[發明專利]井眼套管襯管打印

在審

• 申請號: 201880084657.7
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111542676A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 彼得·J·博爾;卡爾·J·泰姆利茨
• 申請（專利權）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: E21B33/14
• 分類號: E21B33/14
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張珂珂;朱雯

本申請提供了一種井眼套管襯管打印系統，該系統包括套管襯管打印頭，該套管襯管打印頭適合于設置在環空區域中，該環空區域位于設置在油氣井的井眼中的套管管道與井眼的壁之間，并且該套管襯管打印頭適合于在環空區域內旋轉并且使材料沉積到環空區域中，從而在環空區域中形成套管襯管。該套管襯管打印頭包括在徑向方向上串聯設置的第一組打印噴嘴、以及在徑向方向上串聯設置且偏離第一組打印噴嘴的第二組打印噴嘴。第一組打印噴嘴適合于將第一套管襯管材料噴射到環空區域中，并且第二組打印噴嘴適合于將第二套管襯管材料噴射到環空區域中，從而形成第一套管襯管材料和第二套管襯管材料的套管襯管。

技術領域

實施方案主要涉及開發井，并且更具體地涉及在井的井眼中的膠結材料的增材制造。

背景技術

井包括井眼(或“鉆孔”)，將井眼鉆入地下以提供通向地下地層(地球表面之下的地理地層)的通路，以便于從地下地層提取諸如烴和水之類的天然資源，以便于將流體注入地下地層中，或便于對地下地層的評價和監測。在石油工業中，通常對井進行鉆探以從地下地層提取(或“生產”)烴，如油和氣。術語“油井”用于指設計用于生產油的井。在油井的情況中，通常與石油一起生產一些天然氣。生產油和天然氣兩者的井有時被稱為“油氣井”或“油井”。

通常，建立油井涉及若干階段，包括鉆井階段、完井階段和生產階段。鉆井階段通常涉及將井眼鉆入預期包含一定濃度的可生產的烴的地下地層中。預期包含烴的地下地層部分通常稱為“油氣層”或“儲層”。通常，通過位于地球表面的鉆機來促進鉆井過程。鉆機提供了操作鉆頭以鉆出井眼、提升、降低和轉動鉆桿和工具、使鉆井液在井眼中循環、以及總體上控制井眼中的各種作業(或“井下”作業)。完井階段涉及使井準備好生產烴。在一些情況下，完井階段包括將套管管道安裝到井眼中、注水泥使套管就位、使套管管道和水泥穿孔、安裝生產油管、以及將流體泵送至井中以使儲層和井破裂、清潔或以其他方式準備以生產烴。生產階段涉及通過井從儲層生產烴。在生產階段期間，通常會拆除鉆機，并用通常被稱為“生產樹”的一組閥門作為替代，這些閥門可調節井眼中的壓力，控制來自井眼的生產流，并且在需要進一步的完井工作的情況下提供到井眼的通路。有時使用泵桿驅動裝置或其他機械裝置來提供提升以幫助從儲層提取烴，特別是在井中的壓力如此低以致于烴不能自由地流動到地表的情況下更是如此。來自生產樹的出口閥門的流動通常連接至諸如儲罐、管線和運輸車輛之類的中游設施的分配網絡，這些中游設施將生產運輸至下游設施，如精煉廠和出口終端。

完井的套管作業對于建立井的完整性會特別重要。套管組件通常包括大直徑剛性套管管道(例如，中空圓柱形鋼管)，該大直徑剛性套管管道插入井眼中并且通過設置在套管管道的外部與井眼的壁之間形成的環空區域中的硬化材料(如水泥)來保持就位。套管作業通常包括將套管管道降下至井眼中，并將水泥泵送至環空區域中以確保套管管道就位并有效地密封環空區域，從而防止流體和氣體移動通過環空區域。在完井作業期間，通常對套管管道和水泥進行穿孔以提供與周圍部分的儲層的流體連通。例如，在其中預期儲層的給定井深間隔包含油和氣的生產油井的情況中，可以在穿越該井深間隔的套管管道和水泥中進行穿孔，以便于油和氣從儲層流入套管管道內部。在生產階段期間，套管管道的內部或位于套管內的生產油管可以用作將油和氣體引導至地表的管道。

在傳統的井中，套管系統通常包括多個層段的套管，其連續地放置在先前鋪設的延伸至井眼深處的套管內。這些套管可以包括(例如)從地球表面延伸至第一井深間隔中的導管、從導管延伸至第二井深間隔中的表層套管、從表層套管延伸至第三井深間隔中的中間套管、以及從中間套管延伸至第四井深間隔中的生產套管。生產套管可(例如)包括穿孔，穿孔提供了與第四井深間隔內的周圍儲層的生產地帶的流體連通。套管通常起到對于作業和保持井的完整性至關重要的多種功能。套管可以防止地層坍塌到井眼中(例如，通過提供內襯井眼的剛性結構)，可以提供對井下壓力的控制(例如，通過密封環空區域以將加壓的地層流體引導至套管的內部，其中可以通過連接至套管的閥門進行控制)，并且可以提供地層的不同部分的選擇性隔離(例如，通過密封井眼的第一井深間隔以抑制穿越第一井深間隔的產水并且提供用于從存在穿孔的第二井深間隔產油的管道)。

發明內容