия нижних фильтров гравием или песком. Способ может содержать закачку суспензии для гравийного фильтра по криволинейному пути и может дополнительно содержать обеспечение осаждения твердых частиц гравийного фильтра на поверхности над участком кольцевого пространства.

Согласно второму аспекту изобретения создано набухающее скважинное устройство, содержащее оправку, набухающий элемент, расположенный на оправке, содержащий материал, способный увеличиваться в объеме при стимулирующем воздействии в стволе скважины и приспособленный для набухания в кольцевом пространстве ствола скважины для создания кольцевого барьера между оправкой и окружающей стенкой в стволе скважины, причем при использовании устройство содержит полость для размещения объема твердого материала, перемещенного из кольцевого пространства ствола скважины набухающим элементом при его набухании до нужного состояния.

Устройство может иметь первое состояние, в котором оно образует первый объем в кольцевом пространстве ствола скважины, и второе состояние, в котором в устройстве образуется полость. Устройство может содержать сокращающийся участок, который уменьшает объем, занимаемый устройством в кольцевом пространстве ствола скважины, для формирования одной или нескольких полостей. В другом варианте осуществления устройство содержит полость, в которую могут перемещаться твердые частицы гравийного фильтра.

Сокращающийся участок может содержать один или несколько расходуемых материалов, способных претерпевать физические изменения в кольцевом пространстве ствола скважины для уменьшения объема, занимаемого устройством в кольцевом пространстве ствола скважины. По меньшей мере, один из одного или нескольких расходуемых материалов может претерпевать физические изменения в условиях в стволе скважины для обеспечения диспергирования материала в твердых частицах гравийного фильтра.

Сокращающийся участок может содержать любой из материалов, перечисленных выше в контексте первого аспекта изобретения, которые могут быть модифицированы для обеспечения размещения в объеме, спускаемом с инструментом в ствол скважины. Например, расходуемый участок может содержать частицы, шарики, капсулы или зерна, сжатые или уплотненные для образования твердого корпуса инструмента, или может содержать сетку или матрицу, связывающую материал в твердом корпусе инструмента. В одной конфигурации расходуемый материал содержит матрицу из эластомерного материала, набухающего для обеспечения доступа текучей среды и/или миграции дискретных частиц, шариков, капсул или зерен для ускорения дисперсии материала в материал гравийного фильтра.

Устройство может содержать множество сокращающихся участков и множество набухающих элементов. Устройство может содержать множество сокращающихся участков и множество набухающих элементов, расположенных с чередованием на оправке.

Устройство может содержать один или несколько расширяющихся участков и один или несколько сокращающихся участков, при этом один или несколько сокращающихся участков выполнены из относительно мягкого материала (то есть мягче, чем расширяющиеся участки). Устройство может содержать один или несколько относительно упрочненных образований на расширяющихся участках или вокруг них. Упрочненные образования могут содержать кромки, вершины и/или кольца, выполненные из металла, композита, пластика или относительно твердого эластомерного материала, и могут создавать начальный контакт в нескольких точках или контакт по линии периметра.

Предпочтительно сокращающиеся участки выполняются из эластомера, по существу, не набухающего или со скоростью набухания ниже, чем у материала, образующего расширяющиеся участки.

Устройство может содержать сокращающиеся участки, которые образуют внутреннюю камеру. Камера может менять форму, складываясь, сокращаясь или с иной деформацией с сокращением объема для уменьшения объема, занимаемого в стволе скважины.

Камера может содержать отверстия для выпуска текучей среды из камеры. Отверстия могут содержать пробки, которые могут функционировать, открываясь, например, благодаря сдвигу. Отверстия могут содержать клапаны для управления выпуском текучей среды из камеры.

В одном варианте осуществления камера содержит выборочно проницаемую мембрану, которая может удерживать материал в камере в первом состоянии и обеспечивать выход материала из камеры и проход через выборочно проницаемую мембрану во втором состоянии.

Устройство может содержать камеру и средство подачи текучей среды из камеры в набухающий элемент. Текучая среда может представлять собой активирующую текучую среду для набухающего элемента, и устройство может быть выполнено с возможностью опорожнения камеры текучей среды и подачи текучей среды к набухающему элементу. Средство может содержать канал для текучей среды, который может являться пористым или волокнистым капиллярным материалом. Канал может проходить из камеры текучей среды в набухающий элемент.

Устройство может содержать камеру и линию управления текучей средой, проходящую на поверхность. Линия управления текучей средой может обеспечивать управляемый отвод текучей среды из камеры.

Устройство может содержать сокращающийся участок с механическим армированием или несущей конструкцией. Сокращающийся участок может содержать слой материала, выбранный для разложения или диспергирования в условиях в стволе скважины для открытия воздействию внутренней полости. Полость может располагаться в механической несущей конструкции, которая может содержать отверстия для прохода твердых частиц из гравийного фильтра в полость.

В одном варианте осуществления изобретения устройство содержит сокращающийся участок, содержащий камеру, сообщающуюся с кольцевым пространством ствола скважины при использовании. Указанное сообщение предпочтительно осуществляется через один или несколько клапанов, которые могут являться клапанами одностороннего действия. Клапаны могут обеспечивать приток текучей среды из кольцевого пространства ствола скважины в камеру во время спуска в скважину и/или укладки гравийного фильтра. Устройство может снабжаться одним или несколькими выпусками для текучей среды, обеспечивающими выход текучей среды из камеры и обеспечивающими уменьшение камеры в объеме. В одном варианте осуществления клапаны имеют первое состояние, в котором обеспечивается приток текучей среды из кольцевого пространства ствола скважины в камеру и предотвращается выход текучей среды из камеры, и второе состояние, в котором обеспечивается приток текучей среды в камеру и ее выход из камеры. Функция выпуска текучей среды может, таким образом, выполняться клапанами во втором состоянии.

Устройство может содержать набухающий элемент, способный набухать постепенно от первого места на продольной оси ко второму месту на продольной оси. Предпочтительно первое место на продольной оси расположено дальше от соответствующего сокращающегося участка, чем второе место на продольной оси. Набухающий элемент может набухать постепенно в направлении к сокращающемуся участку. Первое место на продольной оси может располагаться над вторым местом на продольной оси (или ближе к поверхности).

В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство содержит полость или закрытый объем для размещения твердых частиц из гравийного фильтра. Полость или закрытый объем может размещаться в оправке или основной трубе. Устройство может содержать один или несколько элементов, перемещающихся от первого места, в котором проем, ведущий в полость, или закрытый объем закрыт, во второе положение, в котором проем не закрыт.

Устройство может содержать средство, предотвращающее или ограничивающее проход твердых частиц гравийного фильтра через кольцевое пространство. Предпочтительно средство (которое можно называть барьером для твердых частиц), обеспечивает сквозной проход твердых частиц с потоком жидкости-носителя, но предотвращает или ограничивает проход твердых частиц из гравийного фильтра через кольцевое пространство в отсутствие потока жидкости-носителя.

Варианты осуществления второго аспекта изобретения могут содержать элементы первого аспекта изобретения и его вариантов осуществления или наоборот.

Согласно третьему аспекту изобретения создана смесь для гравийного фильтра, содержащая множество твердых частиц и множество расходуемых частиц, перемешанных с твердыми частицами, при этом расходуемые частицы выполнены из материала, способного занимать первый объем в суспензии гравийного фильтра во время закачки и размещения вокруг оборудования в стволе скважины и претерпевать физические изменения в условиях в стволе скважины для уменьшения рабочего объема гравийного фильтра.

Предпочтительно материал способен претерпевать физические изменения в условиях в стволе скважины для обеспечения его диспергирования в твердых частицах гравийного фильтра и уменьшения объема при диспергировании в твердых частицах гравийного фильтра.

Вариант осуществления третьего аспекта изобретения может содержать элементы первого или второго аспектов изобретения и их вариантов осуществления или наоборот.

Согласно четвертому аспекту изобретения создан способ выполнения операций с гравийным фильтром в стволе скважины, содержащий следующие стадии:

размещение в кольцевом пространстве ствола скважины устройства, содержащего оправку и набухающий элемент, установленный на оправке и содержащий материал, способный увеличиваться в объеме при стимулирующем воздействии на него в стволе скважины;

размещения гравийного фильтра в кольцевом пространстве ствола скважины, в котором размещено устройство;

формирование одной или нескольких полостей в кольцевом пространстве или смежно с ним;

обеспечение увеличения в объеме набухающего элемента в кольцевом пространстве в стволе скважины; и

перемещение твердых частиц гравийного фильтра в одну или несколько полостей.

Предпочтительно формирование одной или нескольких полостей выполняется одновременно с набуханием набухающего элемента. При этом твердые частицы гравийного фильтра могут перемещаться вместе с набуханием набухающего элемента и созданием полости.

Одна или несколько полостей могут формироваться в объеме между оправкой и окружающей стенкой ствола скважины.

В некоторых вариантах осуществления изобретения одна или несколько полостей формируются в объеме материала гравийного фильтра.

Материал гравийного фильтра может, например, содержать смесь твердых частиц и расходуемых частиц или проппантов, которые могут рассеиваться в суспензии для гравийного фильтра.

Варианты осуществления четвертого аспекта изобретения могут содержать элементы с первого по третий аспекты изобретения и их вариантов осуществления или наоборот.

Согласно пятому аспекту изобретения создан способ выполнения операций установки гравийного фильтра в стволе скважины, содержащий следующие стадии:

размещение в кольцевом пространстве ствола скважины устройства, содержащего оправку и набухающий элемент, установленный на оправке, и содержащий материал, способный увеличиваться в объеме при стимулирующем воздействии на него в стволе скважины;

создание верхнего барьера твердых частиц над набухающим элементом;

закачка жидкости-носителя гравийного фильтра в кольцевое пространство в стволе скважины, в котором размещено устройство через верхний барьер твердых частиц и мимо устройства для транспортировки твердых частиц гравийного фильтра через верхний барьер твердых частиц и размещения гравийного фильтра поверх одного или нескольких устройств для предотвращения поступления песка, расположенных под устройством;

уменьшение расхода через верхний барьер твердых частиц, по существу, предотвращая транспортировку твердых частиц гравийного фильтра через верхний барьер твердых частиц;

обеспечение увеличения в объеме набухающего элемента для образования кольцевого барьера в кольцевом пространстве ствола скважины.

Предпочтительно способ содержит после размещения гравийного фильтра поверх одного или нескольких устройств для предотвращения поступления песка, расположенных под устройством, размещение гравийного фильтра поверх одного или нескольких устройств для предотвращения поступления песка, расположенных над устройством. Предпочтительно гравийный фильтр размещается поверх одного или нескольких устройств для предотвращения поступления песка, расположенных над устройством в продолжение размещения гравийного фильтра поверх одного или нескольких устройств борьбы с поступлением песка, расположенных под устройством (то есть как часть одной операции перекачки). Способ может при этом содержать отвод жидкости-носителя гравийного фильтра от первого пути потока, где обеспечивается укладка твердых частиц гравийного фильтра поверх одного или нескольких устройств для предотвращения поступления песка, расположенных под устройством, во второй путь потока, причем обеспечивается размещение твердых частиц гравийного фильтра поверх одного или нескольких устройств для предотвращения поступления песка, расположенных над устройством. Во втором пути потока поток жидкости-носителя через верхний барьер твердых частиц предпочтительно является недостаточным для транспортировки твердых частиц гравийного фильтра мимо верхнего барьера твердых частиц. Предпочтительно во втором пути потока поток жидкости-носителя через верхний барьер твердых частиц по существу или полностью прекращается.

Предпочтительно способ содержит обеспечение осаждения твердых частиц гравийного фильтра на верхнем барьере твердых частиц.

Варианты осуществления пятого аспекта изобретения могут содержать элементы аспектов изобретения с первого по четвертый и их вариантов осуществления или наоборот.

Согласно шестому аспекту изобретения создано устройство для использования в операциях с гравийным фильтром в стволе скважины, содержащее насосно-компрессорную трубу для установки в стволе скважины для образования кольцевого пространства ствола скважины, расширяющийся элемент, установленный на насосно-компрессорной трубе для расширения и образования кольцевого барьера в кольцевом пространстве ствола скважины, и верхний барьер твердых частиц, расположенный над расширяющимся элементом и способный обеспечивать проход твердых частиц гравийного фильтра при перекачивании жидкости-носителя гравийного фильтра через верхний барьер твердых частиц и ограничивать или предотвращать проход твердых частиц гравийного фильтра при уменьшенном расходе жидкости-носителя, проходящей через верхний барьер твердых частиц.

Предпочтительно верхний барьер твердых частиц содержит криволинейный путь для текучей среды и/или твердых частиц, перекачиваемых через верхний барьер твердых частиц. Верхний барьер твердых частиц может содержать поверхность для опирания твердых частиц гравийного фильтра.

Устройство может содержать нижний барьер твердых частиц.

Варианты осуществления шестого аспекта изобретения могут содержать элементы аспектов изобретения с первого по пятый и их вариантов осуществления или наоборот.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже описаны только в качестве примера различные варианты осуществления изобретения с прилагаемыми чертежами, на которых показано следующее.

На фиг.1 схематично показано сечение системы добычи известной техники в нескольких зонах.

На фиг.2A схематично показано сечение для заканчивания в нескольких зонах согласно варианту осуществления изобретения с укладкой гравийного фильтра на нескольких интервалах добычи.

На фиг.2B схематично показано сечение для заканчивания в нескольких зонах