[發(fā)明專利]可膨脹式襯管懸掛器以及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380045294.3
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN104603393B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·周
• 申請（專利權(quán)）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: E21B43/10
• 分類號: E21B43/10
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11112
• 代理人: 宋丹氫,張?zhí)焓?/td>

發(fā)明人：Shaohua ZHOU

受讓人：Saudi Arabian Oil Company(沙特阿拉伯石油公司)

背景技術(shù)

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆油井和氣井。特別地，本發(fā)明涉及襯管懸掛器系統(tǒng)，用于在油井和氣井中通過襯管套管柱提供粘結(jié)區(qū)域隔離。

2.相關(guān)技術(shù)描述

油井通常具有套管柱或者襯管，在穿透儲層并開始產(chǎn)出油和氣之前安裝該套管柱或者襯管。這種套管柱提供了重量懸掛能力以及壓力區(qū)域隔離。在一些情況下，會需要布置多于一個套管柱。在這些情況下，安裝在井頂部的第一套管柱具有最大的直徑。之后，通過使后續(xù)套管柱穿過已經(jīng)安裝好的第一套管柱而將其布置于井中。

在將套管柱的后續(xù)部分定位到井中時，特別是定位到儲層的頂部處時，通常經(jīng)由襯管懸掛器組件將套管柱密封并鎖定到已經(jīng)安裝好的套管柱。此外，通常通過鉆管和襯管柱將水泥泵送下井，之后，水泥在襯管柱的外側(cè)保護支撐(back up)井。重要的是，適當(dāng)?shù)貙⒁r管柱懸掛和粘結(jié)，以在襯管柱內(nèi)將產(chǎn)物流路隔離。如果沒有適當(dāng)?shù)匕惭b襯管柱，以后會導(dǎo)致鉆井時間大量損失的問題、額外的井修復(fù)費用問題、以及井筒耐壓強度的問題。盡管已經(jīng)開發(fā)出許多常規(guī)的襯管懸掛組件，但本產(chǎn)業(yè)中仍不斷報道有故障事故，例如，越過襯管頂部封隔器(packer)的泄露、以及布置工具和調(diào)整工具方面的問題。

一種用于安裝襯管的元件是可膨脹式襯管懸掛器。在可膨脹式襯管懸掛器中，通過先前安裝好的外側(cè)套管柱，在井筒內(nèi)將內(nèi)側(cè)套管柱布置到位。一旦處于合適的位置，通常是在其底部上方兩百英尺的深度處，擴張內(nèi)側(cè)套管柱的上端，成為與外側(cè)套管柱的內(nèi)側(cè)壁接觸。通過迫使膨脹錐進入外側(cè)套管柱的頂部，使內(nèi)側(cè)套管柱的直徑擴大。

因為膨脹錐通常位于拋光孔座(polished bore receptacle，PBR)或者回接座(tie-back receptacle，TBR)(其緊鄰布置于可膨脹套管柱以及密封元件之上)的底部，水泥漿流動的區(qū)域受到限制。在具有較高巖層壓力的井內(nèi)，其要求高泥漿比重和高密度的水泥漿，在襯管粘結(jié)操作期間增加了發(fā)生水泥漿損失的風(fēng)險。在很大程度上這是由于，因膨脹錐外徑與調(diào)整工具殼體以及外套管之間的間隙過窄，導(dǎo)致高當(dāng)量循環(huán)密度(high equivalent circulating density)。因此，可能出現(xiàn)外套管與襯管之間和/或襯管與巖層之間出現(xiàn)孔穴或水泥粘結(jié)不良，這會導(dǎo)致可能出現(xiàn)泄露通道或區(qū)域隔離不良。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個實施例提供了一種可膨脹式襯管懸掛器系統(tǒng)，用于在井筒內(nèi)達成壓力密封以及懸掛壓靠外側(cè)套管柱的襯管。該可膨脹式襯管懸掛器系統(tǒng)包括外側(cè)套管柱以及內(nèi)側(cè)套管柱，該內(nèi)側(cè)套管柱定位在外側(cè)套管柱內(nèi)并具有內(nèi)徑。此外，可膨脹式襯管懸掛器系統(tǒng)包括細(xì)長的內(nèi)管具，該內(nèi)管具可選擇性地插入內(nèi)側(cè)套管柱并具有扭矩鎖定套，該扭矩鎖定套以可移除方式與內(nèi)側(cè)套管柱結(jié)合。還包括膨脹錐，其可沿內(nèi)管具滑動，并具有大于內(nèi)側(cè)套管柱內(nèi)徑的直徑，使得當(dāng)推壓該錐進入內(nèi)側(cè)套管柱時，較大直徑的錐使內(nèi)側(cè)套管柱徑向向外變形成為與外側(cè)套管柱接合。

在一些實施例中，內(nèi)側(cè)套管柱在其外表面上可以具有鎖定脊，布置鎖定脊使得當(dāng)內(nèi)側(cè)套管柱的部分?jǐn)U張成為與外側(cè)套管柱接合時，鎖定脊與外側(cè)套管柱牢固地接合。此外，可以設(shè)置有密封件，使其圍繞內(nèi)側(cè)套管柱，并布置為，當(dāng)內(nèi)側(cè)套管柱的部分?jǐn)U張成為與外側(cè)套管柱接合時，該密封件密封內(nèi)側(cè)套管柱與外側(cè)套管柱之間的界面。

可膨脹式襯管懸掛器系統(tǒng)還可以包括具有第一端和第二端的滑動桿件，其中，滑動桿件附接至內(nèi)管具并可相對于內(nèi)管具軸向滑動?；瑒訔U件可以布置為，當(dāng)膨脹錐插入內(nèi)側(cè)套管柱時，滑動桿件的上端與膨脹錐接觸，以及，在與膨脹錐接觸時，下端與扭矩鎖定套接觸，并推壓扭矩鎖定套使其與內(nèi)管具分離。

膨脹錐可具有均壓孔，該均壓孔提供膨脹錐的底部與頂部之間的流體聯(lián)通，從而，在將膨脹錐推入內(nèi)側(cè)套管柱時，使膨脹錐下方區(qū)域與膨脹錐上方區(qū)域之間的壓力均等化。此外，剪切銷能夠使扭矩鎖定套與內(nèi)側(cè)套管柱接合，以限制扭矩鎖定套與內(nèi)側(cè)套管柱之間的軸向移動。