скважинное устройство для избирательной перекачки флюида

Формула изобретения

1. Скважинное устройство, содержащее канал для флюида, предназначенный для перекачки флюида между подземной формацией и поверхностной установкой, а также элемент из набухающего материала, который набухает при контакте элемента с выбранным флюидом, причем указанный элемент из набухающего материала сформирован в виде муфты, в которой канал для флюида проходит через стенку так, что канал для флюида, по существу, закрывается при набухании элемента в результате контакта элемента с выбранным флюидом, причем скважинное устройство дополнительно включает слой фильтра, предназначенный для предотвращения потока твердых частиц из подземной формации в поверхностную установку, выполненный в форме песчаного фильтра, характеризующееся тем, что муфта из набухающего материала расположена вокруг слоя фильтра.

2. Скважинное устройство по п.1, предназначенное для установки в скважине, сформированной в подземной формации.

3. Скважинное устройство по п.1, содержащее первый указанный канал для флюида, сформированный в первой части указанного элемента, и второй указанный канал для флюида, сформированный во второй части указанного элемента, в котором первый канал для флюида закрывается в результате контакта первой части элемента с выбранным флюидом, и в котором второй канал для флюида открыт.

4. Скважинное устройство по п.3, в котором первая часть элемента содержит множество указанных каналов для первого флюида, и вторая часть элемента содержит множество указанных каналов для второго флюида.

5. Скважинное устройство по любому из пп.1-4, в котором указанный элемент из набухающего материала сформирован в виде трубы, и в котором канал для флюида или каждый канал для флюида проходит через стенку трубы.

6. Скважинное устройство по п.5, дополнительно содержащее перфорированную трубу, и в котором элемент из набухающего материала расположен вокруг перфорированной трубы.

7. Скважинное устройство по п.6, в котором слой фильтра расположен между перфорированной трубой и муфтой из набухающего материала.

8. Скважинное устройство по п.6 или 7, в котором перфорированная труба выполнена с возможностью расширения в радиальном направлении.

9. Скважинное устройство по любому из пп.1-3, в котором муфта выбирается из следующей группы: проницаемая муфта, перфорированная муфта, и муфта, имеющая открытую структуру в виде ткани.

10. Скважинное устройство по п.8, в котором скважинное устройство расположено в скважине, и в котором песчаный фильтр радиально расширен так, что муфта, по существу, находится в контакте со стенкой скважины.

11. Скважинное устройство по любому из пп.1-3, в котором выбранный флюид представляет собой воду из подземной формации.

12. Скважинное устройство по любому из пп.1-3, в котором указанный элемент содержит материал, набухающий от воды, выбранный из следующей группы: привитой сополимер крахмала - полиакриловая кислота, привитой сополимер поливинилового спирта и ангидрида циклической кислоты, изобутилен-малеиновый ангидрид, полимеры типа полимеров акриловой кислоты, сополимер винилацетата и акрилата, оксидные полимеры полиэтилена, полимеры типа карбоксиметилцеллюлозы, привитые сополимеры крахмала и полиакрилонитрила и т.п., сильно набухающие глинистые материалы, бентонит натрия, и бентонит натрия, содержащий монтмориллонит в качестве основного ингредиента.

Приоритет:

06.09.2002 - пп.1-12.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к скважинному устройству, содержащему канал для флюида, предназначенному для перекачки флюида между подземной формацией и поверхностной установкой.

Уровень техники

При добыче углеводородных флюидов из скважины, пробуренной в подземной формации, иногда требуется исключить передачу отдельного флюида из поземной формации в поверхностную установку. Например, месторождение углеводородного флюида в подземной формации обычно расположено над слоем, содержащим воду. После продолжительной добычи нефти или газа из месторождения уровень воды, находящейся под месторождением, может подняться до уровня зоны приема скважины. Также при определенных условиях добычи углеводородного флюида может возникнуть эффект, называемый "конусом обводнения", в результате которого происходит отбор воды из слоя, содержащего воду, в зону отбора скважины. В результате будет получено большое количество воды вместо углеводородного флюида. Такие нежелательные условия при добыче углеводорода могут существенно снизить экономические показатели разведки углеводородного флюида. Таким образом, существует потребность в средстве, которое могло бы снизить перекачку нежелательного флюида при одновременном обеспечении возможности перекачки требуемого флюида.

Раскрытие изобретения

В соответствии с этим настоящее изобретение направлено на создание улучшенного скважинного устройства, содержащего канал для флюида, предназначенного для перекачки флюида между подземной формацией и поверхностной установкой, причем это устройство обеспечивает выполнение вышеуказанного требования.

В соответствии с настоящим изобретением предложено скважинное устройство, содержащее канал для флюида, предназначенный для перекачки флюида между подземной формацией и поверхностной установкой, элемент, который может переходить из первого состояния во второе состояния при контакте элемента с выбранным флюидом, причем указанный элемент расположен так, что он, по существу, закрывает канал для флюида при переходе элемента из первого состояния во второе состояние в результате контакта этого элемента с выбранным флюидом.

Таким образом, когда выбранный флюид достигает указанного элемента, канал для флюида закрывается, что предотвращает перекачку выбранного флюида между формацией и поверхностной установкой. В результате, если выбранный флюид представляет собой содержащийся в формации нежелательный флюид, такой как вода формации, таким образом предотвращается перекачка нежелательного флюида из формации в поверхностную установку.

Соответственно скважинное устройство выполнено с возможностью установки в скважине, пробуренной в подземной формации.

Предпочтительно указанный элемент имеет больший объем во втором состоянии, чем в первом состоянии.

В предпочтительном варианте выполнения устройства указанный элемент содержит элемент из набухающего материала, который набухает при контакте этого элемента с выбранным флюидом, причем указанный элемент из набухающего материала расположен так, что он, по существу, закрывает все каналы для флюида при набухании указанного элемента в результате контакта этого элемента с выбранным флюидом.

Избирательный приток требуемого флюида в скважину при исключении притока нежелательного флюида предпочтительно обеспечивается путем формирования в указанном элементе множества указанных каналов для флюида, благодаря чему только часть указанного элемента набухает в результате контакта указанной части элемента с выбранным флюидом, и в котором каналы для флюида, сформированные в набухающей части, закрываются, в то время как каналы для флюида в остальной части указанного элемента остаются открытыми.

Предпочтительно устройство дополнительно включает перфорированную полую трубу, и элемент набухающего материала включает муфту из набухающего материала, причем указанная муфта расположена вокруг перфорированной полой трубы.

Для исключения подачи песка из скважины перфорированная полая труба предпочтительно содержит слой фильтра, исключающий поток частиц песка из скважины в поверхностную установку.

Предпочтительно слой фильтра расположен между перфорированной полой трубой и муфтой из набухающего материала.

Муфта может быть, например, выполнена в виде проницаемой муфты, перфорированной муфты или муфты, имеющей открытую структуру в виде ткани.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором схематично показан вариант выполнения скважинного устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

На чертеже показана нижняя часть скважины 1, сформированной в подземной формации 3, имеющей зону 4, содержащую углеводород в виде нефти, и зону 5, содержащую воду, которая расположена под зоной 4 углеводорода в виде нефти. Обсадная труба 6 продолжается от поверхности до определенной глубины от дна 8 скважины. Цементный слой 10 между обсадной трубой 6 и стенкой 12 скважины 1 фиксирует обсадную трубу 6 в скважине.

Расширяемый в радиальном направлении эксплуатационный хвостовик 14 продолжается от нижней концевой части 16 обсадной трубы 6 до уровня, расположенного рядом с дном 8 скважины. Хвостовик 14 включает верхнюю часть в форме трубы 20 хвостовика и нижнюю часть в форме трубчатого песчаного фильтра 22, который, по существу, предназначен для предотвращения притока песка в хвостовик 14 во время добычи углеводорода в виде нефти из зоны 4 формации. Труба 20 хвостовика и песчаный фильтр 22 взаимно соединены с помощью резьбового соединителя 24. Верхняя часть 18 трубы 20 хвостовика, которая продолжается внутрь обсадной трубы 6, была расширена в радиальном направлении до внутренней поверхности обсадной трубы 6 с образованием плотной подгонки на границе раздела с обсадной трубой 6.

Песчаный фильтр 22 включает трубу для флюида в форме основной трубы 26, в которой выполнены сквозные отверстия 28, слой 30 фильтра вокруг основной трубы 26 и набухающую муфту 32 вокруг слоя 30 фильтра. На чертеже часть правой половины песчаного фильтра 22 показана в продольном разрезе, и левая половина показана на виде сбоку, причем участки слоя 30 фильтра и муфты 32 в левой части удалены для ясности изображения.

Муфта 32 изготовлена из набухающего эластомерного полимера, причем этот полимер набухает при контакте с водой. Соответствующий полимер, набухающий в воде, представляет собой привитой сополимер крахмала - полиакриловую кислоту. Материал муфты 32 не проявляет существенное набухание при контакте с углеводородами типа нефти. Кроме того, муфта содержит множество каналов для флюида, выполненных в форме сквозных отверстий 34. Размер сквозных отверстий выбран таким, что они закрываются, когда полимерный материал муфты 32 набухает при контакте с водой.

При нормальной работе обсадную трубу 6 опускают и цементируют в скважине 1, после чего хвостовик 14 погружают через обсадную трубу 6. Затем хвостовик 14 расширяют в радиальном направлении путем накачки, выталкивания или вытягивания расширителя через хвостовик 14, в результате чего происходит расширение трубы 20 обкладки и песчаного фильтра 22.

При этом верхний участок 18 трубы 20 хвостовика в результате расширения плотно фиксируется на обсадной трубе 6.

Затем добывают нефть из зоны 4 формации, которую перекачивают через песчаный фильтр 22 внутрь хвостовика 14 и оттуда на поверхность через одну или больше эксплуатационных труб (не показаны). В течение срока эксплуатации скважины уровень поверхности контакта нефти/воды на поверхности раздела зон 4 и 5 может повышаться из-за истощения месторождения нефти. Когда поверхность контакта нефти/воды достигает нижнего конца песчаного фильтра 22, полимерный материал в нижней концевой части муфты 32, который входит в контакт с водой из формации, набухает в результате контакта с водой. Сквозные отверстия 34 в нижней концевой части муфты 32 после этого, по существу, закрываются. Таким образом, предотвращается попадание воды из формации в нижнюю концевую часть песчаного фильтра 22, в то время как нефть все еще может поступать в остальную верхнюю часть песчаного фильтра 22. Количество закрывшихся сквозных отверстий 34 постепенно увеличивается по мере подъема уровня воды, до тех пор пока все сквозные отверстия 34 не закроются, когда уровень воды достигнет верхней части песчаного экрана 22.

Набухающая муфта 32, таким образом, эффективно предотвращает подачу существенных количеств воды из формации во время срока эксплуатации скважины.

Следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничивается применением описанной выше муфты из набухающего материала и что в объем настоящего изобретения включены варианты, в которых набухающий материал, при набухании в результате контакта с нежелательным флюидом, вызывает повышенное сопротивление притоку нежелательного флюида.

Вместо использования набухающей муфты вокруг слоя фильтра муфта может быть установлена между слоем фильтра и основной трубой. Кроме того, муфта может содержать внешний защитный экран.

Вместо расширения верхнего участка обкладки к обсадной трубе для создания взаимной подгонки можно использовать обычную подвеску хвостовика.

Вместо применения муфты непосредственно в слое фильтра такая муфта может быть установлена на несущей ткани из инертного материала, такого как сталь, стекловолокно или углеродное волокно или ненабухающий полимер.