Сбор и анализ патентной информации по выбранной теме научного исследования

Введение

 

 

Научное исследование – процесс изучения, эксперимента, концептуализации и проверки теории, связанной с получением научных знаний.

Патентные исследования - это поиск, отбор и анализ патентной и другой научно-технической информации, относящейся к техническим решениям, по которым можно определить уровень техники для выявления аналогов и прототипа. К патентной документации относятся описания изобретений и полезных моделей, данные в приложении к патентам и авторским свидетельствам.

Помимо патентной информации в работе будем использовать ещё два вида источников информации. Это периодические издания, справочные издания и учебники. Литературный обзор показывает степень изученности проблемы.

Выбранной темой нашей научно-исследовательской работы является «Особенности применения различных технологий бурения в процессе строительства скважины».

Кроме краткой истории вопроса в обзоре мы затронем наиболее известные подходы к постановке и решению проблемы, основанные на данных из научных литературных источников.

1 Сбор и анализ патентной информации по выбранной теме научного исследования

 

 

Таблица 1.1 – Анализ выбранных патентов

№ п/п

Номер патента

Наименование патента

Технический результат (задача) рассматриваемого изобретения

Формула изобретения

Сведения о прототипе (прототипах)

Источник информации

Недостаток рассматриваемого прототипа

RU 2 144 604 С1

способ управления отклонителем при бурении...

точность установки отклонителя во всем круговом спектре...

способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем...

RU 2030539 C1

малое расстояние от колонкового набора

RU 2088739 C1

-

US 5269383 A

-

RU 2358087 C2

бурение бокового ствола из основной скважины

возможность изменения направления бурения криволинейного ствола не извлекая буровой снаряд из скважины

Система содержит узел двигателя, состоящий из двигателя для создания вращательного крутящего...

RU 2256763 C1

необходимость при построении многоствольной скважины

US 4763734 A

-

US 5394951 А

-

RU 2410517 C2

бурение и заканчивание скважин с малыми боковыми стволами

бурение основного ствола, идущего от поверхности до одного или нескольких подземных пластов, и...

боковые стволы выполняют существенно короче и меньшего диаметра, чем параметры основного ствола...

RU 2087671 C1

-

RU 2283417 C1

большие расходы проницаемых материалов

RU 2205935 C1

низкая прочность конструкции

RU 2572093 C2

оптимизированное бурение

оптимизация скорости бура, приводимого в действие от ротора и статора гидравлически...

способ оптимизации скорости бурения бура, приводимого в действие от ротора и статора гидравлически...

US 20080156531 A1

-

US 5415030 A1

-

EA 11469 B1

-

RU 2442873 C2

управление наклонно-направленным бурением с использованием регулируемого..

вращение бурового долота осуществляют путем одновременного вращения бурового двигателя и бурильной колонны

способ отклонения скважины, разбуриваемой вращающимся буровым долотом, в котором периодически изменяют...

US 5133418 А

-

RU 2114273 C1

невысокая надежность

SU 1550071 A1

приводит к сильной раскачке вертлюга

 

Продолжение таблицы 1.1

RU 2344268 C1

способ изоляции зон осложнения бурения скважины и устройство для его осуществления

повышение надежности изоляции зон осложнения бурения скважин большой протяженности за счет уменьшения растягивающих усилий...

устройство содержит дорнирующую головку из нескольких секций, установленных...

RU 2249090 C1

низкое качество расширения профильных труб

SU 1712581 A1

высокая стоимость доработки

SU 1041671 A1

сложность конструкции

RU 2228427 С1

способ изоляции зоны осложнения в скважине

повышение эффективности изоляции зоны осложнения в скважине за счёт увеличения охвата этой зоны по ее толщине и глубине

способ изоляции зоны осложнения в скважине, включающий закачку в зону осложнения порции жидкости с добавкой гидрофобизатора...

RU 2172825 C1

неполное проникновение и удерживание раствора в пласте

RU 2049224 C1

-

RU 2012275 C1

дорогая технология

 

Таким образом, результаты проведённого анализа позволяют сделать вывод о том, что главной задачей стоит вопрос о рассмотрении особенностей применения различных технологических процессов.

В своей научно-исследовательской работе мы затронули такие темы, как: способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем, бурение бокового ствола из основной скважины, бурение и заканчивание скважин с малыми боковыми стволами, оптимизированное бурение, управление наклонно-направленным бурением с использованием регулируемого вращения долота, способ изоляции зон осложнения бурения скважины и устройство для его осуществления, способ изоляции зоны осложнения в скважине.

В первом случае: Изобретение относится к технологии строительства наклонно-направленных скважин в части управления направлением бурения в режиме обеспечения направления ствола скважины без извлечения системы на поверхность.

Изобретение позволит повысить точность установки отклонителя во всём круговом спектре азимутального бурения от 0 до 360°. Способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем включает углубление скважины с отклонителем, жестко связанным с бурильной колонной. В процессе углубления с помощью магнитометра осуществляется замер значения фактического азимутального направления бурения ствола скважины, которые посылаются в микропроцессор, где происходит сравнение с предварительно запрограммированным проектным параметром азимутального направления, соответствующим данной глубине. В случае расхождения фактических данных с проектными, процессор выдает сигнал ориентатору на прерывание жесткой связи отклонителя с бурильной колонной. Совпадение направления действия отклонителя с проектным азимутом будет достигнуто последовательными шаговыми поворотами отклонителя против часовой стрелки под действием реактивного момента забойного двигателя. После принудительного совмещения направления действия отклонителя с проектным азимутом скважины, процессор выдает сигнал на отключение ориентатора и восстановление жесткой связи отклонителя с бурильной колонной.

Изобретение относится к технологии строительства наклонно-направленных скважин в части управления направлением бурения в режиме обеспечения направления ствола скважины без извлечения системы на поверхность.

Способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем, включающий углубление скважины с отклонителем, жестко связанным с бурильной колонной, измерение зенитного и азимутального углов ствола скважины и положения отклонителя, сравнение указанных параметров с запланированными аналогичными параметрами и корректирование расхождения последних путем поворота отклонителя бурильной колонной с последующим удерживанием отклонителя относительно бурильной колонны в требуемом положении, отличающийся тем, что прерывают жесткую связь компоновки с бурильной колонной, поворот отклонителя осуществляют реактивным моментом забойного двигателя в шаговом режиме, сравнение фактического и требуемого положения отклонителя осуществляют после каждого поворота, фиксацию отклонителя относительно бурильной колонны осуществляют при совпадении требуемого и фактического положения отклонителя или при превышении угла поворота, в случае последнего поворот отклонителя до совмещения его положения с требуемым осуществляют путем уменьшения реактивного момента забойного двигателя при жесткой связи отклонителя с бурильной колонной. [1]

Во втором случае: Изобретение относится к технике для добычи нефти и других полезных ископаемых, в основном для бурения бокового ствола из основной скважины. Система обеспечивает возможность изменения направления бурения криволинейного ствола, не извлекая буровой снаряд из скважины. Система содержит узел двигателя, состоящий из двигателя для создания вращательного крутящего момента и осевого движителя для создания осевого усилия, блокировочную систему для крепления двигателя и осевого движителя в скважине. Узел двигателя дополнительно имеет ведущий вал для передачи вращательного крутящего момента. Система дополнительно включает первый и второй соединители для передачи вращательного крутящего момента и осевого усилия от узла двигателя к узлу бурильной колонны. Первый соединитель выполнен с возможностью соединения с узлом бурильной колонны для передачи только осевого усилия на бурильную трубу и для передачи вращательного крутящего момента на дополнительный ведущий вал, расположенный в бурильной трубе. Второй соединитель выполнен с возможностью соединения с узлом бурильной колонны для передачи и осевого усилия и вращательного крутящего момента на бурильную трубу. [2]

В третьем случае: Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин. Способ бурения и заканчивания скважины включает бурение основного ствола, идущего от поверхности до одного или нескольких подземных пластов, и бурение нескольких боковых стволов из основного ствола в окружающий пласт. Боковые стволы выполняют существенно короче и меньшего диаметра, чем параметры основного ствола, каждый боковой ствол отнесен от соседних боковых стволов на сравнительно короткое расстояние, при этом боковые стволы заполняют гравием, который в местах сочленения боковых стволов с основным стволом стабилизируют для предотвращения попадания гравия в основной ствол. Обеспечивает улучшение эксплуатационных качеств пласта.

Данное изобретение относится к области выполнения нефтяных и газовых скважин с использованием бурения боковых стволов малого диаметра из главной скважины.

Построение скважины обычно сталкивается с рядом известных проблем, которые влияют на добычу нефти из пробуренного пласта или, в крайнем случае, ставят под угрозу заканчивание скважины и перевод ее в продуктивную стадию.

При бурении горизонтальных нефтеносных пластов важно проводить траекторию скважины на постоянном расстоянии от уровня грунтовых вод, который лежит ниже нефтеносного пласта. Если этого не удается достичь и траектория скважины варьирует по высоте, то нижние точки траектории или "долины" являются источником проблемы обводнения. В случае реализации необсаженной скважины или при однородной плотности перфорации возникает риск образования водяного конуса в самых нижних точках траектории. Даже в случае обсаженной скважины и без перфораций в области “долин” некоторые отрезки скважины теряют контакт с нефтеносным коллектором. В отдельных ситуациях пробуренный отрезок скважины может быть оставлен и оператор вынужден заниматься зарезкой бокового ствола для переноса горизонтальной скважины на нужную глубину.

Похожая проблема возникает с «вершинной» частью траектории скважины, когда расстояние до газового пласта (над нефтеносным пластом) становится слишком низким. В этом случае начинается нежелательный выход газа в скважину, аналогично проблеме с просачиванием воды в нижние точки скважины, как указано выше.

В некоторых пробуренных скважинах сам процесс бурения создает нарушение эксплуатационных качеств пласта в призабойной зоне. Это проявляется как скин-эффект с естественным ограничением на добычу нефти. Для активации пор в матрице породы были предложены различные химические способы, которые могут восстановить нужную проницаемость, но такие подходы не всегда эффективны.

Гравийные упаковки и фильтры часто используют для подавления выноса песка на стадии производства скважины. Но в горизонтальных скважинах размещение гравия может быть затруднительным, и к тому же это уменьшает проходное сечение в законченной скважине. Для вариантов заканчивания, совмещающих гравийные упаковки и гидроразрыв (технология “FracPACK”), возникают трудности с размещением упаковки, и, как правило, оператор не может контролировать направление коротких трещин.

В случае опасности разрушения коллектора из-за напряжений в породе (концентрация напряжений в призабойной зоне) единственно возможными решениями являются либо подбор буровой жидкости с нужной плотностью (с риском вызывать гидроразрыв других слоев, поскольку повышение плотности означает повышение гидростатического давления) или ликвидация этого отрезка скважины и начало нового бурения по другой траектории. [3]

В четвёртом случае: Изобретение относится к способу оптимизации скорости бура, приводимого в действие от ротора и статора гидравлически или пневматически, при бурении им ствола скважины в толще пород. Причем способ включает: (a) измерение первого набора эксплуатационных параметров ротора и статора, включая нагрузку, приложенную к буровому долоту, скорость вращения ротора и крутящий момент ротора для первого периода времени, (б) генерирование первого набора соотношений из первого набора эксплуатационных параметров для того, чтобы обеспечить прогнозируемость скорости ротора и крутящего момента ротора в диапазоне значений эксплуатационных параметров, (в) определение скорости бурения для первого периода времени, исходя из измерения нагрузки, приложенной к долоту, и скорости вращения, (г) определение следующего: может ли любое другое сочетание нагрузки, приложенной к долоту, и скорости вращения долота, обусловленное соотношениями, установленными на этапе (б), обеспечить более высокую скорость бурения, и (д) регулирование, по меньшей мере, одного эксплуатационного параметра для изменения нагрузки, приложенной к долоту, и/или скорости вращения долота в направлении сочетания, которое обеспечивает первую более высокую скорость бурения.

Настоящее изобретение относится к оптимизации скорости бурения бурового станка с погружным пневмоударником с приводом от забойного бескомпрессорного двигателя, где система может включать буровое долото, соединённое с ротором внутри статора, например, двигателя объемного типа, бурового долота, соединённого с турбиной и/или тому подобного.

Забойные бескомпрессорные двигатели используются в нефтехимической промышленности для приложения механической мощности в местоположении на забое скважины к буровому долоту в нефтяной и/или газовой скважине для применений при бурении. Забойный бескомпрессорный двигатель, иногда упоминаемый как гидравлический забойный двигатель, устанавливается на днище бурильной колонны и соединяется с помощью выходного вала с буровым долотом. Буровой раствор, иногда упоминаемый как глинистый раствор для бурения или просто раствор, закачивается через бурильную колонну и через забойный бескомпрессорный двигатель. Забойный бескомпрессорный двигатель использует мощность закачиваемого/протекающего бурового раствора для получения механической полезной мощности, вращения выходного вала и в свою очередь бурового долота.

Хотя существуют различные типы забойных бескомпрессорных/гидравлических забойных двигателей, наиболее часто используемым типом в настоящее время является двигатель объемного типа, который использует вытянутый геликоидальный ротор внутри соответствующего геликоидального статора. Поток бурового раствора или раствора между статором и ротором заставляет ротор двигаться внутри статора по эксцентрической орбите вокруг продольной оси статора. Собственно, ротор вращается вокруг своей продольной оси и также вращается по орбите вокруг центральной продольной оси статора. Эта эксцентрическая траектория и вращение ротора передается посредством соответствующей коробки передач, такой как сборка карданного сочленения, для получения концентрического вращения выходного вала.

Другие типы забойных бескомпрессорных двигателей включают турбины, в которых ротор/вал, укомплектованный лопастями, вращается за счет флюида - жидкости или газа, протекающего через турбину и взаимодействующего с лопастями на роторе/валу.

Забойный бескомпрессорный двигатель является разновидностью динамического бурильного инструмента для забоя скважины, который преобразовывает мощность бурового раствора во вращение бурового долота; приложение крутящего момента и скорости к буровому долоту. Преимущества использования забойного бескомпрессорного двигателя состоят в том, что он обеспечивает: более высокую скорость бурения; лучший контроль искривления ствола скважины; сниженную частоту разрушения бурильной колонны. [4]

В пятом случае: Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к способу наклонно-направленного бурения скважин. Приводят во вращение долото при помощи двигателя, расположенного в кривом переводнике и бурильной колонны, независимо друг от друга. Производят периодическое изменение частоты вращения бурового долота на протяжении угла предпочтительного съёма непропорционального количества породы внутри азимутального свода от первой частоты вращения до второй частоты вращения. При этом поддерживают вторую частоту вращения на протяжении этого угла, после чего возобновляют вращение долота с первой частотой. Частоту вращения долота изменяют путем изменения частоты вращения бурового двигателя или бурильной колонны. Позволяет поддерживать направление скважины с точной траекторией, а также обеспечивает гибкость управления траекторией скважины в процессе бурения на любой глубине и в любом направлении.

Область техники, к которой относится изобретение:

Настоящее изобретение относится к наклонно-направленному бурению испытательной скважины. Более точно, изобретение относится к управлению направлением скважины, разбуриваемой долотом вращательного бурения, путем периодического изменения частоты вращения бурового долота во время вращения бурильной колонны, с которой оперативно соединено буровое долото.

Для бурения нефтяных скважин со сложными траекториями и множеством направлений необходимо точное определение траектории испытательной скважины и гибкость для постоянного обеспечения управления траекторией. Предпочтительно управлять направлением или траекторией скважины в ходе буровых работ. Дополнительно предпочтительно быстро управлять траекторией во время буровых работ на любой глубине и при любом направлении в процессе бурения скважины.

Наклонно-направленное бурение осложнено необходимостью использовать устройство управления буровым долотом в суровых скважинных условиях. Устройство управления обычно расположено вблизи бурового долота на нижнем или "скважинном" конце бурильной колонны. Для обеспечения желаемого управления направлением в реальном времени работой устройства управления предпочтительно управляют в дистанционном режиме с поверхности земли. Кроме того, для обеспечения желаемой траектории и направления бурения устройство управления должно работать при нахождении по возможности на большой глубине внутри скважины и одновременно поддерживать практически осуществимые скорости бурения. Наконец, устройство управления должно надежно работать в исключительных условиях температуры, давления и вибрации, которые могут возникать во время буровых работ. [5]

В шестом случае: Группа изобретений относится к бурению и капитальному ремонту скважин, в частности к методам изоляции зон осложнений бурения профильными перекрывателями. Способ включает спуск перекрывателя в зону осложнения, расширение профильных участков созданием гидравлического давления, раздачу цилиндрических участков с резьбовыми соединениями и калибровку профильных участков дорнированием. Все последующие цилиндрические участки перед раздачей отсекают от уже раздатых путем механической блокады их от воздействия на них усилия раздачи последующих, в частности с помощью жестко соединённых между собой и с установочным оборудованием якорных устройств внутри перекрывателя по обе стороны от раздаваемого резьбового соединения. Устройство содержит дорнирующую головку из нескольких секций, установленных ступенчато с уменьшающимися по диаметру в сторону раздачи дорнирующими элементами, установленный в нижнем конце перекрывателя башмак с обратным клапаном, жестко связанные между собой захватывающий элемент, якорный узел и узел соединения с бурильными трубами, дополнительный якорный узел и гидродомкрат, содержащий полые гидроцилиндры и соосно подвижный относительно них полый шток с кольцевыми поршнями, жестко соединенный верхним концом с якорным узлом, а нижним - с захватывающим элементом, полости которых гидравлически сообщены между собой и с полостью перекрывателя. Захватывающий элемент выполнен с упором для подвески перекрывателя и снабжен перепускным клапаном, перекрывающим полость штока при перемещении его вниз относительно перекрывателя. Дополнительный узел установлен на нижнем конце штока. Дорнирующая головка жестко связана с гидроцилиндрами и скомпонована из одной гидравлической секции и не менее одной механической. Повышается надёжность изоляции.

Способ изоляции зон осложнения бурения скважины профильными перекрывателями с цилиндрическими участками и резьбовыми соединениями, включающий спуск перекрывателя в зону осложнения бурения с помощью установочного оборудования, расширение профильных участков перекрывателя созданием в нем гидравлического давления, раздачу цилиндрических участков с резьбовыми соединениями и калибровку профильных участков дорнированием, отличающийся тем, что все последующие цилиндрические участки перекрывателя с резьбовыми соединениями перед раздачей «отсекают» от уже раздатых путем механической блокады их от воздействия на них усилия раздачи последующих, например, с помощью жестко соединенных между собой и с установочным оборудованием якорных устройств, которые устанавливают внутри перекрывателя по обе стороны от раздаваемого резьбового соединения, приводимых в действие гидравлическим давлением в процессе раздачи каждого последующего соединения.

Устройство для осуществления способа изоляции зон осложнения бурения скважины по п.1, включающее профильный перекрыватель с цилиндрическими участками и резьбовыми соединениями, дорнирующую головку, состоящую из нескольких секций, установленных ступенчато с уменьшающимися по диаметру в сторону раздачи дорнирующими элементами, установленный в нижнем конце перекрывателя башмак с обратным клапаном и захватываемым при его отсоединении от перекрывателя элементом, жестко связанные между собой захватывающий элемент, якорный узел и узел соединения с бурильными трубами, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным якорным узлом и гидродомкратом, содержащим полые гидроцилиндры и соосно подвижный относительно них полый шток с кольцевыми поршнями, жестко соединенный верхним концом с якорным узлом, а нижним - с захватывающим элементом, полости которых гидравлически сообщены между собой и с полостью перекрывателя, при этом захватывающий элемент выполнен с упором для подвески перекрывателя и снабжен перепускным клапаном, перекрывающим полость штока при перемещении его вниз относительно перекрывателя, причем дополнительный якорный узел установлен на нижнем конце штока, а дорнирующая головка жестко связана с гидроцилиндрами и скомпонована из одной гидравлической секции, сообщённой с полостью штока, и не менее одной механической. [6]

В седьмом случае: Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к изоляции зон осложнений в нефтяной или газовой скважине в процессе ее бурения и/или в процессе ее эксплуатации, созданию водонепроницаемого экрана в фильтровой зоне эксплуатационной скважины при разобщении водонасыщенных и нефтегазонасыщенных пластов, ликвидации заколонных перетоков, а также выравниванию профиля приемистости нагнетательной скважины. Обеспечивает повышение эффективности изоляции зоны осложнения в скважине за счет увеличения охвата этой зоны по ее толщине и глубине. Сущность изобретения: способ включает закачку в зону осложнения порции жидкости с добавкой гидрофобизатора и последующую закачку в эту зону тампонажного материала. Закачку жидкости с гидрофобизатором осуществляют под давлением раскрытия естественных вертикальных трещин зоны осложнения и с периодическими остановками закачки через разные промежутки времени с разной их продолжительностью.

Настоящее изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к изоляции зон осложнений в нефтяной или газовой скважине в процессе ее бурения и/или в процессе ее эксплуатации, созданию водонепроницаемого экрана в фильтровой зоне эксплуатационной скважины при разобщении водонасыщенных и нефтегазонасыщенных пластов, ликвидации заколонных перетоков, а также выравниванию профиля приемистости нагнетательной скважины.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности изоляции зоны осложнения в скважине за счет увеличения охвата этой зоны по ее толщине и глубине.

Необходимый технический результат достигается тем, что способ изоляции зоны осложнения в скважине включает закачку в зону осложнения порции жидкости с добавкой гидрофобизатора и последующую закачку в эту зону тампонажного материала, при этом закачку жидкости с гидрофобизатором осуществляют под давлением раскрытия естественных вертикальных трещин зоны осложнения и с периодическими остановками закачки через разные промежутки времени с разной их продолжительностью. [7]

Следовательно, поставленная задача решена, что доказывает рациональным применение различных технологий бурения в процессе строительства скважины.