[發明專利]使用根據需要激活的可溶脹的材料的鉆井工具

有效

• 申請號: 201080011764.0
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN102348865A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 克里斯蒂安·索哈格;阿爾夫·K·塞夫雷;M·D·卡爾曼
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B33/12
• 分類號: E21B33/12;E21B23/06
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;鄭特強

技術領域

本公開總體上涉及結合地下井使用的設備和進行的操作，并且在下面所述的例子中，更具體地提供使用根據需要激活的可溶脹的材料的鉆井工具。

背景技術

過去，可溶脹的材料已經用在鉆井工具中實現多種功能。例如，可溶脹的材料可用在封隔器密封元件中以提供井下(downhole)自驅動的封隔器配件。當合適的流體接觸可溶脹的材料時，該材料溶脹并且密封井中的環空(annulus)。

然而，如果流體已經存在于井中，可溶脹的材料可能在其一安裝到井中時就開始溶脹，這可導致許多問題。例如，材料可能過早地溶脹，這將妨礙封隔器配件合適地定位于井中。

已經發開出技術來延遲可溶脹的材料的溶脹，但是通常，這些技術產生某些不精確的延遲次數，并且僅僅在一次(例如當可溶脹的材料安裝在井中時)可以便捷地引發。還提出響應于施加至環繞鉆井工具的環空的壓力來引發溶脹，但是如果鉆井工具用在裸井中、或者在穿孔或滲漏的套管中，其是不可能的或不能便捷地將壓力施加至環空。

因此，將意識到，期望在地下井中激活可溶脹的材料的領域中提供改進。這種改進可以用于引發封隔器配件、以及其他類型的鉆井工具的驅動。

發明內容

在下面的公開中，提供鉆井工具和方法，其解決了本領域中的至少一個問題。下面描述一個例子，其中根據需要引發可溶脹的材料的溶脹，例如，在材料傳輸到井中后的選定的時間。下面描述另一個例子，其中通過將壓力施加至井下管柱或通過遙測技術傳送信號，根據需要來引發可溶脹的材料的溶脹。

在一個方面，下述鉆井工具包括：通常管狀的心軸，所述通常管狀的心軸包括通過所述心軸縱向延伸的流動通道。流量控制器初始防止流體接觸可溶脹的材料，但是響應于所述流動通道中壓力的操縱，其允許所述流體接觸所述可溶脹的材料。

在另一方面，提供鉆井工具，其包括：可溶脹的材料；通常管狀的心軸；以及圍繞所述心軸圓周包圍的管道。所述管道含有流體，所述流體在接觸所述可溶脹的材料時使所述可溶脹的材料溶脹。

在又一方面，一種在地下井中驅動鉆井工具的方法，包括下列步驟：操縱通過井下管柱延伸的流動通道中的壓力，從而開啟所述鉆井工具的至少一個流量控制器件，所述流量控制器件選擇性允許所述鉆井工具的儲罐和所述鉆井工具的可溶脹的材料之間的流體相通。按照該方式，所述儲罐中的流體接觸所述可溶脹的材料。

在又一方面，通過本公開提供鉆井工具，包括：可溶脹的材料；以及流量控制器，所述流量控制器初始防止流體接觸可溶脹的材料，但是響應于接收到從遠程位置通過遙測技術傳送的信號，其允許所述流體接觸所述可溶脹的材料。遙測技術信號可選自聲學、壓力脈沖、井下管柱操縱和電磁信號。

在仔細考慮下面代表性例子和附圖的詳述后，本領域技術人員將明白這些和其他特征、優點和益處，其中在各種附圖中類似的元件使用相同的附圖標記來表示。

附圖說明

圖1是具體表示本公開的原理的鉆井體系的部分橫截面示意圖；

圖2是可在圖1的鉆井體系中使用的鉆井工具的放大比例示意性前視圖；以及

圖3-13是可在圖2的鉆井工具中使用的流體儲罐和流量控制器的例子的放大比例橫截面示意圖。

具體實施方式

圖1中示意性示出具體表示本公開的原理的鉆井體系10和相關方法。在鉆井體系10中，井下管柱12安裝到鉆井孔14中。在該例子中，鉆井孔14內填套管16和水泥18，但是在其他實施方案中，代替地鉆井孔可以是未內填的或裸井。

井下管柱12包括鉆井工具20和22。鉆井工具20示出為封隔器配件，并且鉆井工具22示出為閥門或扼流器配件。然而，應該清楚地理解，這些鉆井工具20、22僅表示可引入本公開的原理的多個鉆井工具。

鉆井工具20包括可溶脹的材料24，所述可溶脹的材料24用作環狀密封以選擇性防止流過井下管柱12和套管16之間形成的環空26。在保持本公開的原理的情況下，可溶脹的材料可以在其他類型的鉆井工具中用作密封材料。

例如，另一類型的可溶脹的密封材料描述于美國公開申請No.2007-0246213，以調節通過井過濾器的流量。該現有申請的全部公開內容通過引用并入本文。

鉆井工具22包括流量控制器件28(例如閥門或扼流器等)和用于操作流量控制器件的驅動器30。可溶脹的材料可用在其他類型的驅動器中，以用于操作其他類型的鉆井工具。