(57) Реферат / Формула:
Скважинный инструмент содержит клапанный узел и амортизирующий узел. Клапанный узел содержит клапанную пружину, функционально соединенную с корпусом клапана. Амортизирующий узел содержит пружину, функционально соединенную с амортизирующим корпусом, имеющим сквозной канал текучей среды. Корпус клапана выполнен с возможностью избирательного взаимодействия с амортизирующим корпусом для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения сверху канала текучей среды в первом положении и обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды во втором положении. Повторяемый цикл перемещения избирательного взаимодействия между корпусом клапана и амортизирующим корпусом генерирует импульс давления или меняющийся перепад давления на скважинном инструменте. Повторяемый цикл перемещения приводится в действие потоком текучей среды. Инструмент можно избирательно активировать и деактивировать.
Евразийское (21) 201891604 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2018.12.28
(51) Int. Cl. E21B 7/24 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2017.01.18
(54) СКВАЖИННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БОЛЬШОГО ОТХОДА ОТ ВЕРТИКАЛИ И СПОСОБ
(31) 62/280,213; 15/408,589
(32) 2016.01.19; 2017.01.18
(33) US
(86) PCT/US2017/013889
(87) WO 2017/127404 2017.07.27
(71) Заявитель:
АШМИН ХОЛДИНГ ЭлЭлСи (US)
(72) Изобретатель:
Фон Гинц-Рековски Гунтер ХХ, Кинис Расселл, Уильямс Майкл В., Руди Кевин Дж. (US)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(57) Скважинный инструмент содержит клапанный узел и амортизирующий узел. Клапанный узел содержит клапанную пружину, функционально соединенную с корпусом клапана. Амортизирующий узел содержит пружину, функционально соединенную с амортизирующим корпусом, имеющим сквозной канал текучей среды. Корпус клапана выполнен с возможностью избирательного взаимодействия с амортизирующим корпусом для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения сверху канала текучей среды в первом положении и обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды во втором положении. Повторяемый цикл перемещения избирательного взаимодействия между корпусом клапана и амортизирующим корпусом генерирует импульс давления или меняющийся перепад давления на сква-жинном инструменте. Повторяемый цикл перемещения приводится в действие потоком текучей сре- I ды. Инструмент можно избирательно активировать и деактивировать.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2420-551026ЕА/025
СКВАЖИННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БОЛЬШОГО ОТХОДА ОТ ВЕРТИКАЛИ И
СПОСОБ
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США No. 62/280,213, поданной 19 января 2016 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В процессе бурения ствола скважины силы трения, действующие на бурильную трубу или другие компоненты, осуществляющие проходку ствола скважины, ограничивают максимальную длину или глубину, до которой ствол скважины может быть пробурен. Обычные способы бурения позволяют достичь длины 10000-15000 футов (3050-4545м).
Решения существующей техники включают в себя механизмы для вибрирования бурильной трубы во время бурения для преобразования статических сил трения на бурильной трубе в динамические силы трения между бурильной трубой и стенкой ствола скважины. Один способ вибрирования бурильной трубы в стволе скважины включает в себя применение клапана в бурильной колонне для создания импульса давления во взаимодействии с ударным переводником. Импульс давления обуславливает растяжение ударного переводника и аксиальную вибрацию бурильной трубы, что обеспечивает бурильной трубе достижение большей длины или глубины в стволе скважины. В некоторых инструментах существующей техники для создания импульсов давления применяют отдельную силовую часть для активирования клапана. В данных инструментах также применяют эластомеры, чувствительные к нагреву и химреагентам в буровом растворе. В других инструментах существующей техники применяют проходные клапаны, которые перемещаются вверх и вниз для открытия и закрытия и окон текучей среды. Данные инструменты с проходными клапанами, вместе с тем, являются весьма сложными и их нельзя применять с буровым раствором содержащим твердую фазу. Кроме того, обычные инструменты и способы вибрирования
обеспечивают вибрацию в течение всего времени бурения, т.е., от начала подачи насосом бурового раствора через бурильную трубу и вибрационный инструмент. Постоянная вибрация создает ненормальный износ на вибрационном инструменте, уменьшая его долговечность.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение обеспечивает вариант осуществления скважинного инструмента. Инструмент может включать в себя клапанный узел. Клапанный узел может включать в себя клапанную пружину, функционально соединенную с корпусом клапана. Инструмент может также включать в себя амортизирующий узел. Амортизирующий узел может включать в себя пружину, функционально соединенную с амортизирующим корпусом, имеющим сквозной канал текучей среды. В инструменте корпус клапана может быть выполнен с возможностью избирательного взаимодействия с амортизирующим корпусом для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения сверху канала текучей среды в первом положении и обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды амортизирующего корпуса во втором положении. Также избирательное взаимодействие корпуса клапана и амортизирующего корпуса может генерировать меняющийся перепад давления на скважинном инструменте.
В варианте осуществления скважинный инструмент может включать в себя демпфер, функционально соединенный с амортизирующим корпусом для управления скоростью перемещения амортизирующего корпуса. Демпфер может содержать первую камеру, вторую камеру, и соединяющую их трубу. Соединяющая труба может содержать кольцевое пространство или отверстие.
В другом варианте осуществления скважинный инструмент может включать в себя останавливающий механизм для ограничения перемещения корпуса клапана. Останавливающий механизм может содержать уступ, выполненный с возможностью зацепления участка корпуса клапана.
В другом варианте осуществления скважинный инструмент может включать в себя кожух. Клапанный узел и амортизирующий узел может быть расположены в кожухе. Амортизирующий корпус может содержать поршень.
В другом вариант осуществления корпус клапана скважинного инструмента может включать в себя клапанный шток, проходящий к клапанному плунжеру. Клапанный плунжер может быть выполнен с возможностью взаимодействия с амортизирующим корпусом для уплотнения канала текучей среды в первом положении.
В другом варианте осуществления клапанная пружина скважинного инструмента может быть расположена вокруг клапанного штока, и останавливающая муфта может быть установлена между клапанной пружиной и клапанным штоком для ограничения сжатия клапанной пружины.
В другом варианте осуществления клапанный плунжер скважинного инструмента может включать в себя направляющий выступ. Направляющий выступ может по меньшей мере частично быть расположен в канале текучей среды амортизирующего корпуса в первом положении.
Изобретение также обеспечивает вариант осуществления способа создания импульса давления в трубе, расположенной в стволе скважины. Способ может включать в себя этап обеспечения скважинного инструмента, установленного на одной линии с трубой. Скважинный инструмент может содержать подпружиненный корпус клапана и амортизирующую систему. Способ может включать в себя этап подачи текучей среды через трубу и в скважинный инструмент. Способ может включать в себя этап создания импульса давления скважинным инструментом с использованием подачи текучей среды для повторяющегося перемещения корпуса клапана из первого положения во второе положение. Можно предотвращать подачу текучей среда через канал текучей среды в первом положении, и можно обеспечивать подачу через канал текучей среды амортизирующей системы во втором положении.
Изобретение обеспечивает другой вариант осуществления способа создания импульса давления в трубе, расположенной в стволе скважины. Способ может содержать этап обеспечения скважинного инструмента, установленного на одной линии с трубой. Скважинный инструмент может содержать подпружиненный корпус клапана и механическое устройство. Способ может включать в себя этап подачи текучей среды через трубу и в скважинный инструмент.
Способ может включать в себя этап открытия корпуса клапана посредством гидравлической энергии потока текучей среды. Способ может включать в себя этап перемещения механического устройства и накопление энергии в механическом устройстве. Способ может включать в себя этап использования накопленной энергии для возврата механического устройства в его исходное положение и закрытия корпуса клапана.
Изобретение обеспечивает другой вариант осуществления способа создания импульса давления в трубе, расположенной в стволе скважины. Способ может содержать этап обеспечения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в скважинной компоновке трубы. Инструмент обеспечения большого отхода от вертикали может содержать: клапанный узел, включающий в себя клапанную пружину, функционально соединенную с корпусом клапана, и амортизирующий узел, включающий в себя пружину, функционально соединенную с амортизирующим корпусом, имеющим сквозной канал текучей среды. Корпус клапана может быть выполнен с возможностью избирательного взаимодействия с амортизирующим корпусом для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения сверху канала текучей среды в первом положении и обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды во втором положении. Способ может включать в себя этап подачи текучей среды через трубу и в инструмент обеспечения большого отхода от вертикали. Способ может включать в себя этап создания импульса давления в трубе инструментом обеспечения большого отхода от вертикали с повторяемым циклом перемещения корпуса клапана и амортизирующего корпуса между первым положением и вторым положением. Поток текучей среды, проходящей через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, может подавать энергию для повторяемого цикла перемещения.
В другом варианте осуществления способа каждый цикл перемещения включает в себя этап обеспечения перемещения потоком текучей среды корпуса клапана и амортизирующего корпуса в первом направлении с удержанием непроницаемого для текучей среды уплотнения первого положения при сжатии клапанной пружины и сжатии пружины, связанной с амортизирующим корпусом. Каждый цикл
перемещения может также включать в себя этап обеспечения продолжения перемещения амортизирующего корпуса в первом направлении, когда корпус клапана прекращает перемещение в первом направлении, для обеспечения текучей среде прохода через канал текучей среды амортизирующего корпуса. Каждый цикл перемещения может также включать в себя этап обеспечения перемещения клапанной пружиной корпуса клапана во втором направлении, противоположном первому направлению, и обеспечение перемещения пружиной, функционально соединенной с амортизирующим корпусом, амортизирующего корпуса во втором направлении. Каждый цикл перемещения может также включать в себя этап обеспечения возврата корпуса клапана и амортизирующего корпуса в первое положение.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором корпус клапана прекращает перемещение в первом направлении, когда клапанная пружина достигает равновесия сил между упругой силой, создаваемой клапанной пружиной и гидравлическими силами, действующими на корпус клапана, создаваемыми падением давления над одним или более отверстиями в клапанном корпусе.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором корпус клапана прекращает перемещение в первом направлении когда задействован останавливающий механизм.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором инструмент обеспечения большого отхода от вертикали дополнительно содержит демпфер, функционально соединенный с амортизирующим корпусом, и при этом демпфер обуславливает перемещение амортизирующего корпуса во втором направлении со скоростью меньшей, чем скорость перемещения корпуса клапана во втором направлении.
Изобретение обеспечивает вариант осуществления способа бурения ствола скважины. Способ может содержать этап обеспечения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в скважинной компоновке трубы. Инструмент обеспечения большого отхода от вертикали может содержать: клапанный узел, включающий в себя клапанную пружину, функционально соединенную с корпусом
клапана, и амортизирующий узел, включающий в себя пружину, функционально соединенную с амортизирующим корпусом, имеющим сквозной канал текучей среды. Корпус клапана может быть выполнен с возможностью избирательного взаимодействия с амортизирующим корпусом для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения сверху канала текучей среды в первом положении и обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды во втором положении. Инструмент обеспечения большого отхода от вертикали может быть выполнен с возможностью обеспечения вибрации в активированном состоянии и прерывания вибрации в деактивированном состоянии. Способ может включать в себя этап прикрепления инструмента обеспечения большого отхода от вертикали к трубе и буровому долоту. Способ может включать в себя этап спуска инструмента обеспечения большого отхода от вертикали и трубы в ствол скважины. Способ может включать в себя этап бурения ствола скважины буровым долотом. Способ может включать в себя этап подачи первого сигнала на инструмент обеспечения большого отхода от вертикали для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, в котором выполняется вибрирование трубы.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя увеличение расхода бурового раствора, проходящего через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, для превышения пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя увеличение скорости вращения трубы для превышения пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя подачу насосом некоторого тела через инструмент обеспечения
большого отхода от вертикали. Тело может взаимодействовать с приемным гнездом для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя подачу насосом метки RFID через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали. Блок управления инструмента обеспечения большого отхода от вертикали может обнаруживать присутствие метки RFID и приводить инструмент обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя обеспечение импульса давления, гидравлического сигнала, или электрического сигнала для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап подачи второго сигнала на инструмент обеспечения большого отхода от вертикали для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние, при происходит прерывание вибрации трубы.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя увеличение расхода бурового раствора, проходящего через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали для превышения пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, и при этом подача второго сигнала включает в себя уменьшение расхода бурового раствора, проходящего через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали ниже пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
В другом варианте осуществления способ включает в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя увеличение скорости вращения трубы для превышения пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние и, при этом, подача
второго сигнала включает в себя уменьшение скорости вращения трубы ниже пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя подачу насосом некоторого тела через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом тело взаимодействует с приемным гнездом для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, и при этом подача второго сигнала включает в себя подачу насосом второго тела через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом второе тело взаимодействует с приемным гнездом для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя подачу насосом метки RFID через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом блок управления инструмента обеспечения большого отхода от вертикали обнаруживает присутствие метки RFID и приводит инструмент обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, и при этом подача второго сигнала включает в себя подачу насосом второй метки RFID через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали. Блок управления инструмента обеспечения большого отхода от вертикали может обнаруживать присутствие второй метки RFID и приводить инструмент обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором подача первого сигнала включает в себя обеспечение импульса давления, гидравлического сигнала или электрического сигнала для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, и при этом подача второго сигнала включает в себя обеспечение второго импульса давления, второго гидравлического сигнала или второго электрического сигнала для приведения инструмента обеспечения
большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этап, на котором труба является бурильной колонной или гибкой насосно-компрессорной трубой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана схема инструмента обеспечения большого отхода от вертикали, включающего в себя клапанную систему и амортизирующую систему, в закрытом положении.
На фиг. 2 показана следующая схема инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в частично открытом положении.
На фиг. 3 показана следующая схема инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в открытом положении.
На фиг. 4 показан график флуктуации давления выше по потоку от инструмента обеспечения большого отхода от вертикали (т.е., Р1 на фиг. 1-3) во времени в цикле перемещения инструмента.
На фиг. 5 показана схема альтернативного инструмента обеспечения большого отхода от вертикали, включающего в себя останавливающий механизм для ограничения перемещения клапанной системы, инструмент в закрытом положении.
На фиг. б показана следующая схема альтернативного инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в частично открытом положении.
На фиг. 7 показана следующая схема альтернативного инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в открытом положении.
На фиг. 8А показано сечение другого альтернативного инструмента обеспечения большого отхода от вертикали с клапаном в закрытом положении.
На фиг. 8В показано следующее сечение альтернативного инструмента обеспечения большого отхода от вертикали с клапанным штоком и поршнем, перемещающимися вниз одновременно.
На фиг. 8С показано следующее сечение альтернативного инструмента обеспечения большого отхода от вертикали с клапанным штоком, контактирующим с пружинным остановом.
На фиг. 8D показано следующее сечение альтернативного инструмента обеспечения большого отхода от вертикали с поршнем,
продолжающим перемещаться вниз и создающим зазор.
На фиг. 8Е показано следующее сечение альтернативного инструмента обеспечения большого отхода от вертикали с клапанным штоком и поршнем, перемещающимся обратно вверх в закрытое положение.
На фиг. 9 показана схема инструмента обеспечения большого отхода от вертикали, применяемого с колонной бурильных труб в стволе скважины.
На фиг. 10 показана схема инструмента обеспечения большого отхода от вертикали, применяемого с гибкой насосно-компрессорной трубой (НКТ) в стволе скважины.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Показанный на фиг. 1-3, инструмент 10 обеспечения большого отхода от вертикали может включать в себя клапанный узел 12 и амортизирующий узел 14. Клапанный узел 12 может включать в себя элемент 16 пружины клапана и корпус 18 клапана. Элемент 16 пружины клапана может включать в себя цилиндрическую пружину или любой другой механизм для накопления энергии. Амортизирующий узел 14 может включать в себя элемент 2 0 амортизирующей пружины, амортизирующий корпус 22 и демпфер 24. Элемент 2 0 амортизирующей пружины может включать в себя цилиндрическую пружину или любой другой механизм для накопления энергии. Демпфер 2 4 может быть выполнен в виде любого механизма для замедления перемещения амортизирующего корпуса 22, такого как резервуар или полости выполненные с возможностью перемещения текучей среды через дроссельную пластину, сопло, кольцевое пространство, или дроссельное отверстие другого типа. В одном варианте осуществления инструмент 10 можно применять без демпфера 24. Амортизирующий корпус 22 может включать в себя канал 2 6 текучей среды, выполненный с возможностью обеспечения протекания текучей среды через амортизирующий корпус 22. Следует отметить что показанные компоненты инструмента 10 на фиг. 1-3 с представлены схематично и не ограничивают конструктивные варианты осуществления каждого компонента.
Р1 представляет величину давления текучей среды в некотором
месте выше по потоку от инструмента 10. Р2 представляет величину давления текучей среды в некотором месте ниже по потоку от инструмента 10. Разность между Р1 и Р2 можно называть перепадом давления на инструменте 10. PI, Р2 и перепад давления могут меняться во время цикла перемещения инструмента 10, как описано ниже.
На фиг. 1 показан инструмент 10 в закрытом положении с корпусом 18 клапана, контактирующим с амортизирующим корпусом 22 для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения, которое предотвращает проход текучей среды через канал 2 6 текучей среды амортизирующего корпуса 22. Когда текучая среда проходит в первом направлении 2 8 через инструмент 10 в закрытом положении, Р1 увеличивается и перепад давления между Р1 и Р2 увеличивается. Корпус 18 клапана и амортизирующий корпус 22 перемещаются в первом направлении 28, при этом, сжимая или расширяя элемент 16 пружины клапана (в зависимости от конфигурации прикрепления элемента 16 пружины клапана) и сжимая элемент 2 0 амортизирующей пружины. Элемент 16 пружины клапана и элемент 2 0 амортизирующей пружины накапливают энергию при своем сжатии или расширении.
Элемент 16 пружины клапана должен останавливать перемещение корпуса 18 клапана, как проиллюстрировано на фиг. 2, когда элемент 16 пружины клапана достигает равновесия сил между, создаваемыми пружиной и гидравлическими силами вследствие падения давления на одном или более дроссельных отверстиях в клапанном корпусе 18. В это время амортизирующий корпус 22 продолжает перемещаться в первом направлении 28, при этом, создавая отверстие, называемое пространством 30 между корпусом 18 клапана и амортизирующим корпусом 22. Указанное можно называть частично открытым положением инструмента 10. Текучая среда, проходящая через инструмент 10, может начинать проходить через пространство 3 0 и канал 2 6 текучей среды амортизирующего корпуса 22. Таким образом, обе величины, Р1 и перепада давления начинают уменьшаться.
Сжатый или расширенный элемент 16 пружины клапана затем толкает или тянет корпус 18 клапана во втором направлении 32
(показано на фиг. 3), расширяя пространство 30 между корпусом 18 клапана и амортизирующим корпусом 22. Обе величины, Р1 и перепада давления продолжают уменьшаться в данный период времени.
Когда элемент 2 0 амортизирующей пружины сжимается до заданного предела сжатия, элемент 2 0 амортизирующей пружины должен заставлять амортизирующий корпус 22 начинать перемещение во втором направлении 32, как проиллюстрировано на фиг. 3. Амортизирующий корпус 22 должен перемещаться во втором направлении 32 с меньшей скоростью, чем корпус клапана 18, благодаря демпферу 2 4 амортизирующей системы 14. Когда элемент 16 пружины клапана и корпус 18 клапана прекращают перемещение во втором направлении 32, корпус 18 клапана контактирует с амортизирующим корпусом 22 для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения. Таким образом, клапан инструмента 10 закрывается вновь. Корпус 18 клапана и амортизирующий корпус 22 затем вновь перемещаются в первом направлении 28. Демпфер 2 4 обеспечивает оптимизацию времени, в течение которого пространство 30 открыто и закрыто для обеспечения протекания текучей среды через канал 2 6 текучей среды амортизирующего корпуса 22. Элемент 16 пружины клапана функционирует для обеспечения перемещения корпуса 18 клапана в первом направлении 2 8 и втором направлении 32. В одном варианте осуществления элемент 16 пружины клапана может сжиматься, когда корпус 18 клапана перемещается в первом направлении. В другом варианте осуществления элемент 16 пружины клапана может расширяться, когда корпус 18 клапана перемещается в первом направлении.
На фиг. 4 показано изменение Р1 во времени в цикле перемещения инструмента 10, описанного выше и показанного на фиг. 1-3. Точка А на графике показывает Р1 фиг. 1. Р1 увеличивается при закрытом положении инструмента 10. Корпус 18 клапана и амортизирующий корпус 22 перемещаются в первом направлении 2 8 в точке А. Точка В на графике показывает Р1 фиг. 2. Р1 является максимальным, когда корпус 18 клапана прекращает перемещение в первом направлении 28. Когда пространство 3 0 открывается, Р1 начинает уменьшаться. Точка С на графике
показывает PI фиг. 3. PI продолжает уменьшаться при открытом положении инструмента 10. Корпус 18 клапана и амортизирующий корпус 22 перемещаются во втором направлении 32 в точке С.
На фиг. 5-7 показан цикл перемещения инструмента 4 0 обеспечения большого отхода от вертикали, который может включать в себя клапанный узел 42, имеющий элемент 16 пружины клапана и корпус 4 4 клапана. Инструмент 4 0 может включать в себя останавливающий механизм для остановки перемещения корпуса 4 4 клапана в первом направлении 28. В одном варианте осуществления инструмент 4 0 может включать в себя останавливающий механизм 4 6, выполненный с возможностью зацепления и остановки перемещения корпуса 44 клапана, такой как устройство в виде взаимодействующих выступов, показанное на фиг. 5-7. Инструмент 4 0 может включать в себя любой другой останавливающий механизм с функциональными возможностями остановки перемещения корпуса 4 4 клапана, такой как механический механизм, магнитный механизм, электрический механизм или гидравлический механизм. Инструмент 4 0 обеспечения большого отхода от вертикали, включающий в себя останавливающий механизм 4 6, может быть полезным в вариантах применения с высокой гидравлической энергией, таких как с применением бурового раствора в бурении ствола скважины. Инструмент 40 обеспечения большого отхода от вертикали может включать в себя одинаковые с инструментом 10 компоненты, кроме специально указанных. Следует отметить что показанные компоненты инструмента 4 0 фиг. 5-7 представлены схематично и не ограничивают конструктивные варианты осуществления каждого компонента.
На фиг. 5 показан инструмент 4 0 в закрытом положении с корпусом 4 4 клапана, контактирующим с амортизирующим корпусом 22 так, что предотвращается проход текучей среды через канал 2 6 текучей среды амортизирующего корпуса 22. Когда текучая среда проходит в первом направлении 2 8 через инструмент 10 в закрытом положении, Р1 и перепад давления между Р1 и Р2 начинают увеличиваться. Корпус 4 4 клапана и амортизирующий корпус 22 перемещаются в первом направлении 28, при этом, сжимая или расширяя элемент 16 пружины клапана (в зависимости от
конфигурация прикрепления элемента 16 пружины клапана) и сжимая элемент 2 0 амортизирующей пружины. Элемент 16 пружины клапана и элемент 2 0 амортизирующей пружины накапливают энергию, когда сжимаются или расширяются.
Как показано на фиг. 6, корпус 4 4 клапана прекращает перемещение в первом направлении 28, когда контактирует с останавливающим механизмом 46. Отверстие, называемое пространством 48, создается, когда амортизирующий корпус 22 продолжает перемещение в первом направлении 2 8 от остановленного корпуса 44 клапана. Текучая среда, проходящая через инструмент 40, может начинать проход через пространство 4 8 и канал 2 6 текучей среды амортизирующего корпуса 22. Таким образом, обе величины, Р1 и перепад давления между Р1 и Р2, начинают уменьшаться.
Сжатый или расширенный элемент 16 пружины клапана затем толкает или тянет корпус 44 клапана во втором направлении 32 (показано на фиг. 7), расширяя пространство 48. Обе величины, Р1 и перепада давления между Р1 и Р2 в это время продолжают уменьшаться.
Когда элемент 2 0 амортизирующей пружины сжимается до своего заданного предела сжатия, элемент 2 0 пружины заставляет амортизирующий корпус 22 начать перемещение во втором направлении 32, как проиллюстрировано на фиг. 7. Амортизирующий корпус 22 перемещается во втором направлении 32 со скоростью меньшей, чем у корпуса 44 клапана, благодаря демпферу 24. Когда элемент 16 пружины клапана достигает своего ограниченного положения, и корпус 44 клапана прекращает перемещение во втором направлении 32, амортизирующий корпус 22 контактирует с корпусом 4 4 клапана для образования непроницаемого для текучей среды уплотнения закрытого положения. Затем, амортизирующий корпус 22 и корпус 4 4 клапана вновь перемещаются в первом направлении 28. Демпфер 24 обеспечивает оптимизацию времени, в течение которого пространство 48 открыто и закрыто для обеспечения протекания текучей среды через канал 2 6 текучей среды амортизирующего корпуса 22.
Как показано на фиг. 8А, инструмент 50 обеспечения большого
отхода от вертикали может включать в себя клапанный узел 52 и амортизирующий узел 54, расположенные в верхнем кожухе 56, среднем кожухе 58 и нижнем кожухе 60. Клапанный узел 52 может включать в себя клапанный шток 62, проходящий к клапанному плунжеру 64. На своем верхнем конце клапанный шток 62 может включать в себя один или более кольцевых каналов 6 6 текучей среды. Клапанный узел 52 может также включать в себя клапанную пружину 68, расположенную вокруг клапанного штока 62. Верхняя останавливающая муфта 7 0 и нижняя останавливающая муфта 72 могут быть расположены вокруг клапанного штока 62, верхняя останавливающая муфта 7 0 в верхнем участке клапанной пружины 68 и нижняя останавливающая муфта 72 в нижнем участке клапанной пружины 68. Нижний конец 74 верхнего кожуха 56 может включать в себя центральное отверстие 7 6 и один или более кольцевых каналов
7 8 текучей среды. Клапанный шток 62 может проходить через центральное отверстие 7 6 верхнего кожуха 56. Клапанный плунжер 64 может включать в себя поверхность 8 0 и направляющий выступ 82 .
Также на фиг. 8А показан амортизирующий узел 54, который может включать в себя поршень 84, гнездо 8 6 пружины, и амортизирующую пружину 88. Поршень 84 может иметь техническое решение по стандартам поршня и кожуха для гидравлических систем.
8 верхнем конце центрального канала 92 поршня 8 4 может быть установлена изнашиваемая легкосъемная гильза 90. Гнездо 94 пружины может удерживать и выставлять по оси нижний конец амортизирующей пружины 8 8 в нижнем кожухе 60. Амортизирующий узел 54 может также включать в себя демпфер 96, образованный из первой полости 98, второй полости 100 и соединяющего их кольцевого пространства 102, между средним кожухом 58 и поршнем 84. Кольцевое пространство 102 может иметь величину зазора в диапазоне 0,001-0,100 дюймов (0,03-Змм). Альтернативно, демпфер 96 может быть образован устройством из дроссельных отверстий, где каждое дроссельное отверстие имеет диаметр 0,005-1 дюйм (0,15-25мм).
На фиг. 8А показан инструмент 50 в закрытом положении в котором поверхность 8 0 клапанного плунжера 64 контактирует и
создает уплотнение с поверхностью 104 поршня. Направляющий выступ 82 клапанного плунжера 64 может проходить в центральный канал 92 поршня 84.
Как видно на фиг. 8В, поток текучей среды в центральном канале верхнего кожуха 56 отводится через каналы 66 текучей среды клапанного штока 62 и каналы 7 8 текучей среды нижнего конца 74 верхнего кожуха 56. Поток текучей среды может создавать перепад давления между верхним кожухом 56 и нижним кожухом 60. Давление текучей среды может действовать на верхний конец клапанного штока 62 и поверхность 104 поршня, при этом перемещая клапанный шток 62 и поршень 8 4 одновременно вниз (т.е., к нижнему кожуху 60). Клапанная пружина 68 сжимается, когда клапанный шток 62 перемещается вниз, и амортизирующая пружина 8 8 сжимается, когда поршень 84 перемещается вниз.
Как показано на фиг. 8С, перемещение вниз клапанного штока 62 прекращается, когда верхняя останавливающая муфта 7 0 контактирует с нижней останавливающей муфтой 72. Таким образом, верхняя и нижняя останавливающие муфты 7 0 и 72 образуют останавливающий механизм для клапанного штока 62. Альтернативно, останавливающий механизм для инструмента 50 может быть любым другим механизмом для остановки перемещения клапанного штока 62. Например, верхний кожух 5 6 может включать в себя внутренний уступ, выполненный с возможностью зацепления участка клапанного штока 62 для остановки перемещения вниз клапанного штока 62. В другом альтернативном варианте осуществления инструмент 50 может функционировать без физического останавливающего механизма; вместо этого, клапанная пружина 68 может останавливать перемещение клапанного штока 62, когда клапанная пружина 68 достигает равновесия сил между упругой силой, создаваемой клапанной пружиной 68, и гидравлическими силами, обусловленными перепадом давления на площади поверхности 8 0 уплотнения клапанного штока 62.
Как видно на фиг. 8D, когда перемещение вниз клапанного штока 62 прекращается, поршень 84 продолжает перемещаться вниз при этом создавая отверстие между поверхностью 8 0 клапанного плунжера 64 и поверхностью 104 поршня. Текучая среда может
проходить через данное отверстие и через центральный канал 92 поршня 84, при этом, перепад давления между верхним кожухом 5 6 и нижним кожухом 60 начинает уменьшаться.
Как показано на фиг. 8Е, когда давление в верхнем кожухе 56 уменьшается, клапанный шток 62 начинает перемещаться вверх под действием силы, создаваемой сжатой клапанной пружиной 68. Когда перемещение вниз поршня 8 4 сжимает амортизирующую пружину 8 8 до ее заданного предела сжатия, амортизирующая пружина 8 8 перемещает поршень 8 4 в направлении вверх. Демпфер 9 6 замедляет перемещение вверх поршня 84, поскольку для перемещения вверх поршня 8 4 требуется продавливание гнездом 8 6 пружины текучей среды, содержащейся во второй полости 100, через кольцевое пространство 102 в первую полость 98. Замедленное перемещение вверх поршня 84 (относительно перемещения вверх клапанного плунжера 64) удлиняет время, в течение которого зазор между плунжером 64 клапана и поверхностью 104 поршня открыт для прохода потока текучей среды. Другими словами, демпфер 9 6 уменьшает частоту перемещения поршня 8 4 и частоту циклов создания перепада давления.
Затем, клапанный плунжер 64 и поршень 8 4 возвращаются в закрытое положение, показанное на фиг. 8А, для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения. Когда клапанный плунжер 64 контактирует с поверхностью 104 поршня, направляющий выступ 82 может взаимодействовать с центральным каналом 92 поршня 8 4 для совмещения по оси клапанного плунжера 64 с поршнем 84 .
Цикл перемещения, описанный выше, можно повторять для создания импульса давления. Бурильная колонна выше инструмента обеспечения большого отхода от вертикали расширяется, когда Р1 или давление в верхнем кожухе 56 увеличивается, и сокращается, когда Р1 или давление в верхнем кожухе 5 6 уменьшается. Демпфер 96 инструмента обеспечения большого отхода от вертикали управляет частотой импульса давления. Например, частота импульса давления может иметь диапазон 2-30 Гц.
На фиг. 9 показан инструмент 110 обеспечения большого отхода от вертикали, установленный на бурильной колонне 113,
расположенной в стволе 112 скважины. Инструмент 110 обеспечения большого отхода от вертикали может быть установлен между звеньями 114 и 116 бурильных труб бурильной колонны 113, и выше компонента 118 измерений во время бурения, бурового двигателя 120 и бурового долота 122. Текучая среда, подаваемая насосом через бурильную колонну, обуславливает создание инструментом 110 обеспечения большого отхода от вертикали импульса давления в звеньях бурильных труб бурильной колонны 113. Импульс давления во взаимодействии с ударным переводником, размещенным выше инструмента обеспечения большого отхода от вертикали, уменьшает силы трения между звеньями бурильных труб и стволом скважины 102, что обеспечивает буровому долоту 122 бурение ствола 112 скважины большей длины, чем достигается с устройствами существующей техники. Инструмент 110 обеспечения большого отхода от вертикали может функционировать, как инструмент 10, инструмент 4 0 или инструмент 50.
На фиг. 10 показан инструмент 130 обеспечения большого отхода от вертикали, установленный на колонне 132 гибкой насосно-компрессорной трубы, расположенной в стволе 134 скважины. Инструмент 130 обеспечения большого отхода от вертикали может быть расположен ниже верхнего узла 13 6 двигателя и выше бурового двигателя 138 и фрезы 140. Текучая среда, подаваемая насосом через колонну 132 гибкой насосно-компрессорной трубы обуславливает создание инструментом 130 обеспечения большого отхода от вертикали импульса давления в колонне 132 гибкой насосно-компрессорной трубы. Импульс давления растягивает и укорачивает колонну 132 гибкой насосно-компрессорной трубы, таким образом, уменьшая силы трения и возможность движения по спирали или спиралевидное смятие, связанное с применением гибкой насосно-компрессорной трубы, для достижения проходки на большее расстояние в стволе 134 скважины. Инструмент 130 обеспечения большого отхода от вертикали может функционировать, как инструмент 10, инструмент 4 0 или инструмент 50 .
Устройство из пружин и отверстий в инструменте обеспечения большого отхода от вертикали, описанное в данном документе,
может быть выполнено с возможностью генерировать осциллирующий импульс давления или флуктуирующий перепад давления. Инструмент может получать импульс давления с низкой частотой, даже с более высокими расходами текучей среды, благодаря демпферу амортизационного узла. Частота импульса давления, генерируемая инструментом обеспечения большого отхода от вертикали, при этом, меньше зависит от расхода текучей среды, благодаря демпферу. Другими словами, демпфер может уравновешивать действие флуктуации расхода на частоту импульса давления демпфированием частоты импульса давления. Например, импульс давления инструмента может иметь диапазон 2-30 Гц.
Раскрытый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали является более эффективным, чем инструменты существующей техники для создания импульсов давления клапанами. Инструмент может не включать в себя какие-либо эластомеры или уплотнения. Инструмент обеспечения большого отхода от вертикали может быть выполнен с возможностью приспособления к потоку текучей среды в виде бурового раствора или любой другой жидкости или газа.
Инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, описанный в данном документе, может быть выполнен с возможностью избирательного активирования в скважине. Например, инструмент обеспечения большого отхода от вертикали может быть выполнен с возможностью прикрепления к бурильной колонне или колонне гибкой насосно-компрессорной трубы, которую спускают в ствол скважины с буровым двигателем и буровым долотом. Буровой раствор можно подавать насосом через бурильную колонну или колонну гибкой насосно-компрессорной трубы для обеспечения бурения буровым долотом ствола скважины вглубь. Когда силы трения препятствуют дальнейшему продвижению вглубь бурового долота, может быть передан первый сигнал на инструмент обеспечения большого отхода от вертикали. Первый сигнал может активировать инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом обуславливая вибрирование инструментом обеспечения большого отхода от вертикали бурильной колонны или колонны гибкой насосно-компрессорной трубы. Вибрация может уменьшать силы трения и
обеспечить буровому долоту дальнейшее продвижение, т.е., дальнейшее бурение ствола скважины. Вибрационное действие может требоваться при бурении бокового или горизонтального ствола. Когда вибрация больше не требуется, может быть передан второй сигнал на инструмент обеспечения большого отхода от вертикали. Второй сигнал может деактивировать инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом обуславливая прекращение вибрирования инструментом обеспечения большого отхода от вертикали бурильной колонны или колонны гибкой насосно-компрессорной трубы.
Как показано на фиг. 9, инструмент 110 обеспечения большого отхода от вертикали можно выполнить с возможностью избирательного активирования. Инструмент 110 обеспечения большого отхода от вертикали может быть прикреплен к бурильной колонне 113, установленной в стволе 112 скважины. Избирательно активируемый инструмент 110 обеспечения большого отхода от вертикали может быть установлен между звеньями 114 и 116 бурильных труб, и выше компонента 118 измерения во время бурения, бурового двигателя 120, и бурового долота 122. Буровой раствор, подаваемый насосом через бурильную колонну 113, может обеспечивать бурение буровым двигателем 12 0 и буровым долотом 122 дальше вглубь ствола 112 скважины. Когда силы трения препятствуют перемещению бурового долота 122 или замедляют его, на избирательно активируемый инструмент 110 обеспечения большого отхода от вертикали может быть передан первый сигнал. Первый сигнал может активировать избирательно активируемый инструмент 110 обеспечения большого отхода от вертикали, который в результате вибрирует бурильную колонну 113 и компоновку низа бурильной колонны, составленную из компонента 118 измерения во время бурения, бурового двигателя 120, и бурового долота 122, для уменьшения сил трения и обеспечения бурения буровым долотом 122 ствола скважины 113 дальше вглубь. Если вибрация бурильной колонны 113 больше не требуется, может быть передан второй сигнал для деактивирования избирательно активируемого инструмента 110 обеспечения большого отхода от вертикали.
Как показано на фиг. 10, избирательно активируемый
инструмент обеспечения большого отхода от вертикали 130 может быть прикреплен на колонне 132 гибкой насосно-компрессорной трубы, установленной в стволе 134 скважины. Избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали 130 может быть расположен ниже верхнего узла 13 6 двигателя и выше бурового двигателя 138 и фрезы 140. Буровой раствор, подаваемый насосом через колонну 132 гибкой насосно-компрессорной трубы и буровой двигатель 138, может обуславливать бурение дальше вглубь буровым долотом 14 0 в стволе 134 скважины. Когда силы трения препятствуют перемещению бурового долота 14 0 или замедляют его, на избирательно активируемый инструмент 130 может быть передан первый сигнал. Первый сигнал может активировать избирательно активируемый инструмент 130, который при этом вибрирует колонну 132 гибкой насосно-компрессорной трубы и компоновку низа бурильной колонны, составленную из верхнего узла 136 двигателя, бурового двигателя 138 и фрезы 140, для уменьшения сил трения, и обеспечения бурения дальше вглубь фрезой 140 ствола 134 скважины. Если вибрация колонны 132 гибкой насосно-компрессорной трубы больше не требуется, может быть передан второй сигнал для деактивирования избирательно активируемого инструмента 130 обеспечения большого отхода от вертикали.
Первый сигнал и второй сигнал можно обеспечить любым способом дистанционного активирования инструмента. В одном варианте осуществления сигналы можно обеспечить посредством увеличения или уменьшения расхода бурового раствора выше или ниже пороговой величины. Например, избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали диаметром 27/8 дюйма (73 мм) может иметь пороговую величину около 1 барреля в минуту (bpm) (160 л/мин). Первый сигнал можно обеспечить посредством увеличения расхода бурового раствора, проходящего через избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали до любой величины выше 1 bpm (160 л/мин) (например, 3-4 bpm (480-640 л/мин). Второй сигнал можно обеспечить посредством уменьшения расхода бурового раствора, проходящего через избирательно активируемый инструмент
обеспечения большого отхода от вертикали до любой величины ниже 1 bpm (например, 0,5-0,8 bpm (80-128 л/мин). Альтернативно, сигналы можно обеспечить посредством увеличения или уменьшения скорости вращения бурильной колонны до величины выше или ниже пороговой.
В другом варианте осуществления сигналы можно обеспечить подачей насосом некоторого тела (например, шара, пробки или другого компонента) с буровым раствором. Тело может быть выполнено с возможностью взаимодействия с приемным гнездом в избирательно активируемом инструменте обеспечения большого отхода от вертикали. Подача насосом первого тела через бурильную колонну или колонну гибкой насосно-компрессорной трубы в приемное гнездо может активировать избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали для вибрирования бурильной колонны или колонны гибкой насосно-компрессорной трубы, и сброс второго тела в приемное гнездо может деактивировать избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали.
В другом варианте осуществления избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали может включать в себя блок управления, имеющий датчик, батарею, процессор, ЦП и любые другие компоненты, необходимые для обнаружения присутствия сигнальных меток (например, меток RFID) в буровом растворе. Первый сигнал и второй сигнал можно обеспечить посредством подачи насосом сигнальной метки с буровым раствором. Блок управления избирательно активируемого инструмента обеспечения большого отхода от вертикали может обнаруживать присутствие сигнальных меток в буровом растворе, и может затем активировать избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали для вибрирования бурильной колонны или колонны гибкой насосно-компрессорной трубы. Блок управления может деактивировать избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали если впоследствии обнаруживает присутствие других сигнальных меток в буровом растворе.
Альтернативно, сигналы можно обеспечить посредством
импульса давления или последовательности импульсов давления. В
других вариантах осуществления сигналы можно обеспечить
гидравлическим или электрическим сигналом или
последовательностью гидравлических или электрических сигналов, которыми активируют и деактивируют избирательно активируемый инструмент обеспечения большого отхода от вертикали.
Хотя описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, понятно, что варианты осуществления являются только иллюстративными, и что объем изобретения определяет только прилагаемая формула изобретения в согласовании с комплексом эквивалентов, многими вариациями и модификациями, очевидными для специалиста в данной области техники в результате его рассмотрения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Скважинный инструмент, содержащий:
клапанный узел, содержащий клапанную пружину, функционально соединенную с корпусом клапана; и
амортизирующий узел, содержащий пружину, функционально соединенную с амортизирующим корпусом, имеющим сквозной канал текучей среды;
при этом корпус клапана выполнен с возможностью избирательного взаимодействия с амортизирующим корпусом для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения сверху канала текучей среды в первом положении и обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды амортизирующего корпуса во втором положении, и при этом избирательное взаимодействие корпуса клапана и амортизирующего корпуса генерирует меняющийся перепад давления на скважинном инструменте.
2. Скважинный инструмент по п. 1, дополнительно содержащий
демпфирующее средство, функционально соединенное с
амортизирующим корпусом для изменения скорости перемещения
амортизирующего корпуса.
3. Скважинный инструмент по п. 2, в котором изменение скорости перемещения амортизирующего корпуса генерирует переменные частоты меняющегося перепада давления на скважинном инструменте.
4. Скважинный инструмент по п. 2, в котором демпфирующее средство содержит первую камеру, вторую камеру, и соединительную трубу между ними.
5. Скважинный инструмент по п. 4, в котором соединительная труба содержит кольцевое пространство, отверстие или компоновку различных отверстий.
6. Скважинный инструмент по п. 2, дополнительно содержащий останавливающий механизм для ограничения перемещения корпуса клапана.
7. Скважинный инструмент по п. б, в котором останавливающий механизм содержит уступ, выполненный с возможностью зацепления участка корпуса клапана.
8. Скважинный инструмент по п. 2, дополнительно содержащий
кожух, при этом клапанный узел и амортизирующий узел расположены в кожухе.
9. Скважинный инструмент по п. 8, в котором амортизирующий корпус содержит поршень.
10. Скважинный инструмент по п. 9, в котором корпус клапана содержит клапанный шток, проходящий к клапанному плунжеру, при этом клапанный плунжер выполнен с возможностью взаимодействия с амортизирующим корпусом для уплотнения канала текучей среды в первом положении.
11. Скважинный инструмент по п. 10, в котором клапанная пружина расположена вокруг клапанного штока, и останавливающая муфта расположена между клапанной пружиной и клапанным штоком для ограничения сжатия клапанной пружины.
12. Скважинный инструмент по п. 10, в котором клапанный плунжер содержит направляющий выступ, при этом направляющий выступ по меньшей мере частично расположен в канале текучей среды амортизирующего корпуса в первом положении.
13. Способ создания импульса давления в трубе, расположенной в стволе скважины, включающий в себя этапы, на которых:
a) обеспечивают скважинный инструмент, установленный на одной линии с трубой, при этом скважинный инструмент содержит подпружиненный корпус клапана и амортизирующую систему;
b) осуществляют протекание текучей среды через трубу и в скважинный инструмент;
c) создают импульс давления скважинным инструментом с использованием потока текучей среды для повторяющегося перемещения корпуса клапана из первого положения во второе положение, при этом предотвращают протекание текучей среды через канал текучей среды в первом положении и обеспечивают протекание текучей среды через канал текучей среды амортизирующей системы во втором положении.
14. Способ создания импульса давления в трубе, расположенной в стволе скважины, включающий в себя этапы, на которых:
а) обеспечивают скважинный инструмент, установленный на
одной линии с трубой, при этом скважинный инструмент содержит подпружиненный корпус клапана и механическое устройство;
b) осуществляют протекание текучей среды через трубу и в скважинный инструмент;
c) открывают корпус клапана посредством гидравлической энергии потока текучей среды;
d) перемещают механическое устройство и накапливают энергию в механическом устройстве;
e) используют накопленную энергию для возврата
механического устройства в его исходное положение и закрытия
корпуса клапана.
15. Способ создания импульса давления в трубе,
расположенной в стволе скважины, включающий в себя этапы, на
которых:
a) обеспечивают инструмент обеспечения большого отхода от вертикали в скважинной компоновке трубы, при этом инструмент обеспечения большого отхода от вертикали содержит: клапанный узел, содержащий клапанную пружину, функционально соединенную с корпусом клапана, и амортизирующий узел, содержащий пружину, функционально соединенную с амортизирующим корпусом, имеющим сквозной канал текучей среды, при этом корпус клапана выполнен с возможностью избирательного взаимодействия с амортизирующим корпусом для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения сверху канала текучей среды в первом положении и обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды во втором положении;
b) осуществляют протекание текучей среды через трубу и в инструмент обеспечения большого отхода от вертикали; и
c) создают импульс давления в трубе инструментом
обеспечения большого отхода от вертикали с повторяемыми циклами
перемещения корпуса клапана и амортизирующего корпуса между
первым положением и вторым положением, при этом поток текучей
среды через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали
дает энергию повторяемому циклу перемещения.
16. Способ по п. 15, в котором каждый цикл перемещения на
этапе (с) включает в себя этапы, на которых:
i) обеспечивают перемещение потоком текучей среды корпуса
клапана и амортизирующего корпуса в первом направлении с
удержанием непроницаемого для текучей среды уплотнение первого
положения, тем самым сжимая клапанную пружину и сжимая пружину,
связанную с амортизирующим корпусом;
ii) обеспечивают продолжение перемещения амортизирующего корпуса в первом направлении, когда корпус клапана прекращает перемещение в первом направлении для обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды амортизирующего корпуса;
iii) обеспечивают перемещение клапанной пружиной корпуса клапана во втором направлении, противоположном первому направлению, и обеспечивают перемещение пружиной, функционально соединенной с амортизирующим корпусом, амортизирующего корпуса во втором направлении; и
iv) обеспечивают возврат корпуса клапана и амортизирующего корпуса в первое положение.
17. Способ по п. 16, в котором корпус клапана прекращает перемещение в первом направлении на этапе (ii), когда клапанная пружина достигает равновесия сил между упругой силой, создаваемой клапанной пружиной, и гидравлическими силами, действующими на корпус клапана, которые создаются падением давления над одним или более отверстиями в клапанном корпусе.
18. Способ по п. 16, в котором корпус клапана прекращает перемещение в первом направлении на этапе (ii) когда задействован останавливающий механизм.
19. Способ по п. 16, в котором инструмент обеспечения большого отхода от вертикали дополнительно содержит демпфер, функционально соединенный с амортизирующим корпусом, и при этом на этапе(iii) демпфер обуславливает перемещение амортизирующего корпуса во втором направлении со скоростью меньшей, чем скорость перемещения корпуса клапана во втором направлении.
20. Способ бурения ствола скважины, включающий в себя этапы, на которых:
а) обеспечивают инструмент обеспечения большого отхода от вертикали в скважинной компоновке трубы, при этом инструмент обеспечения большого отхода от вертикали содержит: клапанный
узел, содержащий клапанную пружину, функционально соединенную с корпусом клапана, и амортизирующий узел, содержащий пружину, функционально соединенную с амортизирующим корпусом, имеющим сквозной канал текучей среды, при этом корпус клапана выполнен с возможностью избирательного взаимодействия с амортизирующим корпусом для создания непроницаемого для текучей среды уплотнения сверху канала текучей среды в первом положении и обеспечения протекания текучей среды через канал текучей среды во втором положении; при этом инструмент обеспечения большого отхода от вертикали выполнен с возможностью обеспечения вибрирования в активированном состоянии и прерывания вибрирования в деактивированном состоянии;
b) прикрепляют инструмент обеспечения большого отхода от вертикали к трубе и буровому долоту;
c) спускают инструмент обеспечения большого отхода от вертикали и трубы в ствол скважины;
d) бурят ствол скважины буровым долотом;
e) подают первый сигнал на инструмент обеспечения большого отхода от вертикали для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние для вибрирования трубы тем самым.
21. Способ по п. 20, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют увеличение расхода бурового раствора, проходящего через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали для превышения пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
22. Способ по п. 20, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют увеличение скорости вращения трубы для превышения пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
23. Способ по п. 20, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу насосом некоторого тела через инструмент обеспечения большого
21.
отхода от вертикали, при этом тело взаимодействует с приемным гнездом для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
24. Способ по п. 20, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу насосом метки RFID через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом блок управления инструмента обеспечения большого отхода от вертикали обнаруживает присутствие метки RFID и переводит инструмент обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
25. Способ по п. 20, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу импульса давления, гидравлического сигнала или электрического сигнала для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние.
26. Способ по п. 20, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
f) подают второй сигнал на инструмент обеспечения большого отхода от вертикали для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние, тем самым прерывая вибрации трубы.
27. Способ по п. 26, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют увеличение расхода бурового раствора, проходящего через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, для превышения пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, при этом подача второго сигнала на этапе (f) включает в себя этап, на котором осуществляют уменьшение расхода бурового раствора, проходящего через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, ниже пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
28. Способ по п. 26, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют увеличение скорости вращения трубы для превышения пороговой
27.
величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, и при этом подача второго сигнала на этапе (f) включает в себя этап, на котором осуществляют уменьшение скорости вращения трубы ниже пороговой величины для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
29. Способ по п. 26, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу насосом некоторого тела через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом тело взаимодействует с приемным гнездом для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, при этом подача второго сигнала на этапе (f) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу насосом второго тела через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом второе тело взаимодействует с приемным гнездом для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
30. Способ по п. 2 6, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу насосом метки RFID через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом, блок управления инструмента обеспечения большого отхода от вертикали обнаруживает присутствие метки RFID и приводит инструмент обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, при этом подача второго сигнала на этапе (f) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу насосом второй метки RFID через инструмент обеспечения большого отхода от вертикали, при этом блок управления инструмента обеспечения большого отхода от вертикали обнаруживает присутствие второй метки RFID и приводит инструмент обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
31. Способ по п. 26, в котором подача первого сигнала на этапе (е) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу импульса давления, гидравлического сигнала или электрического сигнала для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в активированное состояние, при этом подача второго
29.
сигнала на этапе (f) включает в себя этап, на котором осуществляют подачу второго импульса давления, второго гидравлического сигнала или второго электрического сигнала для приведения инструмента обеспечения большого отхода от вертикали в деактивированное состояние.
32. Способ по п. 20, в котором труба является бурильной колонной или гибкой насосно-компрессорной трубой.
По доверенности
4/14
ДАВЛЕНИЕ НАД ИНСТРУМЕНТОМ (Р1)
0.00
ФИГ. 4
Р1> Р2
ФИГ. 8С
(19)
(19)
(19)
ФИГ. 3
ФИГ. 3
ФИГ. 3
ФИГ. 3
ФИГ. 3
ФИГ. 6
ФИГ. 6
ФИГ. 7
ФИГ. 7
ФИГ. 8А
ФИГ. 8А
