[發(fā)明專利]井下鉆進(jìn)漸進(jìn)加壓致動(dòng)工具以及使用其的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080059511.0
• 申請(qǐng)日: 2010-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102686826A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布洛克·沃森;加里·沃爾特斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈里伯頓能源服務(wù)公司
• 主分類號(hào): E21B43/26
• 分類號(hào): E21B43/26;E21B47/117;E21B34/10
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

背景技術(shù)

生產(chǎn)烴類產(chǎn)品的井通常由水力碎裂操作來(lái)激發(fā)，其中壓裂液（fracturing?fluid）可以被引入地下地層（subterranean?formation）的一部分中，所述地下地層在足以在地下地層中產(chǎn)生或增強(qiáng)至少一個(gè)碎裂的液壓下被井孔穿透。以這種方式激發(fā)或處理井孔會(huì)增加從井中生產(chǎn)的烴類產(chǎn)品。碎裂設(shè)備可以結(jié)合在用于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的套管柱（casing?string）中。作為替換方式，包括碎裂設(shè)備的套管柱可以在操作期間和/或完成操作之后可移除地放置在井孔中。套管柱和碎裂設(shè)備可到達(dá)井孔中的預(yù)定深度。可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)裝填器（packer）的操作來(lái)隔離地下地層中的各個(gè)“區(qū)域”，這也可有助于將套管柱和碎裂設(shè)備固定在位。

在將套管柱和碎裂設(shè)備放置在井孔內(nèi)之后，可能會(huì)需要對(duì)套管柱和碎裂設(shè)備進(jìn)行“壓力測(cè)試”，以確保兩者的完整性，例如，確保在安置套管柱和碎裂設(shè)備期間沒(méi)有出現(xiàn)孔或泄漏。壓力測(cè)試通常包括將流體泵送至套管柱的軸向流動(dòng)孔中以便壓力在內(nèi)部被施加至套管柱和碎裂設(shè)備，并且包括將液壓保持足夠的時(shí)間以確保不出現(xiàn)孔或泄漏。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，出自套管柱的流體路徑不可以開(kāi)放，例如，必須關(guān)閉或限制碎裂設(shè)備的所有端口或窗口、以及任何額外的流體連通線路。

在已經(jīng)進(jìn)行了第一次壓力測(cè)試且已經(jīng)確認(rèn)了套管柱和碎裂設(shè)備的完整性之后，可以移除地面設(shè)備，且可能會(huì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，有時(shí)幾周或更長(zhǎng)時(shí)間。在此期間，井可保持無(wú)人值守狀態(tài)。當(dāng)準(zhǔn)備好開(kāi)始碎裂操作時(shí)，操作人員可能會(huì)通常希望進(jìn)行第二次壓力測(cè)試，以確保套管或碎裂設(shè)備的完整性沒(méi)有受到危害。

在第二次壓力測(cè)試之后，可開(kāi)始碎裂操作。為了將流體與地下地層連通或使裝置運(yùn)行以便致動(dòng)碎裂設(shè)備的目的，這樣的操作將需要提供出自套管柱和/或碎裂設(shè)備的流體連通路線。

通常，采用壓差閥（differential?valve，差動(dòng)閥）以在壓力測(cè)試之后提供出自套管柱的流體路徑。這種壓差閥被設(shè)計(jì)為在達(dá)到閾值壓力之后開(kāi)啟。然而，對(duì)于壓差閥將要打開(kāi)時(shí)的壓力而言，壓差閥通常是不準(zhǔn)確的。此外，一旦打開(kāi)了壓差閥，就不能關(guān)閉。因此，壓差閥僅允許在閾值壓力下進(jìn)行一次壓力測(cè)試。如果需要第二次壓力測(cè)試，那么必須采用堵塞裝置（例如，鏢狀物或球）來(lái)阻擋經(jīng)由壓差閥的流體路徑或者第一壓力測(cè)試不能達(dá)到壓差閥將要打開(kāi)的閾值壓力處的壓力或接近該閾值壓力的壓力。此外，一旦已經(jīng)在閾值壓力下或在閾值壓力附近進(jìn)行了壓力測(cè)試，則井就會(huì)打開(kāi)，從而難以（如果不是不可能的話）在第一次壓力測(cè)試之后實(shí)現(xiàn)井孔控制，因此會(huì)造成各種危險(xiǎn)，例如爆裂或烴類產(chǎn)品的損失。因此，需要一種工具，所述工具會(huì)在多次壓力測(cè)試的最后一次測(cè)試之后提供流體線路，同時(shí)在完成最后一次壓力測(cè)試之前保持井孔。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種檢修地下地層的方法，所述方法包括：在井孔內(nèi)定位包括軸向流動(dòng)孔的井孔檢修工具；對(duì)井孔檢修工具的軸向流動(dòng)孔進(jìn)行第一次壓力施加，其中在第一次壓力施加期間，井孔檢修工具內(nèi)的壓力為至少第一上閾值，從而允許軸向流動(dòng)孔內(nèi)的壓力在第一次壓力施加之后下降為低于第一下閾值；對(duì)井孔檢修工具的軸向流動(dòng)孔進(jìn)行第二次壓力施加，其中在第二次壓力施加期間，井孔檢修工具內(nèi)的壓力為至少第二上閾值，從而允許軸向流動(dòng)孔內(nèi)的壓力在第二次壓力施加之后第二次下降并降低為第二下閾值；以及經(jīng)由井孔檢修工具的一個(gè)或多個(gè)端口使流體與井孔、地下地層或井孔和地下地層這兩者連通。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種井孔檢修工具，所述井孔檢修工具包括：圓柱形本體，所述圓柱形本體包括軸向流動(dòng)孔和一個(gè)或多個(gè)端口；第一滑動(dòng)套筒，同心地插入圓柱形本體內(nèi)，并被構(gòu)造為使軸向流動(dòng)孔內(nèi)的第一次壓力施加將引起第一滑動(dòng)套筒在圓柱形本體中移動(dòng)；第二滑動(dòng)套筒，同心地插入圓柱形本體內(nèi)，并被構(gòu)造為使軸向流動(dòng)孔內(nèi)的第一次壓力施加的減退將引起第二滑動(dòng)套筒在圓柱形本體內(nèi)移動(dòng)；第三滑動(dòng)套筒，同心地插入圓柱形本體內(nèi)，并被構(gòu)造為使軸向流動(dòng)孔內(nèi)的第二次壓力施加將引起第三滑動(dòng)套筒在圓柱形本體內(nèi)移動(dòng)；以及第四滑動(dòng)套筒，同心地插入圓柱形本體內(nèi)，并被構(gòu)造為使對(duì)軸向流動(dòng)孔的第二次壓力施加的減退將引起第二滑動(dòng)套筒在圓柱形本體內(nèi)移動(dòng)，從而暴露端口。