[發(fā)明專利]用于使得管狀件在井眼中膨脹的膨脹組件、頂部錨固件和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380055380.2
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN104736793B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·迪克雷森佐;D·H·澤斯林
• 申請（專利權(quán)）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: E21B23/01
• 分類號: E21B23/01;E21B43/10
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 姜雪梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于將元件錨固在包封件中的系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的實施例整體涉及用于使得管狀件在井眼中膨脹的設(shè)備和方法。更加特別地，設(shè)備和方法涉及用于井下組件的頂部錨固件，所述井下組件具有可膨脹管狀件和膨脹構(gòu)件，所述頂部錨固件構(gòu)造成將可膨脹管狀件固定到井下管狀件。

背景技術(shù)

在鉆出油氣井的過程中，通常使用鉆頭形成井眼，所述鉆頭布置在鉆柱的井下端部處，所述井下端部被向下推入到大地中。在鉆至預(yù)定深度或者當(dāng)遇到特殊情況時，移除鉆柱和鉆頭并且用套管柱為井眼加設(shè)襯管。由此，在套管柱和地層之間形成了環(huán)形區(qū)域。然后實施固井操作，以便用水泥填充環(huán)形區(qū)域。水泥和套管的組合加固了井眼并且有助于隔離開套管后面的某些范圍或區(qū)域。通常分階段地實施鉆井操作并且將多根套管柱或襯管柱下入到井眼中，直到井眼處于期望的深度和位置為止。

油井工業(yè)面臨的兩個挑戰(zhàn)是進入目前不能有經(jīng)濟效益地抵達(dá)的新儲層以及維持較老油田生產(chǎn)仍保持盈利。由下述原因發(fā)起了可膨脹管狀件技術(shù)：工業(yè)需要削減鉆井成本、提高生產(chǎn)管受限井的產(chǎn)量并且使得操作者能夠進入無法通過其他方式有經(jīng)濟效益抵達(dá)的儲層。膨脹套管的應(yīng)用關(guān)注于通過井下管膨脹處理來減小井設(shè)計的套筒式輪廓。

井眼通常設(shè)置有一根或者多根套管或襯管，以向井眼壁提供穩(wěn)定性和/或提供不同的大地地層之間的層間封隔。術(shù)語“套管”和“襯管”指的是用于支撐和穩(wěn)定井眼壁的管狀元件。典型地，套管從地表延伸到井眼中，而襯管從某一深度進一步延伸到井眼中。然而，在本文的上下文中，可互換使用術(shù)語“套管”和“襯管”而無這種預(yù)定區(qū)別。

在傳統(tǒng)的井眼構(gòu)造中，若干根套管設(shè)置成以不同的深度間隔且以嵌套方式設(shè)置。在此，每根后續(xù)套管均下放穿過前一根套管并且因此其直徑小于前一根套管的直徑。結(jié)果，可用于油氣生產(chǎn)的井眼的橫截面面積隨著深度的增加而減小。

為了減小每次設(shè)置新的套管柱或者襯管時所造成的直徑損失，已經(jīng)研發(fā)出了一種冷加工處理，由此能夠套管或者襯管在下入井下之后使得其直徑膨脹高達(dá)25％。這些應(yīng)用可分成兩個主要類別，即，設(shè)套管井和裸井。主要在修井階段或者完井階段實施設(shè)套管井操作。在鉆井階段使用裸井可膨脹襯管產(chǎn)品。裸井應(yīng)用是可膨脹技術(shù)為操作者帶來了真正優(yōu)勢的情形。這種技術(shù)使得能夠形成更狹長的井輪廓、在目標(biāo)深度處的增大內(nèi)徑、或者鉆出現(xiàn)有井眼的側(cè)向軌跡。

在此，一種或者多種管狀元件在井眼中在期望深度處徑向膨脹，例如，以便形成膨脹的套管、膨脹的襯管、抵靠或者現(xiàn)有套管或者襯管的包層。而且，已經(jīng)提出使得每根后續(xù)套管徑向膨脹到與前一套管基本相同的直徑，以便形成單一直徑井眼。與傳統(tǒng)的嵌套式布置相比，井眼的可用直徑沿著其深度(的一段)保持基本恒定。

US－6325148公開了一種用于從井的表面實施井內(nèi)操作的設(shè)備。這種設(shè)備包括形成壁的管狀本體和圍繞管狀本體布置的環(huán)形構(gòu)件。環(huán)形構(gòu)件包括多個卡瓦，并且通過彈簧與外套管的內(nèi)表面保持摩擦接觸。安裝到工具壁的鎖定構(gòu)件選擇性地防止所述環(huán)形件的運動，直到響應(yīng)管狀本體的壁膨脹而解鎖鎖定構(gòu)件為止。

US－7992644公開了一種維修井內(nèi)的套管損壞部分的方法。這種方法包括將井底鉆具組合(BHA)放置在運送裝置上而下入到井眼內(nèi)，并且使得BHA位于損壞部分附近。這種方法還包括：使得套管的內(nèi)壁與摩擦構(gòu)件相接合，使得運送裝置旋轉(zhuǎn)由此使得BHA的一部分旋轉(zhuǎn)，以及利用摩擦構(gòu)件保持BHA的一部分靜止不動。這種方法還包括：拉動內(nèi)管柱，由此使得套管的內(nèi)壁與BHA的錨固件相接合并且使得易碎連接件與錨固件分離。內(nèi)管柱聯(lián)接到膨脹構(gòu)件，拉動內(nèi)管柱并且由此通過可膨脹管狀件的膨脹構(gòu)件使得可膨脹管狀件膨脹成與套管的內(nèi)壁接合，從而維修損壞部分。

盡管，US－7992644的工具適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮功能，但是工具仍具有局限性。例如，摩擦構(gòu)件將一直接合套管，而且在將BHA引入到套管中期間也一直接合套管。需要摩擦構(gòu)件的摩擦塊來用于致動頂部錨固件，以便防止頂部錨固件在致動期間沿著軸向方向運動。然而，由于摩擦塊的摩擦，在將工具下入到井眼中的同時不可能使BHA旋轉(zhuǎn)。因為不能使BHA旋轉(zhuǎn)，所以限制了BHA和可膨脹襯管可插入到井眼中所沿的長度。而且，BHA不適于不設(shè)套管的井眼。因為某些井眼常常不穩(wěn)定而且可能坍塌到可膨脹襯管上，所以需要旋轉(zhuǎn)來使得襯管進一步前進到井眼中。如果不能使BHA旋轉(zhuǎn)，則可膨脹襯管可能因摩擦而卡滯在井眼中，這最終迫使操作者堵塞并且放棄井眼。另外，摩擦塊可能阻礙或禁止鉆井流體的回流。而且，由于釋放環(huán)的材料(即，由于使得易碎連接件斷開連接所需的最小力)限制了按比例縮小工具。

發(fā)明內(nèi)容