[發明專利]密封井孔中的環形間隙的方法

有效

• 申請號: 200580039631.3
• 申請日: 2005-11-18
• 公開（公告）號: CN101061291A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: M·G·R·博斯馬;E·K·科內利森;J·A·G·德維爾
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: E21B33/14
• 分類號: E21B33/14
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 龍傳紅

技術領域

本發明涉及一種密封形成于地層內的井孔中的間隙的方法。將被密封的間隙可以位于例如套筒與井孔壁之間、內套筒與外套筒之間或者開采管與套筒之間。

背景技術

一般通過套筒與井孔壁之間的水泥層密封井孔中的套筒。但已知的是由于固化期間水泥收縮，因此水泥不能總提供所希望的密封程度。由于這種收縮，因此在水泥中可能出現微小的環，這些環形成了遷移路徑，導致不希望的流體流過井孔。

另外，已經提出借助于環形密封件來密封安置在井孔中的管狀元件與在管狀元件周圍延伸的壁例如井孔壁之間的環形間隙，所述環形密封件由當與烴流體接觸時溶脹的材料制成。將該環形密封件與管狀元件的外表面相連，并且然后將其上連有環形密封件的管狀元件下降到井孔中。當烴流體流到環形間隙中時，密封件溶脹并且由此密封環形間隙。盡管這種密封方法提供了優良的結果，但在將管狀元件下降到井孔內的過程中存在可能損壞密封件的固有問題，特別是如果環形間隙窄的話更是如此。在一些有用的應用中，環形間隙甚至極窄，以致于不可能將其上連有密封件的管狀元件下降。

而且，如果將要密封的間隙具有不規則形狀，則充分密封將是困難的。例如，如果間隙由井孔壁(部分)界定，則在井孔具有在井孔鉆探期間無意間出現的沖蝕斷面的情況下使用環形密封件充分密封可能是不可能的。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種克服上述問題的密封形成于地層內的井孔中的間隙的改進方法。

根據本發明，提供一種密封形成于地層內的井孔中的間隙的方法，該方法包括：將多個可溶脹顆粒引入所述間隙，該顆粒當與所選擇的流體接觸時容易溶脹，和使所述選擇的流體與所述可溶脹顆粒接觸，由此使所述可溶脹顆粒溶脹以在所述間隙中形成溶脹顆粒體。

由此相對容易實現了在井孔中希望的位置放置可溶脹顆粒，因為這些顆粒在溶脹之前相對小并且因此可以通過井孔中窄的通道。另外，顆粒進入可能存在于待密封的間隙中的不規則形狀，并且在顆粒溶脹后完全密封這些不規則形狀。使選擇的流體與可溶脹顆粒流動接觸的步驟包括其中將選擇的流體主動泵送至可溶脹顆粒的應用以及其中使選擇的流體自然流向可溶脹顆粒的應用。例如，選擇的流體可以是從地層流到井孔中的水或油，或者從設置在可溶脹顆粒附近的水泥層中遷移出來的水。

適宜地，通過將載帶流體流中的可溶脹顆粒泵送到所述間隙中而將可溶脹顆粒引入所述間隙。如果可溶脹顆粒當與所選擇的流體接觸時只是非常緩慢地溶脹，則該載帶流體可以是選擇的流體。因此，在這種應用中將可溶脹顆粒和選擇的流體以單個物流同時泵送。作為選擇，可以首先泵送可溶脹顆粒，隨后是選擇的流體。

在優選實施方案中，所述間隙是延伸到井孔中的管狀元件與在管狀元件周圍延伸的壁之間界定的環形間隙。作為選擇，所述間隙是延伸到井孔中的管狀元件的內部(的一部分)或者井孔本身(的一部分)。在這些應用中，例如出于放棄井孔的目的，溶脹顆粒體適宜地在所述間隙中形成栓塞。

在合適的實施方案中，管狀元件是用于將地層流體輸送到地面的開采管，和所述壁是井孔壁或井孔套筒。作為選擇，管狀元件是井孔套筒和所述壁是井孔壁或者另一個井孔套筒。為了便于參考，本文中使用的術語“井孔套筒”意在指井孔套筒和井孔內襯兩者。在傳統術語中，井孔套筒從井下位置向上延伸到地面，而井孔內襯不會完全向上延伸到地面。

如果環形間隙將用水泥(部分)填充，這是內部套筒與外部套筒之間的環形間隙或者套筒與井孔壁之間的環形間隙的通常情形，則優選將可溶脹顆粒混合到水泥流中，隨后將其泵送到環形間隙中。由于當與來自水泥中的水接觸時或者當與滲出流體接觸時溶脹的顆粒的密封效應，因此以這種方式減輕了井液通過水泥中可能的微小裂縫的滲出。

作為選擇，在將水泥泵送到環形間隙中之前或之后，可以將可溶脹顆粒泵送到環形間隙中。在該情況下，將溶脹顆粒體設置于環形間隙中水泥層的上方或下方，以在環形間隙中形成另外的密封層。

在另一個有吸引力的實施方案中，管狀元件是具有用于地層流體的入口的開采管，和所述壁是井孔壁，其中引入可溶脹顆粒的步驟包括將顆粒沉積在所述入口與井孔壁之間。由于顆粒當與不希望的流體接觸時溶脹，因此以該方式減少或阻止了不希望的流體例如油井的水流入開采管。

使所述選擇的流體與可溶脹顆粒流動接觸的步驟可以包括，例如將選擇的流體泵送到環形間隙中、將于容器中的選擇的流體引入井孔并隨后將流體從容器中放出或者將可溶脹顆粒放在水泥層附近以使來自水泥中的過量水引起顆粒溶脹。而且，可以通過開采的井液例如油或地層水促使顆粒溶脹，當開采井時這些流體與可溶脹顆粒接觸。在選擇的流體是地層水的情況下，可能只在長時間連續采油之后發生顆粒的溶脹。